تولید تریگونلین در کشت سلولی گیاه شنبلیله (‏Trigonella foenum-graecum‏) تحت تأثیر ‏الیسیتورهای زیستی و غیر زیستی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه بیوتکنولوژی و به‌نژادی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران،ایران

2 استادیار گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران،ایران

3 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

تریگونلین از متابولیت‌های ثانویه با ارزش گیاه شنبلیله است. استفاده از کشت سوسپانسیون سلولی یکی از روش های پیشنهادی جهت تولید متابولیت‌های ثانویه در شرایط درون‌شیشه‌ای است. به منظور بررسی امکان تولید تریگونلین به کمک کشت سلولی گیاه شنبلیله آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار طراحی شد. جهت بررسی قابلیت کالوس‌زایی، ریز نمونه‌های برگ، ساقه و ریشه گیاه شنبلیله در محیط کشت MS حاوی تنظیم‌کننده‌های رشد 2,4-D و BAP کشت شدند. ریزنمونه‌های مختلف شنبلیله القای کالوس انجام شد. بیشترین اندازه طول کالوس در تیمار 2,4-D (2mg/l) با اندازه 315 میلی‌متر به‌دست آمد که با سایر تیمارها تفاوت معنی‌دار داشت. بیشترین وزن تر و وزن خشک کالوس  در ریزنمونه ریشه  تحت تأثیر  تیمار 2,4-D (2mg/l) با وزن تر 5/1 گرم و وزن خشک 08/0 گرم  اختلاف معنی داری با سایر تیمارها داشته و دارای بیشترین مقدار وزن تر و خشک کالوس بود.  در تیمار با BAP بیشترین اندازه کالوس در ریزنمونه ساقه تحت تأثیر  تیمار BAP (1mg/l) با اندازه 320 میلی‌متر به‌دست آمد.  بیشترین مقدار وزن تر و خشک کالوس تحت تیمار BAP (1mg/l) به ترتیب برابر با 5/1 و 07/0 گرم به‌دست آمد. سه الیسیتور سالیسیلیک اسید، متیل جاسمونات و عصاره مخمر با غلظت‌های مختلف جهت تولید تریگونلین در کشت سوسپانسیون شنبلیله استفاده شدند که الیستور سالیسیلیک اسید با غلظت 100 میکرومولار بیشترین مقدار  تریگونلین در یک گرم ماده خشک را تولید کرد.  

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Trigonelline production in cell culture of fenugreek (Trigonella foenum -graecum) ‎treated by biotic and abiotic elicitors

نویسندگان [English]

  • Behjat alsadat Aghili 1
  • Parisa Abdollahi 2
  • Mansoor Omidi 3
1 M.Sc. Student, Department of plant breeding and biotechnology, Science and Research Branch, , Islamic ‎Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of plant breeding and biotechnology, Science and Research Branch, , Islamic Azad University, ‎Tehran, Iran
3 Professor, Department of Agronomy and plant breeding, College of Agriculture and Natural Resources, Tehran University, Karaj, Iran
چکیده [English]

Trigonelline is one of the valuable secondary metabolites of fenugreek plant. Plant cell suspension culture is a recommended method for in vitro production of secondary metabolites. To study the possibility of Trigonelline production in fenugreek cell suspension culture, factorial experiment based on CRD was designed.  In this research different explants such as leaf, stem and root were used on MS medium including four different concentration of 2,4-D and BAP plant growth regulators to study callus induction ability in fenugreek plant. The results showed that largest size of calluses belonged to the root explant under 2,4-D(2mg/l) with 315 mm and stem explant on MS including 1 mg/l  BAP with  320 mm.  Also, the highest fresh and dry weight of callus belonged to root explant in MS including 2 mg / l 2,4-D  with 1. 5 and 0.08g and stem explant in concentration of 1 mg / l BAP with 1.5 g and 0.07g. The data registered for callus dry weight showed the same results. Three different elicitors methyl jasmonate, salicylic acid and yeast extract were used to increase the in vitro production of Trigonelline using cell suspension culture obtained from Fenugreek calluses. The highest amounts of Trigonelline was obtained from 100 μM salicylic acid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Callus
  • Methyl jasmonate
  • Salicylic acid
  • Secondary metabolite

