تأثیر سویه های مختلف اگروباکتریوم بر القای ریشه های موئین و میزان فنل و پلی ساکارید کل در گیاه دارویی سرخارگل (Echinacea purpurea (L.) Moench)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد بیوتکنولوژی، گروه پژوهشی زیست‌فناوری، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

2 استادیار، گروه پژوهشی زیست‌فناوری، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

3 استادیار، گروه زیست‌شناسی، واحد نیشابور، دانشگاه آزاد اسلامی، نیشابور، ایران

چکیده

ریشه‌های مویین القاء شده به‌وسیله باکتری اگروباکتریوم رایزوژنز (Agrobacterium rhizogenes) به علت پایداری و تولید زیاد ریشه‌ها در شرایط کشت عاری از هورمون، بافتی مناسب برای تولید متابولیت‌های ثانویه می‌باشند و میزان متابولیت‌های تولید شده می‌تواند تحت تأثیر سویه باکتری قرار بگیرد. در این تحقیق، ابتدا تأثیر سویه‌های مختلف آگروباکتریوم رایزوژنز شامل A13، 15834 و A4 بر درصد القای ریشه‌های موئین گیاه سرخارگل (Echinacea purpurea (L.)Moench.) در ریزنمونه‌های برگ و هیپوکوتیل مورد بررسی قرار گرفت. سپس در آزمایشی دیگر میزان فنل و پلی‌ساکارید کل ریشه‌های مویین تشکیل شده در مقایسه با ریشه‌های غیرتراریخته (شاهد) اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که درصد القای ریشه‌های موئین به‌طور معنی‌داری از سویه‌های باکتری تأثیر پذیرفته است، به‌طوری که در برگ‌های گیاه سرخارگل در اثر تلقیح با سویه‌های A13، 15834 و A4 به‌ترتیب 60، 40 و صفر درصد و در ریزنمونه‌های هیپوکوتیل به‌ترتیب 85، 45 و70 درصد القای ریشه‌های مویین مشاهده شد. بیشترین مقدار فنل کل در ریشه‌های موئین حاصل از سویه A4 مشاهده شد. همچنین محتوای پلی ساکاریدی ریشه‌های موئین در اثر القاء توسط سویه‌های 15834 و A13 افزایش و در اثر القاء توسط سویه A4 نسبت به نمونه شاهد کاهش یافت. بنابراین تفاوت‌های مشاهده شده در این تحقیق بر درصد القای ریشه‌های مویین و مقدار ترکیب‌های ثانویه می‌تواند به‌دلیل توانایی متفاوت سویه‌های مختلف اگروباتریوم رایزوژنز در انتقال T-DNA به سلول‌های گیاه باشد.

کلیدواژه‌ها


- Aarrouf, J., Castro-Quezada, P., Mallard, S., Caromel, B., Lizzi, Y. and Lefebvre, V., 2012. Agrobacterium rhizogenes-dependent production of transformed roots from foliar explants of pepper (Capsicum annuum): a new and efficient tool for functional analysis of genes. Plant cell reports, 31(2): 391-401.

- Akramian, M., Fakhr Tabatabaei, S.M. and Mirmasoumi, M., 2008. Virulence of different strains of Agrobacterium rhizogenes on genetic transformation of four Hyoscyamus species. American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Science, 3(5): 759-763.

- Chattopadhyay, T., Roy, S., Mitra, A. and Maiti, M.K., 2011. Development of a transgenic hairy root system in jute (Corchorus capsularis L.) with gusA reporter gene through Agrobacterium rhizogenes mediated co-transformation. Plant Cell Reports, 30(4): 485-493.

- Cheynier, V., Comte, G., Davies, K.M., Lattanzio, V. and Martens, S., 2013. Plant phenolics: recent advances on their biosynthesis, genetics, and ecophysiology. Plant physiology and biochemistry: PPB/Societe francaise de physiologie vegetale, 72: 1-20.

- Cullings, K.W., 1992. Design and testing of a plant-specific PCR primer for ecological and evolutionary studies. Molecular Ecology, 1: 233-240.

- Dai, J. and Mumper, R.J., 2010. Plant phenolics: extraction, analysis and their antioxidant and anticancer properties. Molecules (Basel, Switzerland), 15(10): 7313-7352.

