اثر الیسیتور سلولاز بر روی برخی صفات بیوشیمیایی گیاه پنیر باد (withania coagulans (stocks) dun.) در شرایط کشت سوسپانسیون سلولی

سابقه و هدف: گیاهان دارویی ترکیبات زیست فعالی تولید می‌کنند که ارزش آنتی‌اکسیدانی بالایی دارند. با توجه به اهمیت گیاه پنیر باد در صنایع داروسازی، خطر انقراض این گونه ارزشمند افزایش یافته است. ازاین‌رو باید به دنبال روش‌های جایگزین برای افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه این گیاه بود. استفاده از محرک‌ها به عنوان یک تکنیک در کشت بافت، تولید متابولیت‌های ثانویه گیاهان را افزایش می‌دهد. گزارش شده است که محرک‌های قارچی نیز در القای تولید یا افزایش این متابولیت‌ها در گیاهان دارویی کاربرد دارند. ازاین‌رو در این مطالعه تاثیر محرک سلولاز بر روی شاخص رشد و صفات بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی گیاه پنیر باد (withania coagulans (stocks) dun.) در کشت سوسپانسیون سلولی بررسی شد.مواد و روش‌ها: بذرهای گیاه پنیر باد از منطقه مهرستان شهرستان سراوان جمع‌آوری و بعد از ضد عفونی در محیط کشت ½ ms به منظور تولید ریز نمونه کشت گردید. ریزنمونه‌های تولیدی در محیط کشت ms محتوای هورمون‌های اکسین و سیتوکنین (2 میلی‌گرم در لیتر 2,4-d و نیم میلی‌گرم در لیتر کینتین) به منظور تولید کالوس کشت شده و بعد از سه واکشت متوالی کالوس‌های تولیدی به محیط کشت ms مایع محتوای هورمون‌های تنظیم‌کننده انتقال و تیمارهای مورد بررسی که 6 تیمار محرک شامل: 1: کنترل، 2: محرک با غلظت 200 میکروگرم بر میلی‌لیتر و 24 ساعت قرارگیری در معرض تحریک‌کننده، 3: محرک با غلظت 200 میکروگرم بر میلی‌لیتر و 48 ساعت قرارگیری در معرض تحریک‌کننده، 4: محرک با غلظت 200 میکروگرم بر میلی‌لیتر و 72 ساعت قرارگیری در معرض تحریک‌کننده، 5: محرک با غلظت 7.5 میکروگرم بر میلی‌لیتر و 14 روز قرارگیری در معرض تحریک‌کننده و 6: محرک با غلظت 10 میکروگرم بر میلی‌لیتر و 14 روز قرارگیری در معرض محرک قارچی سلولاز بوده و به‌صورت طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه زابل اعمال گردید. صفات مورد بررسی شامل: شاخص رشد کالوس، فعالیت آنتی‌اکسیدانی، محتوای پرولین، کربوهیدرات‌های محلول، مالون دی آلدهید، آلکالوئید کل و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان (کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، گایاکول پراکسیداز، سوپر اکسید دیسموتاز و پلی فنل اکسیداز) بود. نتایج: اثر تیمارهای مختلف سلولاز بر روی کلیه صفات به غیر از فعالیت آنزیم پلی فنل اکسیداز معنی‌دار بود. به‌طورکلی تیمارهای مختلف محرک منجر به بهبود کلیه صفات اندازه‌گیری شده به غیر از محتوای کربوهیدرات‌های کل شد. اما میزان افزایش صفات بستگی به غلظت و دوره زمانی قرارگیری در معرض محرک داشت. به‌طوری‌که در بیشتر صفات اندازه‌گیری شده، تیمار تحریک‌کننده با غلظت 10 میکروگرم بر میلی‌لیتر و دوره 14 روزه در معرض محرک بودن سبب افزایش بیشتر شد. همه تیمارهای محرک سلولاز منجر به افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی سلول‌های پنیر باد در کشت سوسپانسیون سلولی شد. بیشترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی در تیمارهای ششم و پنجم و کمترین آن در تیمارهای دوم و اول (کنترل) مشاهده شد. افزودن محرک در مرحله اول رشد سلول‌ها در کشت سوسپانسیون سلولی (روز هشتم) با وجود غلظت‌های پایین‌تر محرک (7.5 و 10 میکروگرم بر میلی‌لیتر) منجر به افزایش بیشتر رشد کالوس، فعالیت آنتی‌اکسیدانی، میزان پرولین و آلکالوئید کل نسبت به اضافه کردن محرک در مرحله فاز نمایی رشد، با وجود غلظت بالای محرک (200 میکروگرم بر میلی‌لیتر) شد. غلظت بالاتر تحریک‌کننده‌ها باعث ایجاد پاسخ حساسیت بیش از حد شده که منجر به مرگ سلولی می‌گردد و ازاین‌رو سطح بهینه‌ای از محرک برای القای رشد مورد نیاز است.نتیجه‌گیری: محرک سلولاز از طریق بهبود صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی منجر به افزایش شاخص رشد و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی گیاه پنیر باد شد. با توجه به نتایج به‌دست آمده، استفاده از محرک سلولاز می‌تواند به عنوان یک راهبرد مهم برای افزایش رشد، ترکیبات موثره و خاصیت آنتی‌اکسیدانی گیاه پنیر باد در راستای تولید تجاری آن در نظر گرفته شود.