مراجع

  1. Acharya, S.N., Thomas, J.E., & Basu, S.K. (2008). Fenugreek an alternative crop for semiarid regions of North America. Crop Science, 48, 841-53.
  2. Ali, M.B., Hahn, E.J. & Paek, K.Y. (2007). Methyl jasmonate and salicylic acid induced oxidative stress and accumulation of phenolics in Panax ginseng bioreactor root suspension cultures. Molecules, 12 (4), 607-621.
  3. Cheong, J. & Choi, Y. (2003). Methyl jasmonate as a vital substance in plants. Trends in Genetics. 19 (7).
  4. Dastmalchi, T., Omidi, M., Azizinezhad, R., Rezazadeh, Sh. & Etminan, A. (2019). Effects of methyl jasmonate and phloroglucinol on thebaine and sanguinarine production in cell suspension culture of Persian poppy (Papaver bracteatum). Cellular and Molecular Biology, 65(3).
  5. Habibi, G., Sadeghipour, Z. & Hajiboland, R. (2015). Effect of salicylic acid on tobacco (Nicotiana rustica) plant under drought conditions. Iranian Journal of Plant Biology, 7(25), 17-28. (In Farsi).
  6. Joneidi, F. Abdollahi, P. & Omidi, M. (2019). The effect of abiotic Elicitors on expression of EMOT gene in Basil plant. 3rd International & 11th National Biotechnology Congress of Islamic Republic of Iran. 1-3 Sep. Tehran, Iran.
  7. Kartal, M., Konuklugil, B., Indrayanto, G. & Alfermann, A.W. (2004). Comparison of different extraction methods for the determination of podophyllotoxin and 6-methoxypodophyllotoxin in Linum species. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 35, 441-447.
  8. Mehrafarin, A., Qaderi, A., Rezazadeh, Sh. & Naghdi Badi, H. (2010). Bioengineering of important secondary metabolites and metabolic pathways in Fenugreek (Trigonella foenum -graecum). Journal of Medicinal Plants, 9, 1-18. (In Farsi)
  9. Minorsky P.V. (2002). Trigonelline: a diverse regulator in plants. Plant Physiology, 128, 7-8.
  10. Oksman-Caldentey & KM, Inze D. (2004). Plant cell factories in the post-genomic era: new ways to produce designer secondary metabolites. Trends in Plant Science, 9(9), 433-440.
  11. Omidi, M. & Abdollahi, P. ( 2015). Biotechnology for large scale production of plants secondary metabolites. Modern Genetic Journal, 9(4), 391-402.
  12. Savitha, B.C., Thimmaraju, R., Bhagyalakshmi, N. & Ravishankar, G. (2006). Different biotic and abiotic elicitors influence betalain production in hairy root cultures of Beta vulgaris in shake-flask and bioreactor. Process Biochemistry, 41(1), 50-60.
  13. Wink, M. (2010). Functions and Biotechnology of Plant Secondary Metabolites. (2nd). Inc. New Delhi, India. 20-30.
  14. Zhang, C., Yan, Q., Cheuk, W.K. & Wu, J. (2004). Enhancement of tanshinone production in Salvia miltiorrhiza hairy root culture by Ag+ elicitation and nutrient feeding. Planta Medica, 70(2), 147-151.
  15. Zhao J, Davis LC& Verpoorte R. 2005. Elicitor signal transduction leading to production of plant secondary metabolites. Biotechnology Advances, 23(4), 283-333.
  16. Zhao, J. & Sakai, K. (2003). Multiple signaling pathways mediate fungal elicitor-induced beta-thujaplicin biosynthesis in Cupressus lusitanica. Cell Cultures, 4, 647-656.
علوم باغبانی ایران
دوره 52، شماره 2
شهریور 1400
صفحه 515-523

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 اردیبهشت 1399
  • تاریخ بازنگری: 24 اردیبهشت 1399
  • تاریخ پذیرش: 10 خرداد 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار