تأثیر الیسیتورهای زیستی بر تولید آلکالوئیدها در سوسپانسیون سلولی گیاه پروانش (Catharanthus roseus)

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 دانشیار، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

3 دانشجوی دکتری، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

پروانش (Catharanthus roseus) گیاهی دارویی است که به‌دلیل تولید آلکالوئیدهای فراوان ازجمله داروهای ضدسرطان وین‌کریستین و وین‌بلاستین اهمیت دارد. وین‌کریستین و وین‌بلاستین ازجمله مهم‌ترین داروها در درمان سرطان می‌باشند ولی بااین‌حال عملکرد این دو ترکیب به‌طور نسبی پایین و مقدار تقریبی آن‌ها در گیاه 0005/0 درصد است. با توجه به قیمت بالای این ترکیبات و مقادیر اندک آن‌ها در این گیاه، تلاش در جهت افزایش تولید این ترکیبات، منجر به تحقیقات وسیع روی این گیاه شده است. در این تحقیق جهت بررسی تأثیر عصاره‌های قارچی و زمان بر میزان تولید آلکالوئیدها در سوسپانسیون سلولی گیاه پروانش، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. به‌این منظور بعد از تهیه سوسپانسیون سلولی، عصاره قارچ‌های Priformospora indica، Trichoderma tomentosum و ترکیب عصاره‌های قارچی p. indicaو T. tomentosum با غلظت 1% حجمی- حجمی به سوسپانسیون سلولی اضافه شد. نمونه‌برداری در زمان‌های صفر، 24، 48 و 72 ساعت بعد از اعمال تیمار انجام شد و میزان آلکالوئیدهای وین‌بلاستین و وین‌کریستین با استفاده از HPLC اندازه‌گیری شد. نتایج آزمایش نشان داد که هر سه عصاره‌های قـارچی P. indica، T. tomentosum و مخلوط هر دو عصاره قارچی (P+T) باعث افزایش میزان تولید وین‌بلاستین نسبت به شاهد شد و بیش‌ترین تأثیر مربوط به عصاره قارچ T. tomentosum بود. مقایسه میانگین میزان وین‌کریستین بین عصاره‌های قارچی نشان داد که بیش‌ترین میزان وین‌کریستین در نمونه شاهد بود و عصاره‌های قارچی باعث کاهش میزان وین‌کریستین شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Biotic Elicitors on Alkaloids Production in Catharanthus roseus Cell Suspension Cultures

نویسندگان [English]

  • Akram Ramezani 1
  • Rahim Haddad 2
  • Behnam Sedaghati 3
1 MSc Student, Department of Biotechnology, Faculty of Agriculture and Natural Resorces, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Associate Professor, Department of Biotechnology, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
3 PhD Student, Department of Biotechnology, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

Catharanthus roseus is a medicinal plantthat is important because of production of many alkaloids, including anticancer drugs, Vincristine and Vinblastine. Vincristine and Vinblastine are among the most important drugs for cancer treatment, but the performance of these two compounds is relatively low and the approximate amount of them in the plant is 0.0005%. Due to the high price of these compounds and small amount in this plant, efforts to increase the production of these compounds have led to extensive researches on this plant. In this experiment to study the effect of fungal extracts and time of the alkaloids production in Catharanthus roseuse cell suspension culture, test factorial randomized complete block designed with three replications. For this purpose, after preparation of cell suspensions, extracts of fungi P. indica, T. tomentosum and fungal extracts combined of P. indica and T. tomentosum at a concentration of 1% v/v was add to the cell suspension. Sampling in the time period (0, 24, 48, 72h) after the treatment were performed, and Vinblastine and Vincristine alkaloids were measured by using HPLC method. The results showed that three fungal extracts, P. indica, T. tomentosum and mixture of the fungal extract (P + T), increases the amount of Vinblastine, compared to the control and the greatest impact has been on fungal extract T. tomentosum. The average comparison of Vincristine between fungal extracts showed that the highest amount of Vincristine in the control samples and fungal extracts decrease the amount of Vincristine.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fungal extract
  • Cell suspension
  • Vincristine
  • Vinblastine
  • Catharanthus roseuse

