۲۳۸۱۵پ
per
پاسخ‌های فیزیولوژیک، بیوشیمیایی و ژنتیکی ریشه‌های مویین تراریخت دو گونه زوفا، (Hyssopus officinalis, H. angustifilius) به نانوذرات نقره در شرایط درون شیشهای
Physiological, Biochemical and Genetic Responses of Transgenic Hairy Roots of Two Species of Hyssop, (Hyssopus officinalis, H.angustifolius) to Silver Nanoparticles in In Vitro Condition
/سمیه طایفه علی اکبرخانی
: کشاورزی
، ۱۳۹۸
، میرزائی
۱۲۱ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
باغبانی
۱۳۹۸/۰۴/۱۹
تبریز
امروزه روش‌صهای بیوتکنولوژی مانند کشت ریشه مویین و کشت بافت، پتانسیل قابل توجهی برای تولید متابولیت‌های ثانویه دارند .زوفا (.(Hyssopus sp گیاهی با مواد موثره دارویی از جمله آنتی اکسیدان هایی مانند ترکیبات فنلی) شامل ویتامین‌صها، رنگدانه‌صها و فلاونوئیدها (است که ویژگی‌صهای ضد جهشی، ضد سرطانی و همچنین کاهش قند خون را دارند .در این پژوهش، دو گونه زوفای دارویی (H. officinalis) و زوفای باریک برگ (H. angustifolius) که در بعضی استان‌صهای کشور نظیر آذربایجان شرقی و غربی، سیستان بلوچستان و مازندران به صورت خودرو رشد می‌صکند، مورد بررسی قرار گرفتند .در آزمایش اول به بررسی جوانه زنی بذر زوفای باریک برگ با غلظت های مختلف اسید جیبرلیک(۵/۰ ، ۱ و ۲ میلی گرم در لیتر (و تیمار سرمادهی) یک هفته دمای ۴ درجه سانتیگراد (پرداخته شد .نتایج و بررسی میانگین داده‌صها، بیشترین درصد جوانه زنی را در تیمار هورمونی ۱ میلی گرم در لیتر اسید جیبرلیک به میزان ۹۲ درصد نشان داد، همچنین بذور در تیمار هورمونی ۱ میلی گرم در لیتر اسید جیبرلیک زودتر از بقیه تیمارها و شاهد جوانه زدند .درآزمایش دوم به بررسی کال زایی در این دو گونه در دو محیط کشت و همچنین سطوح هورمونی مختلف پرداخته شد .نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر متقابل سه جانبه گونه، محیط کشت و تیمار هورمونی در سطح یک درصد معنی دار است .مقایسه میانگین داده‌صها نشان داد که بیشترین میزان تولید کالوس در هر دو گونه باریک برگ و دارویی در تیمار ( ۵/۰ میلی گرم توفوردی بعلاوه ۲/۰ میلی گرم نفتالین استیک اسید (در محیط کشت MS مشاهده شد، که در این تیمار زوفای دارویی بعد از ۶ روز و زوفای باریک برگ بعد از ۱۱ روز شروع به کالوس دهی کردند .در آزمایش سوم القای ریشه‌صی مویین در دو گونه گیاه زوفا، توسط چهار سویه‌صی آگروباکتریوم رایزوژنز شاملA۴ ،ATCC۱۵۸۳۴ ، LB۹۴۰۴و ۲۶۵۶ و در سه محیط کشت MSو MS ۲/۱ و B۵به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی بررسی شد .تقریبا هر دو ریزنمونه برگ و ساقه در محیط کشت‌صها تولید ریشه مویین کردند .سویه‌صهای مختلف باکتری و محیط کشت در دو گونه زوفا اثر معنی‌صداری بر درصد تولید و اندازه ریشه مویین داشتند .بیشترین درصد ریشه مویین ۷۱ با طول ریشه ۷/۴ سانتیمتر در ریزنمونه ساقه‌صی گونه باریک برگ، با تلقیح سویه‌صی ATCC۱۵۸۳۴ حاصل شد .در گونه دارویی بالاترین درصد ریشه مویین ۵۵ با طول ریشه ۶/۱ سانتیمتر برای ریزنمونه برگ، با تلقیح سویه‌صی A۴ به دست آمد .محیط کشت MS برای هر دو گونه زوفا مناسب‌صترین محیط کشت بود .در آزمایش چهارم، اثر محرک نانوذرات نقره بر رشد و میزان ترکیبات فنلی و آنتی اکسیدانی ریشه‌صهای مویین‌ص تراریخته در دو گونه زوفا، در شرایط درون شیشه ای مورد بررسی قرار گرفت .بدین منظور از چهار غلظت(۰ ،۱/۰ ،۲/۰ ، ۳/۰ میلی گرم بر لیتر (نانوذرات نقره و همچنین از سویه‌صی ATCC۱۵۸۳۴ آگروباکتریوم رایزوژنز برای القای ریشه مویین تراریخته استفاده شد .بیشترین میزان وزن خشک و وزن تر ریشه مویین به ترتیب با مقدار (۸/۳ و ۱۶ گرم بر لیتر (در گونه باریک برگ و (۲/۳ و ۱۴ گرم بر لیتر (در گونه دارویی مشاهده شد، که در غلظت ۱/۰ میلی گرم بر لیتر نانوذرات نقره حاصل شد .بیشترین میزان آنتی اکسیدان در زوفای باریک برگ و زوفای دارویی به ترتیب (۸۱/۹۰ و ۸۴/۸۹ درصد (به‌صدست آمد .