|
" بررسي اثر محرک‌ها در کشت هيدروپونيک گياهان کامپوزيت شيرين‌بيان در ميزان توليد متابوليت‌هاي دارويي "
شيرازي، زهرا
| شماره شناسایی
|
:
|
18884530
|
| شماره مدرک
|
:
|
۶۷۷۰۲
|
| نام عام مواد
|
:
|
[گزارش نهایی -تجاری]
|
| شناسه افزوده
|
:
|
شيرازي، زهرا
|
|
|
:
|
محمدپرست، بهروز
|
|
|
:
|
محمدي، يوسف
|
|
|
:
|
رحيمي فرد، مهشيد
|
|
|
:
|
بنائي اصل، فرزاد
|
|
|
:
|
شريعت، آناهيتا
|
| عنوان اصلي
|
:
|
بررسي اثر محرک‌ها در کشت هيدروپونيک گياهان کامپوزيت شيرين‌بيان در ميزان توليد متابوليت‌هاي دارويي
|
| نام نخستين پديدآور
|
:
|
شيرازي، زهرا
|
| عنوان اصلي به زبان ديگر
|
:
|
Study of elicitors' effect in hydroponic culture of licorice composite plants on the production of medicinal metabolites
|
| وضعیت انتشار
|
:
|
تهران: موسسه تحقيقات جنگلها و مراتع كشور، ۱۴۰۳
|
| فروست
|
:
|
شماره ثبت ۶۷۷۰۲ مورخ ۱۴۰۴/۰۵/۰۶۶۷۷۰۲
|
|
|
:
|
شماره طرح : 2-09-09-003-000096
|
|
|
:
|
سامانه سمپات
|
| توصیفگر
|
:
|
اسیدسالیسیلیک
|
|
|
:
|
آگروباکتریوم ریزوژنز
|
|
|
:
|
پلی اتیلن گلیکول
|
|
|
:
|
ترپنوئید
|
|
|
:
|
فلاونوئید
|
| خلاصه یا چکیده
|
:
|
شیرین‌بیان یکی از مهم‌ترین گیاهان دارویی ایران است که به‌دلیل دارا بودن ترکیبات دارویی از قیبل گلیسیریزین و فلاونوئیدها حائز اهمیت بوده و مورد توجه صنایع دارویی، غذایی و بهداشتی قرار‌گرفته است. از راهکارهاي براي افزايش توليد متابوليت‌هاي ثانويه، تراريختی گياهان با استفاده از آگروباکتريوم ريزوژنز و طراحي سيستم کشت ريشه مويين مي‌باشد. يكي از محدودیت‌های مهم کشت ریشه مویین نبود اندام هوایی است که با تولید گیاهان کامپوزیت به‌صورت روش ex vitro می‌توان مشکل ریشه‌های مویین را با صرفه جویی در زمان و هزینه حل کرد که در آن مرحله کشت بافت حذف‌گردیده و بخش‌های هوایی نیز حفظ می‌شود. از طرفی استفاده از محرک‌ها با فعال کردن سیستم دفاعی منجر به تسریع در تشکیل متابولیتهای ثانویه گیاه می‌شوند. پس از رشد کافی گیاهان کامپوزیت تیمار محرک‌های اسید سالیسیلیک در غلظتهای 1-5/0-25/0-0 میلی مولار و پلی‌اتیلن‌گلیکول در غلظت 5-2/2-1-0 درصد و در سه زمان مختلف 72-48-24 ساعت در قالب طرح کاملا تصادفی انجام گرفت. به‌منظور بررسی سطوح تغییرات متابولیتهای ثانویه گلیسیریزین و گلابریدین در گیاهان شاهد و کامپوزیت، همچنین گیاهان تیمار‌شده با محرک، بعد از عصاره‌گیری
