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 و به‌نژادی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 استاد، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران ‏

چکیده

گیاه به‌لیمو  به دلیل اهمیت فراوان اقتصادی آن در صنایع غذایی و داروسازی در ایران کشت می‌شود. لیمونن از ترکیبات با ارزش اسانس به‌لیمو است. در این پژوهش به منظور القای کالوس جهت تولید لیمونن در کشت سلولی گیاه به‌لیمو، غلظت‌های مختلف تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی  مورد ارزیابی قرار گرفتند. ریز نمونه ریشه، ساقه و برگ در محیط کشت ام اس حاوی تنظیم‌کننده‌های رشد توفودی (۱، ۲ و ۴ میلی گرم در لیتر) و بنزیل آمینوپورین (۱/۰، ۲/۰ و ۱ میلی گرم در لیتر)، ترکیب هورمونی نفتالین استیک اسید و بنزیل آمینوپورین(۵/۰+ ۵/۰ میلی گرم در لیتر) و بنزیل آمینوپورین و توفوردی (۱+ ۱ میلی گرم در لیتر)  و بنزیل آمینوپورین و نفتالین استیک اسید (۱+۲ میلی گرم در لیتر) جهت القای کالوس استفاده شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار اجرا شد. نتایج نشان داد بهترین تیمار در افزایش اندازه، وزن تر و خشک کالوس ترکیب هورمون بنزیل آمینوپورین با غلظت ۵/۰ میلی گرم در لیتر به همراه هورمون نفتالین استیک اسید با غلظت ۵/۰ میلی گرم در لیتر از ریزنمونه برگ بود. از الیسیتورهای زیستی و غیرزیستی شامل متیل جاسمونات (۵۰ و ۱۰۰ میکرومولار)، اسید سالیسیلیک (۵۰ و ۱۰۰ میکرومولار)، نانو اکسید تیتانیوم (۵/۰ و ۲ میلی گرم در لیتر) و همچنین عصاره مخمر (۵/۰ و ۲ میلی گرم در لیتر) جهت افزایش تولید لیمونن در کشت سلولی به‌لیمو درکشت سوسپانسیون استفاده شد. الیسیتورهای مورد استفاده تأثیر معنی داری بر افزایش میزان لیمونن نداشتند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of plant growth regulators on callus induction and elicitor application for ‎limonene production in cell culture of lemon grass (Lippia citrodora)‎

نویسندگان [English]

  • Farima Daneshmandpour 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 Biotechnology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

3 Professor, University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

چکیده [English]

