تاثیر محرک‌های نانو فلزی بر تولید برخی متابولیت‌های ثانویه در کشت ریشه‌های مویین گیاه دارویی شیرین‌بیان‌سا (galega officinalis l.)

هدف: گیاه شیرین‌بیان‌سا (galega officinalis l.) از خانواده لگومینوز است که در درمان دیابت از آن استفاده می‌شود. کشت ریشه‌های مویین سیستم ارزشمندی جهت تولید متابولیت‌های ثانویه در مقیاس وسیع است. کاربرد محرک‌ها در کشت بافت و سلول گیاهی، یکی از ابزارهای زیست‌فناورانه کارآمد برای القاء بیوسنتز و تجمع متابولیت‌های ثانویه است. این تحقیق با هدف بررسی تاثیر نانو ذرات آهن، نقره و سیلیکون بر محتوای گالگین در کشت ریشه‌های مویین گیاه g. officinalis انجام شد.مواد و روش‌ها: در این تحقیق القای ریشه‌های مویین در ریزنمونه‌های برگ، کوتیلدون و هیپوکوتیل g. officinalis با استفاده از سویه a4 باکتری rhizobium rhizogenes انجام و تاثیر غلظت‌های مختلف نانو محرک‌های نقره، سیلیکون و اکسید آهن بر رشد ریشه و محتوای گالگین، فنول و فلاونوئید کل ریشه‌های مویین بررسی شد.نتایج: نتایج حاصل از تلقیح ریزنمونه‌های مختلف گیاه g. officinalis با سویه a4 نشان داد که بیشترین میزان القای ریشه در ریزنمونه‌های برگ با میانگین پنج ریشه در هر ریزنمونه به دست آمد. در بین ریشه‌های مویین تیمار شده با محرک، بیشترین میزان رشد ریشه متعلق به تیمار 50 و 100 میلی‌گرم در لیتر نانو ذرات سیلیکون به مدت 72 ساعت بود. کاربرد تمامی سطوح محرک‌های نقره، آهن و سیلیکون به مدت 36 ساعت منجر به افزایش معنی‌دار میزان فنول کل ریشه‌های مویین شد به طوری که بیشترین میزان فنل کل در تیمار ریشه‌ها با غلظت 100 میلی‌گرم در لیتر نانو ذرات سیلیکون به مدت 36 ساعت و با میانگین 3.09 میلی‌گرم بر گرم به دست آمد. همچنین بر اساس نتایج، بیشترین میزان فلاونوئید کل در غلظت 200 میلی‌گرم در لیتر نانو اکسید آهن به مدت 36 ساعت و بیشترین میزان محتوای گالگین در تیمار ریشه‌ها با 10 و 20 میلی‌گرم در لیتر نانو ذرات نقره و 100 میلی‌گرم در لیتر نانو ذرات سیلیکون به مدت 36 ساعت به‌دست آمد. نتیجه‌گیری: نوع و غلظت مناسب نانو محرک عامل موثری در میزان پاسخ ریشه‌های مویین به نانو محرک‌ها است. بیشترین عملکرد گالگین (17.55 میلی‌گرم) در تیمار ریشه‌ها با غلظت 50 میلی‌گرم در لیتر نانو ذرات سیلیکون به مدت 72 ساعت به‌دست آمد. این امر را می‌توان هم به رشد بهتر ریشه‌های مویین و هم به محتوای بالای گالگین در این غلظت نسبت داد.

Effect of nano-elicitors on the production of some secondary metabolites in hairy roots of Galega (Galega officinalis L.)

ObjectiveGalega (Galega officinalis L.) from the leguminous family is used to treat diabetes. Hairy root culture is a valuable system for the production of secondary metabolites on a large scale. The use of elicitors in plant tissue and cell culture is one of the most efficient biotechnological tools for inducing biosynthesis and accumulation of secondary metabolites. This study aimed to investigate the effect of iron, silver, and silicon nanoparticles on growth and galegine content in hairy roots of G. officinalis. Materials and methodsIn this study, induction of hairy roots in leaf, cotyledon, and hypocotyl explants of G. officinalis was performed using the A4 strain of Rhizobium rhizogenes, and the effect of different concentrations of silver, silicon, and iron oxide nanoelicitors on growth and galegine, phenol, and flavonoids content of hairy roots was investigated. ResultsThe highest rate of root induction was obtained in leaf explants with an average of 5 roots per explant. The highest root growth rate belonged to the treatments with 50 and 100 mg l1 silicon nanoparticles for 72 h. Application of all levels of silver, iron, and silicon elicitors for 36 h resulted in a significant increase in the total phenol content of hairy roots. Thus that the highest amount of total phenol was obtained in 36 h treatment of roots with a concentration of 100 mg l1 of silicon nanoparticles without significant difference with 10 and 20 mg l1 silver nanoparticles. Also, the highest amount of total flavonoids was obtained at 200 mg l1 iron nanoparticles for 36 h; and the highest content of galegine was obtained in the treatment of roots with 10 and 20 mg l1 silver, and 100 mg l1 silicon nanoparticles for 36 h. ConclusionsThe appropriate type and concentration of elicitors is an effective factor in the response of hairy roots to nanoelicitors. The highest yield of galegine (17.55 mg) was obtained in the treatment of roots with 50 mg l1 of silicon nanoparticles for 72 h. This can be attributed to both better growth of hairy roots and high galegine content at this treatment.