effect of elicitor on some biochemical traits of withania coagulans (stocks) dun. in cell suspension culture conditions

background and objectives: medicinal plants produce bioactive compounds with high antioxidant value. due to the importance of withania coagulans in the pharmaceutical industry and also due to the cutting of this shrub species and its use in the pharmaceutical industry using traditional methods, the risk of extinction of this valuable species will increase, so we should look for the method - to be alternatives to increase the production of secondary metabolites of this plant. using elicitors as a technique in vitro increases plant production of effective compounds (secondary metabolites). it has been reported that fungal stimulants are also used to induce the production or increase of secondary metabolites in medicinal plants. therefore, in this study, the effect of cellulase elicitor on the growth index and biochemical and physiological traits of withania coagulans (stocks) dunal) was investigated in cell suspension culture. methodology: seeds of withania coagulans were collected from the mehrestan region of saravan city, and after disinfection, they were cultivated in ½ ms medium to produce explant. production explants were cultured in an ms culture medium containing auxin and cytokinin hormones (2mg/l 2, 4, d, and 0.5 mg/l kinetin) to produce callus. three sub-cultures of production called into ms culture medium containing transfer previous regulating hormones were done. investigated treatments include six elicitor treatments: 1: control 2: elicitor with a concentration of 200 μg/ml and 24 hours of exposure to the elicitor, 3: elicitor with a concentration of 200 μg/ml and 48 hours of exposure to the elicitor, 4: elicitor with a concentration of 200 μg/ml and 72 hours of exposure elicitor, 5: elicitor with a concentration of 7.5 μg/ml and 14 days of exposure to the elicitor and 6: elicitor with a concentration of 10 μg/ml and 14 days of exposure to the cellulase elicitor in a completely randomized design with three replications in the central laboratory of the university of zabol was applied. investigated traits were: callus growth index, antioxidant activity, proline content, soluble carbohydrates, malondialdehyde, total alkaloid, and activity of antioxidant enzymes (catalase, ascorbate peroxidase, guaiacol peroxidase, superoxide dismutase, and polyphenol oxidase). results: the effect of different cellulase treatments on all traits was significant except polyphenol oxidase enzyme activity. in general, different elicitor treatments improved all the measured traits except the content of total carbohydrates. however, the increase in the trait depended on the concentration and period of exposure to the elicitor. so, in most of the measured traits, the elicitor treatment with a concentration of 10 micrograms/ml and a period of 14 days caused an increase in all treatments. all cellulase elicitor treatments increased the antioxidant activity of withania coagulans cells in cell suspension culture. the highest antioxidant activity was observed in the sixth and fifth treatments and the lowest in the second and first treatments (control). the addition of elicitor in the early stage of cell growth in cell suspension culture (eighth day) despite the lower concentrations of elicitor (7.5 and 10 μg/ml) leads to a further increase in callus growth, antioxidant activity, proline, and total alkaloid increased then the addition of elicitor in exponential phase, despite the high concentration of elicitor (200 μg/ml). a higher concentration of elicitors causes a hypersensitive response, which leads to cell death; hence, an optimal elicitor level is required to induce growth. conclusion: cellulase elicitor improved the growth index and antioxidant potential of withania coagulans through physiological and biochemical traits. according to the obtained results, the use of cellulase elicitor can be considered an important strategy to increase the growth, effective compounds, and antioxidant properties of withania coagulans for commercial production.