ترکیبات شیمیایی اسانس و عصاره‌صی نمونه‌صهای ریشه معمولی، ریشه مویین شاهد، ریشه مویین تیمار شده با نانوذرات نقره، شاخساره و کالوس دو گونه زوفا با دستگاه جی سی مس شناسایی شد .براساس نتایج بدست آمده، ترکیب‌صهای آلفا و بتا-پینن و۱ و۸ - سینئول، کامفور و اکتادکادینال از عمده‌صترین ترکیب‍ـات دو گون‍ـه زوفا بودند .در گونه باریک برگ ترکیبات بیشتر و مهمتری نسبت به زوفای دارویی شناسایی شد .در هر دو گونه زوفا، در ریشه‌صهای مویین شاهد و تیمار شده با نانو ذرات نقره، میزان ترکیبات بیشتری شناسایی شد که تعدادی از آن‌صها با ترکیبات موجود در شاخساره گیاه مشابه بود .در آزمایش پنجم بیان ژن کلیدی مسیرهای متابولیت‌صهای ثانویه) لیمونن سینتاز (در نمونه های شاخساره، ریشه معمولی و ریشه مویین شاهد و ریشه مویین تیمار شده با نانوذرات نقره دو گونه زوفا مورد بررسی قرار گرفت .نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف معنی داری بین دو گونه و بافت های مختلف از نظر میزان بیان ژن لیمونن سینتاز وجود داشت .مقایسه میانگین داده ها نشان داد که بیان این ژن در گونه زوفای دارویی فقط در شاخساره گیاه بوده است و دیگر اندام‌صهای این گیاه بیان قابل توجهی نداشتند .اما در گیاه زوفای باریک برگ در همه اندام های مورد بررسی به جز ریشه معمولی بیان ژن وجود داشت، طوری که در ریشه مویین میزان بیان نسبی ژن لیمونن سینتاز بیشتر از شاخساره بود و با اعمال نانوذره نقره میزان بیان ژن افزایش یافت .نتایج حاصل از این تحقیق اطلاعات پایه مناسبی را جهت انتقال ژن و القاء ریشه مویین به کمک اگروباکتریوم رایزوژنز در ریزنمونه‌صهای حاصل از گیاهچه‌صهای جوان فراهم می‌صکند .این نتایج می‌صتواند در تولید متابولیت‌صهای ثانوی با ارزش گیاه زوفا از طریق کشت ریشه‌صهای مویین مفید واقع شود
C). The results showed that the highest percentage of germination was in the treatment of 1 mg/L GA (92 ). Also, the seeds treated with 1 mg/L GA germinated sooner than the others. In the second experiment, callus production of two hyssop species was investigated using two culture media and different levels of plant growth regulators (PGRs). The results showed that interaction between species, medium and PGR treatments was significant at 1 probability level. Meanwhile, mean comparison analyses showed that the highest amount of callus production in both species was observed in MS media supplemented with 0.5 mg/L 2,4-D and 0.2 mg/L NAA, in which the H. officinalis showed calli after 6 days, while the H. angustifolius started callusing after 11 days. In the third experiment, hairy root induction in two species was assessed using four Agrobacterium rhizogenes strains including A4, ATCC15834, LB9404 and 2656 on three culture media (MS, 1/2MS , B5). Almost all leaf and stem explants produced hairy roots. The results showed that different A. rhizogenes strains, culture media and species had significant effects on hairy root percentage and root length. The highest rooting percentage ( 71) and root length (4.7 cm) were resulted from stem explants of H. angustifolius co-cultivated with A. rhizogenes strain ATCC15834 on MS culture medium. While, the leaf explants of H. officinalis co-cultivated with A. rhizogenes strain A4 on MS culture medium showed the rooting percentage of 55 and the root length of 1.6 cm at most. The MS medium was as the best culture medium for both species. The fourth experiment was conducted to investigate the effect of silver nanoparticles on the growth and antioxidants of transgenic hairy roots in both Hyssopus species. Different concentrations of silver nanoparticles (0, 0.1, 0.2, 0.3 mg/l) were used on transgenic hairy roots and Agrobacterium rhizogenes