پاسخ‌های بیوشیمیایی به عصاره مخمر و ساکارز در کشت سلولی سیاه‌دانه (Nigella sativa L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران

چکیده

سیاه‌دانه (Nigella sativa L.) گیاهی دارویی و متعلق به خانواده آلاله می‌باشد. دانه‌های این گیاه در طب سنتی برای درمان بیماری‌های آسم، التهاب، دیابت و فشار خون بالا استفاده می‌شود. کشت سلولی این گیاه به‌دلیل ترکیب‌های فعال و کاربرد در پزشکی دارای اهمیت است. در این تحقیق، به‌منظور بررسی اثر عصاره مخمر و ساکارز بر ویژگی‌های رشد سلول و صفات بیوشیمیایی کشت سلولی سیاه‌دانه آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. فاکتور اول سه غلظت عصاره مخمر (صفر، 0.5 و ۱ میلی‌گرم در لیتر) و فاکتور دوم سه غلظت ساکارز (30، 4۵ و60 گرم در لیتر) انتخاب گردید. پس از گذشت چهار روز از اعمال تیمارها، میزان رشد، آنتوسیانین، مقدار پروتئین محلول، فعالیت آنزیم پراکسیداز، محتوی فنول، غلظت پراکسید هیدروژن و پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی ارزیابی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که کاربرد عصاره مخمر به تنهایی بر رشد سلول‌ها مؤثر بود و عصاره مخمر و ساکارز باعث افزایش معنی‌دار مقدار آنتوسیانین، مقدار پروتئین محلول، محتوی فنول، غلظت پراکسید هیدروژن و پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی شد. این در حالیست که فعالیت آنزیم پراکسیداز به‌صورت معنی‌داری نسبت به نمونه شاهد کاهش یافت. نتایج نشان داد احتمالاً ساکارز و عصاره مخمر از طریق تأمین منابع غذایی و القاء تنش اکسیداتیو، آثار خود را بر روی سلول‌های سیاه‌دانه نشان دادند

کلیدواژه‌ها


- Botnick, I., Xue, W., Bar, E., Ibdah, M., Schwartz, A., Joel, D.M., Lev, E., Fait, A. and Lewinsohn, E., 2012. Distribution of primary and specialized metabolites in Nigella sativa seeds, a spice with vast traditional and historical uses. Molecules, 17(9): 10159-10177.

- Bradford, M., 1976. A rapid and sensitive method for quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248-254.

- Chen, H., Chenaa, F., Chiub, F.C.K. and Lob, C.M.Y., 2001. The effect of yeast elicitor on the growth and secondary metabolism of hairy root cultures of Salvia miltiorrhiza. Enzyme and Microbial Technology, 28(1): 100-105.

- De Vos, C.H.R., Schat, H., De Waal, M.A.D., Vooijs, R. and Ernst, W.H.O., 1991. Increased resistance to copper-induced damger of the root plasma membrance in copper tolerant Silene cucubalus. Physiology Plant, 82: 523-528.

- Dornenborg, H. and Knorr, D., 1997. Evaluation of elicitor- and high-pressure-induced enzymatic browning utilizing potato (Solanum tuberosum) suspension cultures as a model system for plant tissues. Agriculture Food Chemistry, 45: 4173-4177.

- Góraj-Koniarska, J. and Saniewski, M., 2015. The effect of sugars in relation to methyl jasmonate on anthocyanin formation in the roots of Kalanchoe blossfeldiana (Poelln.). Acta Agrobotanica, 68(2): 173-178

- Hossein Zadeh, M., Kiarostemi, K.H., Elkhanizadeh, M. and Sabora, O., 2009. Investigation on allelopathic effects of wild barly on protei, carbohydrate contents and some wheat enzyme activities. Iranian Journal of Biology, 22: 392-406.

- Karuppanapandian, T., Moon, J., Kim, C. and Manoharan, K., 2011. Reactive oxygen species in plants: their generation, signal transduction, and scavenging mechanisms. Australian Journal of Crop Science, 5(6): 709-725.

- Loc, N.H., Anh, N.H.H.T., Khuyen, L.T.M. and An, T.N.T., 2014. Effects of yeast extract and methyl jasmonate on the enhancement of solasodine biosynthesis in cell cultures of Solanum hainanense Hance. Bioscience Biotechnology, 3(1): 1-6.

- Merzlyak, M.N., Solovchenko, A.E. and Gitelson, A.A., 2003. Reflectance spectral features and non-destructive estimation of chlorophyll, carotenoid and anthocyanin content in apple fruit. Postharvest Biology and Technology, 27(2): 197-211.

- Mossera, M., Kapela, R., Aymesa, A., Bonannob, L.M., Olmosa, E., Chevalota, I., Marca, I. and Marc, A., 2012. Chromatographic fractionation of yeast extract: A strategy to identify physicochemical properties of compounds promoting CHO cell culture. Process Biochemistry, 47(7): 1178-1185.

- Namdeo, A.G., 2007. Plant cell elicitation for production of secondary metabolites: a review. Pharmacognosy Reviews, 1: 69-79.

- Pollock, C., Farrar, J., Tomos, D., Gallagher, J., Lu, C. and Koroleva, O., 2003. Balancing supply and demand: the spatial regulation of carbon metabolism in grass and cereal leaves. Journal of Experimental Botany, 54: 489-494.

- Rahimi Ashtiani, S., Hasanloo, T. and Bihamta, M.R., 2009. Using yeast extract as an approach to increase flavonolignans content in cell suspension culture of milk thistle plant via elicitation mechanism. Journal of Medicinal Plants, 4(32): 108-119.

- Savitha, B.C., Thimmaraju, R., Bhagyalakshmi, N. and Ravishankar, G.A., 2006. Different biotic and abiotic elicitors influence betalain production in hairy root cultures of Beta vulgaris in shake-flask and bioreactor. Process Biochemistry, 41(1): 50-60.

- Seyedtabatabaei, E. and Omidi, M., 2010. Plant Cell and Tissue Culture. Tehran University Press, 392p.

- Tognetti, J.A., Pontis, G.H. and Martínez-Noël, M.A., 2013. Sucrose signaling in plants: A world yet to be explored. Plant Signaling & Behavior, 8(3): e23316-1-10.

- Wind, J., Smeekens, S. and Hanson, J., 2010. Sucrose: metabolite and signaling molecule. Phytochemistry, 71(14-15): 1610-1614.

- Yuan, Y., Li, Ch., Hu, Z. and Wu, J., 2002. A double oxidative burst for taxol production in suspension cultures of Taxus chinensis var. mairei induced by oligosaccharide from Fusarium oxysprum. Enzyme and Microbial Technology, 30(6): 774-778.

- Yue, W., Ming, Q.L., Lin, B., Rahman, K., Zheng, C.J., Han, T. and Qin, L.P., 2016. Medicinal plant cell suspension cultures: pharmaceutical applications and high-yielding strategies for the desired secondary metabolites. Critical Reviews in Biotechnology, 36(2): 215-232.

- Zarei, A., Zohrabi, S. and Boomeh, F., 2017. Evaluation of different growth stages of Nigella sativa L. and assessment of crop coefficient (Kc). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 33(4): 597-607.

- Zhao, J., Davis, L.C. and Verpoorte, R., 2005. Elicitor signal transduction leading to production of plant secondary metabolites. Biotechnology Advances, 23: 283-333.