القای پاسخ‌های دفاعی و تولید متابولیت‌های ثانویه در کشت سلولی کتان سفید (linum album) توسط امواج فراصوت

امواج فراصوت با انرژی پایین به عنوان یک ابزار فیزیکی برای تحریک سیستم های زنده در پزشکی و بیوتکنولوژی مورد توجه قرار دارد. در مطالعه حاضر، تاثیر امواج فراصوت بر برخی شاخص های فیزیولوژیک و تولید پودوفیلوتوکسین در کشت سلولی کتان سفید (linum album) بررسی شد. امواج فراصوت با فرکانس 40 کیلوهرتز و توان 5 وات بر سانتی متر مکعب، به کشت های سلولی در قالب آزمایش وابسته به زمان با 3 تکرار تیمار شد و سلول ها در زمان های 24، 48 و 72 ساعت پس از اعمال تیمار جمع آوری شدند. شاخص های مورد ارزیابی عبارت بودند از: رشد سلولی، پروتئین کل، مالون دی آلدهید، پراکسید هیدروژن، فنل ها، فلاونوئیدها، پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز، فنیل آلانین آمونیالیاز و پودوفیلوتوکسین. نتایج نشان داد که رشد سلول ها تحت تاثیر امواج فراصوت کاهش معنی داری نشان داد اما تغییر معنی داری در محتوای پروتئین سلول ها صورت نگرفت. مقدار پراکسید هیدروژن و پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی و همچنین فعالیت آنزیم های پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز و فنیل آلانین آمونیالیاز در سلول ها نسبت به شاهد تحت اثر امواج فراصوت افزایش یافت. امواج فراصوت همچنین باعث افزایش تولید ترکیبات فنلی، محتوای فلاونوئیدی و پودوفیلوتوکسین در سلول های تیمار شده گردید. بیشترین مقدار پودوفیلوتوکسین در کشت های تیمار شده پس از 72 ساعت با مقدار 268.9 میکروگرم بر گرم وزن خشک به دست آمد که 2.7 برابر کشت شاهد بود. به نظر می رسد امواج فراصوت با تحریک سلول ها و القای پاسخ های دفاعی و متابولیسم ثانویه باعث افزایش مقدار پودوفیلوتوکسین در سلول ها گردید.

Induction of defensive responses and production of secondary metabolites in Linum album cell culture by ultrasound

Ultrasound (US) with low intensity is considered as a physical tool to stimulate living systems in medicine and biotechnology. This study aim to survey the US effects on some physiological parameters and podophyllotoxin production in Linum album cell culture. The cell cultures were treated with US waves with a frequency of 40 kHz and the power 5 Wcm3, in a time dependent experiment with 3 replicates and the cells were collected at 24, 48 and 72 h after the treatment. Evaluated parameters were cell growth, contents of total protein, MDA, hydrogen peroxide, phenolics, flavonoids, activity of peroxidase, polyphenol oxidase, phenylalanine ammonialyase and podophyllotoxin. The results showed that cell growth was significantly decreased by the US, but there was no significant change in protein content. The amount of hydrogen peroxide, membrane lipid peroxidation and activity of peroxidase, polyphenol oxidase and phenylalanine ammonialyase enzymes were increased in cells under the effect of US, compared to control. Also US increased the production of phenolic compounds, flavonoids and podophyllotoxin in treated cells. Maximum amount of podophyllotoxin was obtained in treated cultures after 72 hours which was the 268.9 µg/g DW (2.7 times that of the control). It seems that US by stimulating cells and induction of defensive responses and secondary metabolism increased the amount of podophyllotoxin in cells of Linum album plant.