ATCC15834 strain for induction of hairy roots. The results showed that silver nanoparticles as an elicitor had significant effects on the measured traits. The highest dry weight and fresh weight of the transgenic hairy roots were observed as much as 3.8 and 16 g/l in H. angustifolius and 3.2 and 14 g/l in H. officinalis, respectively. which were caused by silver nanoparticles at the concentration of 0.1 mg/l, The amount of total antioxidants in H. angustifolius and H. officinalis were 90.81 and 89.84 , respectively. In this study, we could observe a relationship between antioxidant activity and plant phenolic content. Subsequently, chemical compounds of essential oil and extracts of common root, control hairy roots, hairy root treated with silver nanoparticles, shoots and callus of two species of hyssop were identified using GC-MS. Based on the results, alpha and beta-pinene, 1-8-cineole, camphor and ocodacadinal were the most important compounds of the two species of hyssop. In the H. angustifolius, the amount of compounds was higher than those in H. officinalis. In both species of hyssop, in the control and treated hairy roots more compounds were identified, some of which were similar to those in the shoots. In the fifth experiment, the key gene of the secondary metabolites, limonen synthase, was investigated. Gene expression in shoots, roots and control and treated hairy roots in two species of hyssop was investigated. The results of analysis of variance showed that there is a significant difference in the relative expression of the limonene synthase gene in two species and different tissues. Comparison of means showed that the expression of this gene in H. officinalis was observed only in the shoots. However, in the H. angustifolius, there was not any expression in the roots. In the hairy roots, the relative expression of the limonin synthase gene was greater than that in the shoots, while the amount of gene expression increased by applying silver nanoparticles. These results can be useful in the production of valuable secondary metabolites such as 1-8 cineol, alpha and beta-pinne, pinocamphon, isopinocampone, camphor, pinocarvol and isopinocarboxylic acid through hyssop hairy roots bioreactors░Nowadays, biotechnological methods such as transgenic hairy root culture and application of elicitors have become an attractive source for secondary metabolites production. Hyssop species (Hyssopus spp.) having active ingredients including antioxidants such as phenolics (vitamins, pigments and flavonoids) have shown anti-mutagenic, anti-carcinogenic and antiglycemic effects. In this research, two species of hyssop (Hyssopus officinalis) and (Hyssopus angustifolius), which are grown in some provinces of the country, such as East and West Azarbaijan, Mazandaran, and Sistan Baluchestan were studied. In the first experiment, germination of the seeds of H. angustifilius was studied with different concentrations of GA (0, 0.5, 1 and 2 mg/L) and cold treatment (one week at 4
Physiological, Biochemical and Genetic Responses of Transgenic Hairy Roots of Two Species of Hyssop, (Hyssopus officinalis, H.angustifolius) to Silver Nanoparticles in In Vitro Condition
طایفه علی اکبرخانی، سمیه
Tayefeh, Somayeh
مهنا، ناصر، استاد راهنما
کاظمی تبار، سید کمال، استاد راهنما
قاسمی عمران، ولی اله، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