مراجع

Ahlawat, S., Saxena, P., Ali, A. and Abdin, M. 2016. Piriformospora indica elicitation of withaferin A biosynthesis and biomass accumulation in cell suspension cultures of Withania somnifera. Symbiosis, 69: 37-46.
Ahmadi, J., Mohammadi, R., Garusi, GH. and Hoseini, R. 2012. Optimization of callus induction and cell suspension periwinkle (Catharanthus roseus). Journal of Agricultural Biotechnology, 4(1): 1-18 (In Persian).
Aslam, J. S. H., Khan, Z. H., Siddiqui, Z., Fatima, M., Maqsood, M. A., Bhat, S. A., Nasim, A., Ilah, I. Z., Ahmad, S. A., Khan, A., Mujib, A. and Sharma, M. P. 2010. Catharanthus roseus (L.) G. Don. an important drug: Its applications and production. International Journal of Comprehensive Pharmacy, 4(12): 1-16.
Esmaeilzade, S. and Sharifi, M. 2013. Increased production of plant secondary metabolites using biotic elicitors. Journal of Cells and Tissue, 4(2): 119-128 (In Persian).
Esmaeilzadeh, S., Sharifi, M., Safaei, N., Murata, J., Yamagaki, T. and Satake, H. 2011. Increased lignan biosynthesis in the suspension cultures of Linum album by fungal extracts. Plant Biotechnology Report, 5: 367-73.
Hasanloo, T., Ahmadi, M., Khayam Nekuei, S. M. and Salehi Jozani, GH. 2014. Stimulatory effect on the production of mushroom extract silymarin on cultured hairy roots of medicinal herb milk thistle (Silybum marianum). Journal of Medicinal Plants. Twelfth Year, 4(48): 25-39 (In Persian).
Ishikawa, H., Colby, D. A., Seto, S., Va, P., Tam, A., Kakei, H., Rayl, T. J., Hwang, I. and Boger, D. L. 2009. Total synthesis of vinblastine, vincristine, related natural products, and key structural analogues. Journal of the American Chemical Society, 131: 4904-4916.
Jayaraman, S. and Mohamed, R. 2015. Crude extract of Trichoderma elicits agarwood substances in cell suspension culture of the tropical tree, Aquilaria malaccensis Lam. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 39: 163-173.
Käfer, E. 1997. Meiotic and mitotic recombination in Aspergillus and its chromosomal aberrations. Advances in genetics, 19: 33-131.
Kalidass, C., Mohan, V. R. and Daniel, A. 2010. Effect of auxin and cytokinin on Vincristine production by callus cultures of Catharanthus roseus L. (Apocynaceae). Tropical and Subtropical Agroecosystems, 12: 283-288.
Khosroushahi, A. Y., Valizadeh, M., Ghasempour, A., Khosroushahi, M., Naghdibadi, H., Dadpour, M. and Omidi, Y. 2006. Improved Taxol production by combination of inducing factors in suspension cell culture of Taxus baccata. Cell Biology International, 30: 262-269.
Kim, C. Y., Lee, S. H., Park, H. C., Bae, C. G., Cheong, Y. H., Choi, Y. G., Han, C. D., Lee, S. Y., Lim, C. O. and Cho, M. J. 2000. Identification of rice blast fungal elicitor-responsive genes by differential display analysis. American Phytopathological Society, 4: 470-474.
Kumar, V., Rajauria, G., Sahai, V. and Bisaria, V. 2012. Culture filtrate of root endophytic fungus Piriformospora indica promotes the growth and lignan production of Linum album hairy root cultures. Process Biochemistry, 47: 901-907.
Kumar, P., Chaturvedi, R., Sundar, D. and Bisaria, V. 2016. Piriformospora indica enhances the production of pentacyclic triterpenoids in Lantana camara L. suspension cultures. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 125: 23-29.
Ming, Q., Su, C., Zheng, C., Jia, M., Zhang, Q., Zhang, H., Rahman, K., Han, T. and Qin, L. 2013. Elicitors from the endophytic fungus Trichoderma atroviride promote Salvia miltiorrhiza hairy root growth and tanshinone biosynthesis. Journal of Experimental Botany, 64: 5687-5694.
Moreno, P. R., Poulsen, C., Van Der Heijden, R. and Verpoorte, R. 1996. Effects of elicitation on different metabolic pathways in Catharanthus roseus (L.) G. Don cell suspension cultures. Enzyme and Microbial Technology, 18: 99-107.
Namdeo, A., Patil, S. and Fulzele, D. P. 2002. Influence of fungal elicitors on production of ajmalicine by cell cultures of Catharanthus roseus. Biotechnology Progress, 18: 159-162.
Pan, Q., Chen, Y., Wang, Q., Yuan, F., Xing, S., Tian, Y., Zhao, J., Sun, X. and Tang, K. 2010. Effect of plant growth regulators on the biosynthesis of vinblastine, vindoline and catharanthine in Catharanthus roseus. Plant Growth Regulation, 60: 133-141.
Sain, M. and Sharma, V. 2013. Catharanthus roseus (An anti-cancerous drug yielding plant). A review of potential therapeutic properties. International Journal of Pure and Applied Bioscience, 1: 139-142.
Saravanan, S. and Karthi, S. 2014. HPLC Analysis for Methanolic Extract of Catharanthus roseus under Elevated CO2. World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, 3: 683-693.
Tang, Z., Rao, R., Peng, G., et al. 2011. Effects of endophytic fungus and its elicitors on cell status and alkaloid synthesis in cell suspension cultures of Catharanthus roseus. Journal of Medicinal Plants Research. 5(11): 2192-2200.
Yaghoubian, Y. 2015. The effect of fungi Trichoderma and Priformospora tolerance to cadmium toxicity in plants lemon balm and purslane. Khuzestan Ramin doctoral thesis Faculty of Agriculture and Natural Resources. 125 (In Persian).
Yokoyama, M. and Inomata, S. 1998. Catharanthus roseus (periwinkle): In vitro culture and high level production of Arbutine by biotransformation. Biotechnology in Agriculture and Forestry, 41: 67-80.
دوفصلنامه فن آوری زیستی در کشاورزی(علمی-پژوهشی)
دوره 9، شماره 1
خرداد 1397
صفحه 45-53

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار