increased growth rate, lignin, and shikonin levels in onosma dichroantha bioss. as affected by silicon treatment

Onosma dichroantha boiss. is a local medicinal herb in iran, belonging to the boraginaceae family that is used mainly for wound healing due to the presence of shikonin in its root cortex. optimization of onosma spp. in vitro cultures and shikonin production is encouraged as an alternative to harvesting the plant from its natural habitats. the present study evaluates the growth rate, several biochemical properties, and shikonin content of o. dichroantha plants treated with various concentrations of silicon (in the form of potassium silicate) in a hydroponic medium. silicon application up to 0.5 mm increased the fresh mass, chlorophyll a/b, carotenoids, soluble proteins in shoots, and the lignin content in roots; however, phenolic compound contents were not significantly affected. in addition, silicon nutrition increased catalase and soluble ascorbate peroxidase activities, whereas polyphenol oxidase activity was not affected in roots and shoots. interestingly, the shikonin content of o. dichroantha roots treated with increased concentrations of si was 2fold higher than that in the control plants, while the activity of phenylalanine ammonia lyase, a key enzyme in shikonin biosynthesis, was not affected. this suggests that the observed increase in shikonin in response to the silicon treatment could be due to increased stability or more accumulation sites of shikonin in roots. these data may be used for improvement of shikonin production in cell cultures of o. dichroantha under experimental or industrial conditions.

افزایش شدت رشد، مقدار لیگنین و شیکونین در گیاه اونوسما (Onosma dichroantha Boiss.)تحت تأثیر سیلیکون

اونوسما (Onosma dichroantha Boiss.) یک گیاه دارویی محلی متعلق به خانواده گاوزبانیان است که به علت داشتن ماده شیکونیم در پوست ریشه از دیر باز در ایران برای درمان زخم مورد استفاده قرار گرفته است. بهینه‌سازی کشت درون شیشه‌ای اونوسما و تولید شیکونین به عنوان روشی جایگزین برای برداشت بی‌رویه گیاه از محیط طبیعی دارای اهمیت بسزایی است. مطالعه حاضر، شدت رشد، برخی خواص بیوشیمیایی و محتوی شیکونین گیاه اونوسما (O. dichroantha) تحت تأثیر غلظت‌های مختلف سیلیکون به فرم سیلیکات پتاسیم را در محیط کشت هیدروپونیک بررسی نموده است. کاربرد سیلیکون تا غلظت ۰/۵ میلی‌مولار، وزن تر، کلروفیل a/b کاروتنوئیدها و پروتئین محلول بخش هوایی و شیکونین ریشه گیاه را افزایش داد، لیکن محتوی ترکیبات فنلی تغییر معنی‌داری نداشتند. به‌علاوه تغذیه Si فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز محلول را افزایش داد، در حالیکه فعالیت آنزیم پلی‌فنل‌اکسیداز در ساقه و ریشه تغییری نداشت. جالب توجه اینکه، محتوی شیکونین ریشه گیاه O. dichroanthaتحت تأثیر سیلیکون حدود دو برابر بیشتر از مقدار آن در گیاه کنترل بود، در حالیکه فعالیت آنزیم فنیل‌آلانین‌آمونیا‌ لیاز (یک آنزیم کلیدی در مسیر بیوسنتز شیکونین) تغییری نیافته بود. این مشاهدات پیشنهاد می‌کند افزایش مقدار شیکونین تحت تأثیر تیمار سیلیکون به علت افزایش پایداری شیکونین و یا افزایش محلهای تجمع آن در ریشه حاصل شده است. تصور می‌شود داده‌های حاصل برای بهبود تولید شیکونین در کشت سلولی گیاه اونوسما در مقیاس ازمایشگاهی و یا صنعتی کاربرد داشته باشد.