بخشی از مقاله
چکیده
گیاه گلرنگ - Carthamus tinctorius L. - متعلق به خانواده Asteraceae دارای رنگدانه های کینوشالکونی است که خاصیت دارویی دارند. این رنگدانه ها در گل این گیاه فراوان هستند ولی دیده شده که ریشه ی این گیاه در شرایط in vitro توان تولید بالای این رنگدانه ها را دارد. یکی از راه های افزایش تولید متابولیت های ثانویه در کشت بافت استفاده از الیسیتورهای متفاوت می باشد.
در این مطالعه از نانوذرات کیتوزان به عنوان یک الیسیتور استفاده شد. ریشه های رشد کرده ابتدا در محیط موراشینگ و اسکوگ - - MS مایع برای تولید انبوه به صورت استاتیک کشت داده شدند. سپس ریشه ها همراه با نانوذرات کیتوزان 0 - ، 1، 2 و 4 درصد - واکشت داده شدند. بعد از 20 روز رنگدانه های زرد محیط و ریشه با روش اسپکتروفتومتری اندازه گیری شد و نتایج نشان داد که نانوذرات کیتوزان تاثیر منفی بر رشد نداشته و باعث افزایش نشت رنگدانه به محیط کشت شده است. تاثیر نانوذرات کیتوزان بر رهاسازی متابولیت های گلرنگ به محیط کشت می تواند باعث آسان تر شدن انتقال متابولیت ها بدون تخریب ریشه ها باشد و این یک مزیت قابل توجه برای تولید در شرایط می باشد.
مقدمه
گیاه گلرنگ - Carthamus tinctorius L. - متعلق به خانواده Asteraceae و دارای خواص دارویی فراوان، از جمله درمان بیماریهای عروق قلبی، عفونت میوکارد و تشکیل لخته خون در عروق مغزی، کاهش سطح کلسترول و ضد التهاب می باشد5]،4،.[3ایران نیز یکی از مراکز کشت گلرنگ در دنیای قدیم بوده و عمدتاً به عنوان منبع تامین رنگ در قالی بافی و صنعت پارچه در اغلب نقاط مخصوصا خراسان، آذربایجان، زنجان و اصفهان کشت می شده است.[1] یکی دیگر از عوامل توجه روز افزون به گلرنگ استفاده از دانه های روغنی آن است که دارای میزان بالای لینولئیک اسید - بیش از - %35 بوده و دارای ارزش درمانی است و امروزه نیز به عنوان روغن گیاهی در اروپا و امریکا و همچنین برای درمان های کلینیکی استئوفورز و رماتیسم در کره استفاده می شود
امروزه گیاهان برای تولید بسیاری از ترکیبات متابولیت ثانویه که ساخت آنها از طریق سنتزهای شیمیایی بسیار مشکل و پرهزینه است به کار می روند. کشت های قراردادی و مرسوم گیاهان نیز تحت تاثیر شرایط متفاوتی مانند شرایط آب و هوایی، آفت ها و در دسترس بودن زمین برای کشاورزی است. بنابراین تمایل به کشت های بسیار کنترل شده سلول و بافت و اندام های گیاهی به عنوان روشی برای تولید ترکیبات مورد نیاز مختلف مدنظر قرار گرفته است.
تولید متابولیت های ثانویه در شیشه از طریق کشت بافت های گیاهی امکان پذیر است. استقرار موفّق لاین های سلولی که منتهی به تولید درصد بالایی از ترکیبات ثانویه درکشت های سوسپانسیون سلولی شده به وسیله تعداد زیادی ازمحققین گزارش شده است. مواردی وجود دارد که میزان متابولیت های موجود در سلول های کشت بافت شده خیلی بیشتر از میزان آن در گیاه کامل است و یا حتی سلول های کشت بافت شده، متابولیت هایی تولید می کنند که در گیاه اولیه تولید نمی شود.
با توجه به آنکه در طبیعت سرعت تولید متابولیت های ثانویه آهسته بوده و مدت زمان طولانی برای تولید لازم است، بنابراین میزان تولید اقتصادی نبوده و ضروری به نظر می رسد که برای تولید سریع و انبوه متابولیت های ثانویه و مواد دارویی، از فنون کشت بافت گیاهی به طور بهینه استفاده شود. کشت بافت گیاهی یکی از مهم ترین تکنیک ها در راستای تولید صنعتی متابولیت های ثانویه در گیاهان دارویی است، زیرا پتانسیل این مواد در شرایط طبیعی بسیار محدود می باشد. برخی مزیت های تولید متابولیت های ثانویه از طریق کشت بافت شامل کنترل بهینه شرایط کشت، افزودن پیش سازهای موردنیاز برای افزایش بازده و تولید متابولیت های ثانویه خاص می باشد. اخیراً هدف صنعت آن است که تکنیکهای کشت درون شیشه ای گیاهی را آن چنان توسعه دهد که تولید متابولیت های ثانویه نسبت به استحصال آن ها از گیاه کامل یا سنتزآزمایشگاهی ارزان تر شود.
اقداماتی که می توانند در افزایش تولید متابولیتهای ثانویه موثر باشند عبارتند از: افزودنپیشسازها، القاگرهای زنده - با منشاء قارچی، باکتریایی و مخمر - و غیر زنده - پلی ساکاریدها، گلیکو پروتئینها، آنزیمهای غیر فعال شده، نمک های فلزات سنگین و زانتان - به عنوان آغازگر در تشکیل متابولیتهای ثانویه، افزایش نفوذ پذیری سلول با استفاده از حلالهای آلی، دی متیل سولفوکسید - DMSO - و پلی ساکاریدهایی مانند کیتوزان یا اولتراسونیکاسیون، دور کردن محصول از محل تولید، بی تحرک نمودن سلولهای گیاهی، انتخاب سلولهایی با تولید و کارآیی بالا. تولید تجاری کاپسایسین - عامل عمده تندی فلفل - در برگیرنده مراحل متعددی است که امروزه تولید آن از طریق کشت های سلولی بیتحرک شده امکان پذیر شده است.[17] گلبرگ های گلرنگ تولید پیگمان های زرد و قرمز می کنند. پیگمان های قرمز کارتامین نام دارد و رنگدانه های زرد شامل: پیش ساز کارتامین پرکارتامین، سافلومین A، سافلورزرد B، هیدروکسی سافلور A، است که به کارتامیدین نیز مشهورند. همه این ترکیبات ساختار -D- تولید کیتوزان، کیتین می باشد.
کیتین - C8H13NO5 - بعد -C گلوکوپیرانوزیل کوئینوشالکون دارند که از خانواده از سلولز فراوانترین پلیمر طبیعی است. کیتین ماده ای فلاونوئیدها می باشند.[10]استفاده از گلبرگ های گلرنگ سخت با ساختارکریستالی و سفید رنگ است و ماده اصلی به عنوان منبع رنگدانه های غذایی و دارویی رو به افزایشپوسته جانوران دریایی نظیر میگو و انواع خرچنگ دریایی است. استخراج محصولات گلبرگ های سافلورهای رشد می باشد. همچنین در پوشش خارجی حلزونها و حشرات و یافته در شرایط طبیعی بسیار هزینه بر و کم محصول بوده دردیواره سلولی برخی قارچها نیز یافت می شود. کیتین و برای تامین نیازهای امروزه کافی نیست.از طرفی یک پلی ساکارید فوق العاده قلیایی می باشد.
گلرنگ گیاهی فصلی است و ترکیبات ارزشمند حاصل از کیتوزان از مشتقات کیتین بوده که با فرآیند آن همیشه قابل دسترس نیست. اینجا بود که کشت بافت دیاستیلاسیون کیتین به دست می آید[24]غالباً. کیتوزان گیاه گلرنگ به عنوان روشی برای حل این مشکلات و را بعنوان ماده کیتینی با درصد استیلاسیون بالای 50 کمک به کشاورزی سنتی به منظور تولید متابولیت های درصد می شناسند. کیتوزانهای تجاریمعمولاً درصد بیشتر، مورد توجه قرار گرفت.[12] کشت بافت یکی از دیاستیلاسیون بیش از 70 درصد و وزن مولکولی بین 10 بخش های مورد توجه در بیوتکنولوژی است. تلاش های هزار تا 2/1میلیون دالتون دارند
کیتوزان در pH زیادی برای کشت سلول و کالوس گلرنگ به منظور تولید کمتر از 6 به صورت پلی کاتیونی می باشد و به سهولت بارنگدانه های زرد و قرمز صورت گرفته ترکیبات دارای بار منفی مثل پروتئینها، پلی ساکاریدهای است.تاکنون تمامی تحقیقات کشت بافت آنیونی، اسیدهای چرب و فسفولیپیدها واکنش می دهد، بر روی قسمت های هوایی گیاه گلرنگ انجام شده است.این مسأله می تواند ساختار و بافت محصولاتی را که برنارد و همکاران در سال 2010 برای اولین بار موفق به کیتوزان در تولید آنها به کار می رود، تحت تأثیر قرار دهد.
افزایش تولید رنگدانه زرد از طریق کشت ریشه و خروج به دلیل وجود گروه های آمینی در ساختمان کیتوزان، این
مقدار زیادی از آن به محیط کشت شدند. یکی از ماده در محیط های اسیدی از حلالیت بهتری زمینه های مورد توجه در کشت بافت استفاده از الیسیتور برخورداراست.درجه دیاستیلاسیون که نسبت گروه است که با تغییر متابولیسم گیاه می تواند منجر به تولیدهای استیل گلوکزآمین به گروه های آمین موجود در متابولیت مورد نظر شود.
الیسیتورها ترکیباتی با منشا ساختار کیتوزان را نشان می دهد، عامل مهمی در میزان زیستی و یا غیر زیستی هستند که از طریق القای حلالیت وسایر خواص کیتوزان محسوب می شود پاسخهای دفاعی در گیاه باعث بیوسنتز و انباشت متابولیت بعدازتهیه کیتین،کیتوزان به وسیله جابجایی گروه های ثانوی می شوند.
الیسیتورهای زیستی شامل پلی COCH3 به دست می آید که به آن پروسه د- ساکاریدها، پروتئین ها، گلیکوپروتئین ها و یا قطعات استیلاسیون گفته می شود. در این حالت سوسپانسیونی از دیواره سلول قارچها، گیاهان - سلولز و پکتین - وکیتین در NaOH غلیظ تهیه شده و حرارت داده می میکروارگانیسم ها - کیتین و گلوکان - می باشند. شود، محصول نهایی کیتوزان است. بعد از پروسه د- الیسیتورهای زیستی ممکن است دارای ترکیب مشخص استیلاسیون، کیتوزان را می توان خشک کرده و به صورت مانند کیتین و کیتوزان باشند و یا اینکه از ترکیب پودر درآورد و یا محلول های اسیدی از آن را تهیه کرد که مشخصی برخوردار نباشند نظیر همگنای قارچ و عصاره میزان حلالیتش به درجه د-استیلاسیون آن بستگی دارد.