متلبولیتهایی مورد نظر به روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا اندازه‌گیری شدند. همچنین در ادامه مقدار تولید رادیکال آزاد، ترکیبات و آنزیمهای آنتی‌اکسیدانت نیز بررسی گردید.گیاهان کامپوزیت شیرین‌بیان در شرایط ex vitro با استفاده آگروباکتريوم ريزوژنز تولید شدند و سپس گیاهچه‌ها به‌منظور رشد انبوه به محیط کشت هیدروپونیک منتقل شدند. تأیید تراریختی ریشه‌های حاصله با استخراج DNA و با استفاده از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز با آغازگرهای ژن rolB و VirD1 انجام شد. نتایج حاکی از افزایش 8/4 و 8/1 برابری بیان ژن‌های SQS1 و bAS در ریشه گیاهان کامپوزیت نسبت به گیاهان شاهد بود. در بررسی مقدار تولید گلیسیریزین و گلابریدین در برگ گیاهان کامپوزیت نسبت به گیاهان شاهد بترتیب افزایش 7/1 و 5/3 برابری مشاهده شد. همچنین مقدار تولید گلابریدین در ریشه گیاهان کامپوزیت در مقایسه با شاهد افزایش 7/1 برابری داشت. در مقایسه بررسی سطح آنزیمهای آنتی‌اکسیدانت و ترکیبات ثانویه در پی افزایش
رادیکالهای آزاد در گیاهان کامپوزیت نسبت شاهد، گیاهان کامپوزیت با افزایش متابولیتهای ثانویه بعنوان ترکیبات آنتی‌اکسیدانت پاسخ دفاعی دادند. نتایج تیمار پلی اتیلن گلیکول در زمان‌های مختلف بر روی گیاهان کامپوزیت روند افزایش معنی‌داری در مقدار تولید مالون دی آلدئید، پرولین، گلیسیریزین و همچنین فعالیت آنزیمهای سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز را بدنبال افزایش غلظت محرک و مدت زمان تیماردهی نشان داد. در مقدار تولید گلابریدین تنها اثر غلظت پلی اتیلن گلیکول مؤثرمؤثر بود که با افزایش غلظت، افزایش مقدار گلابریدین مشاهده شد. بهترین غلظت برای تمامی ترکیبات و آنزیمهای مورد بررسی در تیمار با پلی اتیلن گلیکول، غلظت 5 درصد است که افزایش معنی‌دار مقادیر آنزیم‌ها و ترکیبات بیوشیمیایی را بدنبال داشت. غلظتهای 5/0 میلی مولار و 25/0 میلی مولار اسیدسالیسیلیک بهترین غلظت و زمان برای افزایش پاسخ دفاعی گیاه و افزایش متابولیت‌ها، ترکیبات و آنزیمهای آنتی اکسیدانت بودند . غلظت یک میلی مولار اسیدسالیسیلیک احتمالا منجر به آسیب به گیاه و اختلال در سیستم پاسخ دفاعی و در نتیجه روند کاهش تولید متابولیتهای ثانویه می‌شود. بطور کلی می‌توان نتیجه گرفت که تولید ریشه مویین از روش گیاه کامپوزیت شیرین‌بیان در سیستم هیدروپونیک مزایایی مانند کاهش زمان تولید ریشه، کاهش هزینه تولید و عدم از بین رفتن منبع تولیدکننده را دارد. از طرفی سهولت اجرایی در شرایط غیر کشت بافت و استریل را دارد. این سیستم شرایط مناسبی برای افزایش تولید متابولیتهای گیاه مانند گلیسیریزین و گلابریدن را فراهم می‌کند. همچنین برای افزایش راندمان تولید با بکار بردن محرک‌هایی چون اسید سالیسیلیک و پلی اتیلن گلیکول، سطح تولید آنزیمهای آنتی‌اکسیدانت و متابولیتهای گلیسیریزین و گلابریدین را می‌توان بهبود بخشید. نتایج نشان‌دهنده موفقیت سیستم تولید و کشت گیاهان کامپوزیت در محیط هیدوپونیک بمنظور افزایش مقدار متابولیتهای ثانویه است.
|
|
|
:
|
The pharmaceutical, food, and health industries have taken notice of licorice, which is one of the most significant medicinal plants in Iran because of its therapeutic properties, including glycyrrhizin and flavonoids. One of the strategies to increase the production of secondary metabolites is transgenic plants using Agrobacterium rhizogenes and designing a hairy root culture system. The absence of aerial organs is one of the major drawbacks of hairy root culture; however, this issue can be avoided by growing composite plants using an ex vitro technique that preserves the aerial parts while eliminating tissue culture, thus saving time and money. Conversely, the use of stimulants speeds up the production of secondary plant metabolites by triggering the immune system. Following adequate growth of the composite plants, three separate 24-48-72 hour periods were observed for the application of Polyethylene Glycol at a concentration of 0, 1, 2.2, 5 percent and Salicylic acid stimulants at concentrations of 0, 0.25, 0.5, 1 mM. It was done in the form of a Completely Random Design. Following the extraction of the desired metabolites, high-performance liquid chromatography was used to measure the levels of secondary metabolites Glycyrrhizin and Glabridin in control, composite, and stimulant-treated plants. Furthermore, the quantity of free radical generation, antioxidant substances, and enzymes were also examined. Agrobacterium rhizogenes was used to create licorice composite plants ex vitro. The seedlings were subsequently moved to hydroponic culture medium for mass growth. By extracting DNA and using the polymerase chain reaction with rolB and VirD1 gene primers, transgenic confirmation of the resultant roots was carried out. The results indicated an increase of 4.8 and 1.8 times the expression of SQS1 and bAS genes in the roots of composite plants compared to control plants. In the investigation of Glycyrrhizin and Glabridin production in the leaves of composite plants compared to control plants, an increase of 1.7 and 3.5 times was observed, respectively. Also, the amount of Glabridin production in the roots of composite plants increased by 1.7 times compared to the control. In comparing the level of oxidant enzymes and secondary compounds following the increase of free radicals in composite plants compared to the control, composite plants responded defensively by increasing secondary metabolites as antioxidant compounds. The results of Polyethylene Glycol treatment at different times on composite plants showed a significant increase in the amount of production of Malondialdehyde, Proline, Glycyrrhizin, as well as the activity of Superoxide dismutase and Catalase enzymes due to the increase in stimulus concentration and duration of treatment. In the amount of Glabridin production, only the effect of Polyethylene Glycol concentration was effective, and with increasing concentration, an increase in the amount of Glabridin was observed. The best concentration for all investigated compounds and enzymes in the treatment with Polyethylene Glycol is 5% concentration, which resulted in a significant increase in the amount of enzymes and biochemical compounds. In the treatment with Salicylic Acid, the best concentration and time to increase the plant's defense response and increase the antioxidant metabolites, compounds and enzymes are the concentrations of 0.5 mM and 0.25 mM, which are associated with the increase in the production of metabolites. The concentration of 1 mM is probably leads to damage to the plant and disruption of the defense response system, and as a result, the process of reducing the production of secondary metabolites. In general, it can be concluded that the production of hairy roots from licorice composite plant method in the hydroponic system has advantages such as reducing the root production time, reducing the production cost and not losing the producer source. On the other hand, due to the implementation in non-tissue culture and sterile conditions, it is easy to implement. This system provided suitable conditions for increasing the production of plant metabolites such as glycyrrhizin and glabriden. Also, in order to increase production efficiency, by using stimulants such as Salicylic Acid and Polyethylene Glycol, the production level of antioxidant enzymes and Glycyrrhizin and Glabridin metabolites can be improved. The results show the success of the production and cultivation system of composite plants in the hydroponic environment in order to increase the amount of secondary metabolites.
|
| |