تاثیر مواد بافری و آنتی‌اکسیدانی بر شاخص رشد و خصوصیات بیوشیمیایی ریشه‌های مویین زرین گیاه (dracocephalum kotschyi boiss.)

اسید رزمارینیک به‌عنوان یکی از مهمترین پلی‌فنل‌ها شناخته شده است که یک استر از کافئیک اسید و 3 و4 دی هیدروکسی فنیل لاکتیک اسید می‌باشد و به‌عنوان آنتی‌اکسیدان از طریق تاثیر به‌وسیله ترکیب ضدسرطانی دوکسوروبیسین، القای آسیب به dna را به‌طور معنی‌داری کاهش می‌دهد. ریشه‌های مویین زرین گیاه حاوی اسید رزمارینیک است که دارای خواص بیولوژیکی و ضدسرطانی می‌باشد. اما به‌دلیل تولید بالای ترکیب‌های فنلی در محیط کشت مایع، ریشه‌های مویین با مشکل قهوه‌ای شدن و مرگ بافت‌ها مواجه می‌شوند. در این تحقیق تاثیر ترکیب‌های آنتی‌اکسیدانی بر رشد ریشه‌های مویین زرین گیاه و جلوگیری از قهوه‌ای شدن آنها مطالعه شده است. ریشه‌های مویین از تلقیح کوتیلدون‌های دو هفته‌ای درون شیشه‌ای زرین گیاه توسط آگروباکتریوم رایزوژنز سویه 15834 القاء شدند. تایید تراریختی ریشه‌های مویین توسط pcr با استفاده از آغازگر‌های اختصاصی ژن rolb انجام گردید. به‌منظور بهینه‌سازی رشد و جلوگیری از قهوه‌ای شدن ریشه‌ها در محیط کشت پایه ½ms مایع از مواد ضد‌اکسایشی مختلف شامل اسید آسکوربیک (g/l0.1 و 0.05)، mes بافر (g/l5.33 و 2.66)، زغال فعال (g/l3 و 1.5) و پلی‌وینیل پیرولیدون (pvp) (g/l1.5و 0.5) هر یک در دو غلظت متفاوت استفاده شد. برای بررسی کیفی ریشه‌های مویین تولیدی تحت تاثیر بافر‌های مختلف، خواص فیتوشیمیایی نمونه‌ها (فنل و فلاونوئید کل، فعالیت آنتی‌اکسیدانی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی) توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری شد. پس از 21 روز بهترین محیط کشت برای افزایش زیست‌توده (g1.64) و جلوگیری از قهوه‌ای شدن ریشه‌های مویین، محیط کشت ½ms حاوی g/l1/5 زغال فعال بود. پس از زغال فعال بیشترین میزان زیست‌توده (g1.36) در دو غلظت pvp و بیشترین میزان قهوه‌ای شدن و کاهش رشد در نمونه‌های شاهد مشاهده گردید. حداکثر و حداقل میزان فنل و فلاونوئید کل به‌ترتیب در نمونه‌های شاهد و تیمار زغال فعال g/l1.5 مشاهده گردید. بیشترین و کمترین میزان فعالیت آنتی‌اکسیدانی و محتوای آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی به‌ترتیب مربوط به زغال فعال g/l1.5 و نمونه‌های شاهد بود. کنترل ph محیط کشت و همچنین مهار آنزیم pal از طریق استفاده از مواد ضد اکسایشی مانند زغال فعال و pvp، توان قابل توجهی را برای کاهش بیوسنتز ترکیب‌های فنلی و جلوگیری از قهوه‌ای شدن ایجاد می‌کند.

Effects of buffer materials and antioxidants on growth rate and biochemical characteristics of Dracocephalum kotschyi Boiss. hairy roots

Rosmarinic acid (RA) is considered as one of the most important polyphenols. It is an ester of 3, 4dihydroxyphenyl actic and caffeic acids and as an antioxidant significantly reduces the DNA damage induced by the anticancer compound doxorubicin. Hairy roots of Dracocephalum kotschyi Boiss contain rosmarinic acid with biological and anticancer activities. However, due to the high production of phenolic compounds in liquid medium, the hairy roots encounter with tissue browning and death problem. In this study, the effect of antioxidant compounds on growth of D. kotschyi hairy roots and inhibition of tissue browning has been surveyed. In vitro Hairy roots were induced by inoculation of twoweeksold cotyledons of D. kotschyi via Agrobacterium rhizogenes (15834 strain). Gene transformation confirmed by PCR using rol B gene specific primers. In order to optimize the growth and prevent the tissue browning, hairy roots were cultured in ½MS liquid medium containing different buffers and antioxidants including ascorbic acid (0.05 and 0.1 g/L), MES buffer (2.66 and 5.33 g/L), activated charcoal (1.5 and 3 g/L) and polyvinyl pyrrolidone (0.5 and 1.5 g/L) in two concentrations. In order to record the quality of hairy roots under the influence of different chemicals, the phytochemical properties of samples (total phenol and flavonoid, antioxidant activity and antioxidant enzymes activity) were analyzed by spectrophotometer. Results after 21 days showed that the maximum biomass (1.64 g) and the lowest tissue browning was obtained in ½MS media containing activated charcoal (1.5 g/L). And after AC the highest biomass was observed on both PVP concentrations (1.36 g) and the highest browning and growth loss was observed in the control samples. The maximum and minimum amount of total phenol and flavonoid were observed in control samples and 1.5 g/L of activated charcoal treatment, respectively. The highest and the lowest levels of total antioxidant activity and antioxidant enzymes were related to 1.5 g/L of activated charcoal and control samples, respectively. It is considerable that the inhibition of PAL enzyme by using antioxidants such as activated charcoal and PVP has a potential to reduce biosynthesis of phenolic compounds and prevent the browning.