نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• شهلا شامه ¹
• بهمن حسینی ²
• خاویر پالازون ³

¹ گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ایران

² هیات علمی دانشگاه ارومیه

³ گروه فیزیولوژی گیاهی، دانشکده داروسازی دانشگاه بارسلونا، اسپانیا

چکیده

مهندسی ژنتیک و محرک‌ها از راهکارهای مفید جهت بهینه سازی تولید متابولیت‌های ثانویه در سطح انبوه هستند. در این مطالعه، ریشه‌های موئین از تلقیح ریزنمونه‌های کوتیلدون گیاه بذرالبنج مشبک (Hyoscyamus reticulatus) با سویه‌های A4 از Agrobacterium rhizogenes و C58C1 (pRiA4-pBMI) از Agrobacterium tumefaciens حاوی ژن pmt تولید شدند. سپس تأثیر ترکیب بیش بیانی ژن pmt و غلظت بهینه عصاره مخمر (250 میلی‌گرم بر لیتر بعد از 48 ساعت) بر خصوصیات مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و تولید تروپان آلکالوئیدها در ریشه‌های موئین حاصل از دو سویه مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج بررسی تأثیر سویه‌های مختلف آگروباکتریوم بهمراه غلظت بهینه عصاره مخمر نشان داد که در ریشه‌های موئین حاصل از سویه C58C1، وزن تر (85/2 برابر) و خشک (27/2 برابر)، فنول (74/1 برابر)، فلاونوئید (76/1 برابر) و آلکاوئید کل (77/1 برابر) بیشتر از ریشه‌های موئین حاصل از سویه A4 شد. بیشترین ظرفیت آنتی‌اکسیدانی به دو روش IC50 (62/1 میکروگرم بر میلی‌لیتر) و FRAP (77/14 میلی‌مول آهن II بر گرم وزن تر) در ریشه‌های موئین حاصل از سویه C58C1 مشاهده شد. همچنین بیشترین میزان تولید هیوسیامین (37/1 برابر) و اسکوپولامین (34/1 برابر) در ریشه‌های موئین حاصل از سویه C58C1 حاصل شد. نتایج مشخص کرد که ترکیب بیش بیانی ژن pmt و غلظت بهینه عصاره مخمر می‌تواند به‌عنوان یک راهکار مناسب جهت افزایش تولید ترکیبات فیتوشیمیایی، و تروپان آلکالوئیدها در ریشه‌های موئین بذرالبنج مشبک استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

• آلکالوئیدکل
• بیش بیانی
• تروپان آلکالوئیدها
• عصاره مخمر
• مهندسی ژنتیک

عنوان مقاله [English]

Investigation of pmt gene overexpression on morphological, biochemical characteristics and production of tropane alkaloids in Hyoscyamus reticulatus L. hairy roots under the influence of optimal concentration of yeast extract

نویسندگان [English]

• Shahla Shameh ¹
• Javier Palazon ³

¹ Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, Urmia University, Iran.

³ Department of Plant Physiology, Faculty of Pharmacy, University of Barcelona, Av. Joan, XXIII, S/n, 08028, Barcelona, Spain

چکیده [English]

Genetic engineering and elicitors are useful strategies to optimize high level production of secondary metabolites. In this study, hairy roots were produced with inoculated cotyledon explants of Hyoscyamus reticulatus L. with strain A4 of Agrobacterium rhizogenes and strain C58C1 (pRiA4-pBMI) carrying the pmt gene of Agrobacterium tumefaciens. Then, the effect of pmt gene overexpression and optimal concentration of yeast extract (250 mg l-1 after 48 h) were evaluated on morphological, biochemical characteristics and production of tropane alkaloids in hairy roots obtained from two strains. The results of the effect of different Agrobacterium strains with the optimal concentration of yeast extract showed that in hairy roots obtained from C58C1 strain, fresh weight (2.85 times) and dry weight (2.27 times), total phenol (1.74 times), flavonoid (1.76 times) and alkaloid (1.77 times) were higher than the hairy roots obtained from A4 strain. The maximum antioxidant capacity using two methods IC50 (1.62 µg ml-1) and FRAP (14.77 mmol Fe2+ g-1 FW) were observed in hairy roots obtained C58C1 strain. Also, the highest production of hyoscyamine (1.37 times) and scopolamine (1.34 times) was obtained in hairy roots from C58C1 strain. The results showed that the combination of pmt gene overexpression and the optimal concentration of yeast extract could be used as a suitable method to increase the production of phytochemicals, antioxidant capacity, activity of antioxidant enzymes and tropane alkaloids in Hyoscyamus reticulatus L. hairy roots.

کلیدواژه‌ها [English]

• Genetic engineering
• Overexpression
• Total Alkaloids
• Tropane Alkaloids
• yeast extract