Lemon grass has been cultured in Iran due to its economic value and applications in food and pharmaceutical industries. Limonene is on  of the important compound in lemon grass essential oil. In this study, different plant growth regulators were used for callus induction in lemon grass. Root, shoot and leaf explants wee cultured on MS medium containing 2, 4-D (1, 2 and 4 mg.l-1), BAP (0.1, 0.2 and 1 mg.l-1), hormonal combination of BAP + NAA (0.5+ 0.5 mg.l-1), 2, 4-D + BAP (1+ 1 mg.l-1) and BAP + NAA (2+ 1 mg.l-1 ). The experiment was conducted as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications. The results showed that the best treatment for increasing callus size, fresh and dry weight was BAP + NAA (0.5+ 0.5 mg.l-1 ), from leaf explants. Biotic and abiotic elicitors including MJ (50, 100 µM), SA (50, 100 µM), Tio2 ( 0.5, 2 mg.l-1) and yeast extract (0.5, 2 mg.l-1) were used for increasing limonene production in lemon grass cell culture. Used elicitors had no significant effect on limonene production in cell culture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas chromatography
  • secondary metabolites
  • TiO2‎
  1. Aghili, S., Nasr, N. & Kazemi tabar, S. (2015). Effects of auxin and cytokinin on callus production and regeneration of Stevia. Journal of Medicinal Plants Biotech, 4 (3), 311-318. (In Farsi).
  2. Angelova, Z., Georgiev, S., & Roos, W. (2006). Elicitation of plants.Biotechnology & Biotechnological Equipment, 20(2), 72-83.
  3. Bahmani, M. A. (2016). Evaluation of callus formation of different organs and the effect of chitosan elicitor, silver and titanium dioxide nanoparticles on phenolic compounds of cumin. M. Thesis, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Zabol University. (In Farsi).
  4. Behpour, M. & Khalilian, E. (2013). A review of the specific applications of titanium dioxide nanoparticles. Nanotechnology Journal, 12(11), 19-23. (In Farsi).
  5. Darvishi, A., Kahrizi, D., Bahrami Nejad, S. & Mansouri, M. (2016). Effect of yeast extract and salicylic acid elicitors on cell viability, beta caryophyllene and isopulegol in Mentha pulegium cell culture. Journal of Cellular and Molecular Research, 29 (4), 370-381. (In Farsi).
  6. Eliasi, L., Mehrabi, A., Sididi, M. & Safari, R. (2016). Optimization of Satureja callus culture using explants and different concentrations of growth regulators. Journal of Crop Breeding, 8 (20), 124-132. (In Farsi).
  7. Golmani, M. T., Ghasemi, A., Eskandari, M. H. & Niakowthari M. (2016). Evaluation of the effect of solvent removal with microwave on the chemical compounds and antimicrobial activity of leaf eEssential oils of lemon grass. Journal of Research and Innovation in Food Science and Technology, 5 (1), 105-118. (In Farsi).
  8. Habibi, G., Z. Sadeghipour, & R. Hajiboland. (2015). Effect of salicylic acid on tobacco (Nicotiana rustica) plant under drought conditions. Iranian Journal of Plant Biology, 7(25), 17-28. (In Farsi).
  9. Haque, S. M., & Ghosh, B. (2018). Micropropagation of Kaempferia angustifolia Roscoe-An aromatic, essential oil yielding, underutilized medicinal plant of Zingiberaceae family. Journal of Crop Science and Biotechnology, 21(2), 147-153.
  10. Mirnia, M. (2010). Investigation of the regulation of some growth regulators on stevia organogenesis.Sc. Thesis, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Zabol University. (In Farsi).
  11. Moartazavi, A. & Ziaolhagh, Hr. (2004). Technology of citrus by- products. Ferdowsi University of Mashhad Publications.322 pages. (In Farsi).
  12. Noorafkan, H. & Ansari, F. (2017). Effect of MS and B5 media on growth characteristics of lemon grass in in vitro Iranian Journal of Horticultural Science, 48 (1), 249-252. (In Farsi).
  13. Omidi, M. & Farzin, V. (2012). Biotechnology solutions in increasing the efficiency of medicinal plants (review article). Journal of Modern Genetics, 7 (3), 209-220. (In Farsi).
  14. Patel, R. M., & Shah, R. R. (2009). Regeneration of Stevia plant through callus culture. Indian journal of Pharmaceutical Sciences, 71(1), 46-50.
  15. Pazirandeh, M. S., Hasanloo, T., Shahbazi, M., Niknam, V., & Moradi-Payam, A. (2015). Effect of methyl jasmonate in alleviating adversities of water stress in barley genotypes. International Journal of Farming and Allied Sciences,4(2), 111-118. (In Farsi).
  16. Rae, M., Omidi, M., Torabi, S., Khodayari, M. (2016). Application of nano-elicitors to produce aloin in cell suspension of Aloe vera Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 32(2), 256-263. (In Farsi).
  17. Rahimi Ashtiani, S., Hassanlou, T. & Bihamta, M. (2009). The use of yeast extract as a strategy to increase the content of flavonolignans in suspended cell culture of Salvia via stimulation mechanism. Journal of Medicinal Plants, 32, 108-119. (In Farsi).
  18. racid on stimulation of hypersin production in Hypericum perforatum. Journal of Cellular Biotechnology, 6 (22), 41-50. (In Farsi).
  19. Rao, S. R., & Ravishankar, G. A. (2002). Plant cell cultures: chemical factories of secondary metabolites. Biotechnology Advances, 20(2), 101-153.
  20. Sadeghian, S., Ranjbar, Q. & Kazemi tabar, S. (2014). Investigation and selection of appropriate hormonal composition for shoot regeneration and in vitro propagation of basil. Journal of Crop Breeding, 6 (13), 40-48. (In Farsi).
  21. Samadi, P., Ghasemnejad, A. & Alizadeh, M. (2014). Changes in phenylalanine ammonium enzyme (PAL) activity in artichoke under effect of methyl jasmonate and salicylic acid in in vitro Journal of Crop Production Research, 21 (4), 135-148. (In Farsi).
  22. Soltanipour, M., Mohammadi, A., Rahnama, H. & Abbas Zadeh B. (2011). Evaluation of callus formation in Melissa afficinalis Iranian Journal of Agriculture & Plant Breeding, 7(1), 45-54. (In Farsi).
  23. Torabi, S., Khodayari, M., Raei, M. & Omidi, M. (2016). Application of nano-elicitors for aloin production in Aloe vera cell suspension. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 32(2), 256-263. (In Farsi).
  24. Zamani, M., Moradi, H., Chalavi, V. & Kazemitabar, S.K., (2019). Effect of salicylic acid and methyle jasmonat elicitors on hypericin production in stJohn’s wort (Hypericum perforatum ) cv. Topas callus culture. Iranian Journal of Horticultural Science. 49(4), 915-923. (In Farsi).
  25. Zare, M., Bihamta, M.R., Omidi, M. & Naghavi, M.R., (2012). Effects of some elicitors on artemisinin production in Artemisia annua Iranian Journal of Horticultural Science. 43(3), 323-330. (In Farsi).
  26. Zhao, J., Davis, L. C., & Verpoorte, R. (2005). Elicitor signal transduction leading to production of plant secondary metabolites. Biotechnology Advances, 23(4), 283-333.