برای اطلاع از آخرین مقالات علمی و اخبار کرونا(COVID-19) کلیک کنید

مشخصات

عنوان:

بررسی میزان رشد ریشه و تولید تروپان آلکالوئید در کشت ریشه مویی گیاه بذرالبنج



گروه تخصصی:  کشاورزی و منابع طبیعی

سازمان مجری:  واحد استان خراسان رضوی 

گروه پژوهشی: پژوهشی زیست فناوری قارچ های صنعتی

پژوهشگران: 
فارسی محمد (مسئول طرح)
ذوالعلی جعفر (همکار طرح)

تاریخ خاتمه:  آذر 1383

کارفرما: معاونت پژوهش و فناوری جهاددانشگاهی

خروجی طرح: 

تحویل گزارش نهایی به کارفرما
تنظیم و چاپ مقاله پژوهشی.


نوع: کاربردی

 
تلفن: 8762000-8795530-0511

نشانی سازمان مجری: مشهد، میدان آزادی، صندوق پستی: 1376-91775
 

چکیده:

متابولیت های ثانویه گیاهی، طیف گسترده ای از ترکیبات آلی می باشند که می توان آنها را پایانه های متابولیسم در گیاهان دانست. این مواد از نقش های حیاتی متابولیتهای اولیه در گیاهان مولد برخوردار نیستند و تولید آنها، یک مکانیزم سازش با محیط است. اما دلیل توجه بشر به این ترکیبات، جنبه های کاربردی بسیار ارزشمند این مواد برای انسان است. ترکیبات ثانویه گیاهی، بعنوان مواد معطر، مواد نرم کننده، رنگ ها، چاشنی های غذایی، آفت کش های طبیعی و مواد دارویی مورد استفاده قرار می گیرند. گیاهان تولید کننده مواد موثره دارویی را گیاهان دارویی می نامند. از بین گونه های گیاهی دارویی، جنس های Datura، Duboisia، Scopolia و Hyoscyamus از خانواده سولاناسه، مولد آلکالوئیدهای تروپاتی هستند که مواد دارویی بسیار ارزشمندی می باشند. بدلیل حساسیت شدید این گیاهان به آفات و بیماریهای گیاهی و مشکلات خاص پرورش مزرعه ای آنها، تحقیقات فراوانی در زمینه ایجاد یک سیستم توانمند برای تولید این آلکالوئیدها در این ویترو انجام شده است. آزمایشات فراوانی بر روی کشت های کالوس و سوسپانسیون سلولی و همچنین کشت ریشه های نرمال گیاهان مولد، صورت گرفته است. مهمترین مشکل استفاده از این کشت ها برای تولید آلکالوئیدهای تروپاتی در این ویترو، عدم ثبات رشدی و بیوسنتزی و بازده کم آنها است. ریشه های موئین تراریخت حاصل از تلقیح Agrobacterium rhizogenes به این گیاهان، دارای خصوصیات منحصر بفردی همچون رشد سریع در محیط کشت فاقد هورمون می باشند که آنها را به عنوان مواد گیاهی مولد آلکالوئیدهای تروپاتی، دو گونه Datura stramonium و گونه Hyoscyamus muticus (بذرالبنج مصری) سهم قابل توجهی از تحقیقات در زمینه استفاده از کشت های ریشه های موئین برای تولید آلکالوئیدهای تروپاتی در این ویترو را به خود اختصاص داده اند.
در این تحقیق با هدف بررسی میزان و ثبات قابلیت های رشدی و بیوسنتزی این ریشه ها، قطعات برگی و گره ای از گیاه بذرالنج مصری با دو نژاد
LBA 9402 و A4 آگروباکتریوم رایزوژنز تلقیح گردید و پس از ظهور ریشه های موئین، کشت های مایع در محیط کشت های B5 و MS از آنها تثبیت شد. بطور همزمان، کشت های مایع از ریشه های معمولی گیاه نیز در شرایط مشابه تثبیت گردید. ماهیت تراریختی ریشه های موئین با استفاده از تکنیک PCR با تکثیر اختصاصی قطعه ای از دو مکان ژنی rolB و rolC، آگروباکتریوم رایزوژنز بر روی DNA استخراج شده از ریشه های موئین تائید شد. کشتهای تثبیت شده از ریشه های موئین و ریشه های معمولی، به مدت 7 ماه واکشت گردید و در هر ماه، رشد صورت گرفته در هر کشت، براساس وزن خشک برداشت شده، اندازه گیری شد. با استفاده از روش HPLC، مقدار آلکالوئیدهای هیوسامین و اسکوپولامین تولید شده در هر توده خشک ریشه بطور جداگانه اندازه گیری گردید. در نهایت، داده های بدست آمده با استفاده از روشهای آماری مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج حاصل، ثبت رشدی و بیوسنتزی قابل ملاحظه ریشه های موئین تراریخت در محیط کشت فاقد هورمون را نشان داد، در حالیکه رشد ریشه های معمولی پس از گذشت 2 ماه کاملا متوقف گردید. تنوع قابل ملاحظه ای در بین کلون های مختلف ریشه های موئین از نظر میزان رشد و محتوای آلکالوئید مشاهده شد، اما میزان رشد در ریشه های موئین در مقایسه با ریشه های معمولی تا بیش از 4 برابر افزایش نشان داد. در حالیکه در مجموع اختلاف قابل ملاحظه ای در محتوای آلکالوئید ریشه های موئین و ریشه های معمولی مشاهده نشد. افزایش تولید بیوماس و به موازات آن عدم کاهش در محتوای آلکالوئید، همراه با ثبات قابل ملاحظه مشاهده شد در این ریشه ها، مشوق ادامه تحقیقات بر روی کشت های ریشه موئین گیاه
H. muticus در جهت نیل به یک سیستم مطلوب برای تولید آلکالوئیدهای تروپاتی در این ویترو می باشد.



کلیدواژگان:

 
 
Title:



Abstract:

Plant secondary metabolites are a large variety of organic compounds which are considered as the end products of plant metablism. These compounds do not play vital roles in producing plants and their production is a mechanism of compatibility.
However, human is interested in these compounds, because it uses them in many aspects of its industrial life. Plant secondary metabolites are used as perfumes, find chemicals, natural colors, food additives, natural pesticdes and therapeutics. Plants producing medicinal compounds are called medicinal plants. Among medicinal plant species, genera of Scopolia, Datura, Duboisia, Atropa and Hyoscyamus from the family of Solanaceae, produce tropane alkaloids which are valuable therapeutics. Because of high sensitivity of solanaceous plants to pests and diseases and manifold problems of growing them in vivo, many attempts have been focused on developing a powerful alternative method for producing tropane alkaloids in vitro. Callus, cell suspension and normal root cultures of producing plants have been studied extensively in many experiments. There are some major problems by using these cultures to produce tropane alkaloids in vitro, including instability in growth and biosynthesis and low yield. Thransformed hairy roots induced by Agrobacterium rhizogenes in these plants, have considerable adventitious such as rapid growth in hormone free media which makes them valuable and promising materials to produce alkaloids in vitro. Among tropane alkaloid producing plants, most attention have been foused on hairy root cultures of Hyoscyamus muticus (Egyption henbane) and Datura stramonium.
In this research, with the aim of studying growth rate and stability of transferred roots and their biosynthetic potential, leaf and nodal segments of H. muticus were inoculated by A. rhizogenes strains LBA 9402 and A4. Where hairy root were generated, They were cut and transferred to liquid Bo or MS media. Normal root cultures also were established at same time. To confirm transformation, PCR reactions for amplification of specific fragents of rolB and rolC genes of A. rhizogenes carried out on DNA of hairy root. Hairy and normal root cultures were subculture for 7 months. For growth rate analysis, dry weight of harvested root from each culture after any subculture, were measured. Hyoscyamin and scopolamine content of each dry root clamp were measured separately by HPLC. Finally, Data were analyzed by statistical methods.
A considerable biosynthctic and growth stability of hairy root in hormone free cultures was observed, whereas, normal root failed to grow in these media after two months. There was significant variation in alkaloid content and growth rates of different hairy root clones. However, growth rate of hairy roots was four times higher than normal roots, where, there was no significant difference between the alkaloid content of normal and hairy roots. Increase in biomass production without decreasing in alkaloid content, along with considerable growth stability in hairy root cultures of H. muticus, encourages studies on these hairy roots to develop an effective system for in vitro production of tropane alkaloids.



Keyword(s):