- Doyle, J.J. and Doyle, J.L., 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemistry Bulletin, 19: 11-15.

- Geng, L., Niu, L., Gresshoff, P.M., Shu, C., Song, F., Huang, D. and Zhang, J., 2012. Efficient production of Agrobacterium rhizogenes-transformed roots and composite plants in peanut (Arachis hypogaea L.). Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 109(3): 491-500.

- Hajimahdipour, H., Khanavi, M., SHekarchi, M., Abedi, Z. and Pirali Hamedani, M., 2009. Study the best method of extraction of phenolic compounds in Echinacea purpurea. Journal of Medicinal Plants, 4(8): 145-152.

- Ishida, J.K., Yoshida, S., Ito, M., Namba, S. and Shirasu, K., 2011. Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of the parasitic plant Phtheirospermum japonicum. PloS one, 6(10): e25802.

- Kabirnataj, S., Zolala, J., Nematzadeh, G.A. and Shokri, E., 2013. Optimization of hairy root culture establishment in Chicory plants (Cichorium intybus) through inoculation by Agrobacterium rhizogenes. Crop Biotechnology, 4: 61-75.

- Lee, S.Y., Kim, S.G., Song, W.S., Kim, Y.K., Park, N.I. and Park, S.U. 2010. Influence of different strains of Agrobacterium rhizogenes on hairy root induction and production of alizarin and purpurin in Rubiaakane nakai. Romanian Biotechnological Letters, 15: 5405-5409.

- Majumdar, S., Garai, S. and Jha, S., 2011. Genetic transformation of Bacopa monnieri by wild type strains of Agrobacterium rhizogenes stimulates production of bacopa saponins in transformed calli and plants. Plant cell Reports, 30(5): 941-954.

- Manayi, A., Vazirian, M. and Saeidnia, S., 2015. Echinacea purpurea: Pharmacology, phytochemistry and analysis methods. Pharmacognosy Reviews, 9(17): 63-72.

- Modarresi, M. and Asadi, S., 2012. Study the effect of Echinaceahydroalcoholic extract on blood parameters in mice. Yafteh, 4(2): 43-49.

- Murashige, T. and Skooge, F., 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15: 473-497.

- Ooi, C.T., Syahida, A., Stanslas, J. and Maziah, M., 2013. Efficiency of different Agrobacterium rhizogenes strains on hairy roots induction in Solanum mammosum. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 29(3): 421-430.

- Pakdin, A., Farsi, M., Nematzadeh, G.A. and Mirshamsi, A., 2013. Effect of diferent Agrobacterium rhizogenes strains on hairy root induction in Valeriana officinalis L. Continental Journal of Biological Sciences, 6(2): 9-15.

- Samadi, A., Carapetian, J., Heidari, R., Jafari, M. and Hassanzadeh ghortapeh, A., 2012. Hairy root induction in Linum mucronatum ssp. mucronatum, an anti-tumor lignans producing plant. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 40(1): 125-131.

- Setamam, M.D., Jaafar Sidik, N., Abdul Rahman, N.Z. and Che Mohd Zain, Ch.R., 2014. Induction of hairy roots by various strains of Agrobacterium rhizogenes in different types of Capsicum species explants. BMC Research Notes, 7: 414.

- Sevon, N. and Oksman-Caldentey, K.M., 2002. Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation: Root cultures as a source of alkaloids. Planta Medica, 68: 859-868.

- Sharifi, S., Sattari, T.N., Zebarjadi, A., Majd, A. and Ghasempour, H., 2014. The influence of Agrobacterium rhizogenes on induction of hairy roots and ss-carboline alkaloids production in Tribulus terrestris L. Physiology and molecular biology of plants, 20(1): 69-80.

- Sheligl, H.G., 1986. Die verwertung orgngischer souren durch chlorella lincht. Planta journal, 47-51.

- Zheng, Z., Zou, J., Li, H., Xue, S., Wang, Y. and Le, J., 2015. Microrheological insights into the dynamics of amyloplasts in root gravity-sensing cells. Molecular Plant, 8(4): 660-663.

- Zhou, M.L., Zhu, X.M., Shao, J.R., Wu, Y.M. and Tang, Y.X., 2012. An protocol for genetic transformation of Catharanthus roseus by Agrobacterium rhizogenes A4. Applied biochemistry and biotechnology, 166(7): 1674-1684.