Other language title :
اهميت اليسيتورهاي هورموني در القاي مورفين در كشت سلولي Papaver bracteatum Lindl
Title of article :
Importance of Hormonal Elicitors in Inducing Morphine Biosynthesis in the Cell Culture of (Papaver bracteatum Lindl
Author/Authors :
Naghavi, M.R Agronomy and Plant Breeding Department - Agricultural College - University of Tehran - Karaj, Islamic Republic of Iran , Behzadirad, M Agronomy and Plant Breeding Department - Agricultural College - University of Tehran - Karaj, Islamic Republic of Iran , Shahnejat Bushehri, A.A Agronomy and Plant Breeding Department - Agricultural College - University of Tehran - Karaj, Islamic Republic of Iran
Abstract :
Plant cells have enough capacity to produce many of secondary metabolites, similar to the
whole plants. Elicitation is one of the most significant methods to increase the synthesis of
secondary metabolites in the medicinal plants. The purpose of this study was to investigate the
effect of three different hormones on alkaloids production in suspension culture of Papaver
bracteatum Lindl., in order to identify the relationship between the alkaloid biosynthesis and
gene expression. Inducible factors initiate BenzylIsoquinoline Alkaloids (BIAs) biosynthesis in
Opium poppy. The current study investigated the accumulation of alkaloids content and
Tyrosine/DopadeCarboxilase (TYDC), Berberine Bridge Enzyme (BBE), Salutardinol Acetyl
Transferase (SAT), and Codeinone Reductase (COR) gene transcripts in suspension culture of
P. bracteatum. Indole-3-Acetic Acid (IAA), Indole Butyric Acid (IBA) and Gibberellic Acid
(GA) were used as hormonal elicitors in the suspension cultures with three different doses and
two timings along with the control. This research showed the induction of morphine alkaloid in
the suspension culture of P. bracteatum. Elicitation by 20 mg L-1 concentration of IAA after 48
h indicated significant increase in morphine amount. Comparison among genes revealed that
the expression levels of COR dramatically increased while TYDC, BBE and SAT had no
significant difference compared to the control. After elicitation by IAA, IBA, and GA, the
highest levels of morphine were measured as 243.2, 207.2, and 178.1 mg g-1, respectively. The
results demonstrated that timing had a significant effect on the hormonal elicitation: 48 h
treatment could induce more morphine alkaloids compared to 24 hours treatments.
Farsi abstract :
سلول هاي گياهي ظرفيت توليد متابوليت هاي ثانويه را همانند توليد اين ماده در كل گياه دارند. اليسيتورها ابزار مناسبي براي افزايش توليد متابوليت هاي ثانويه در گياهان دارويي هستند. هدف از اين مطالعه بررسي اثر سه اليسيتور هورموني به منظور افزايش توليد آلكالوئيدهاي گياه خشخاش ايراني و همچنين بررسي همزمان ارتباط سنتز آلكالوييدها و بيان ژن هاي مربوطه مي باشد. در تحقيق حاضر ميزان تجمع آلكالوئيدها و هم چنين ميزان رونوشت ژن هاي (TYDC) Tyrosine/dopadecarboxilase، Berberine bridge enzyme (BBE)، Salutardinol acetyl transferase (SAT) و Codeinone reductase (COR) در گياه P. bracteatum در محيط كشت سوسپانسيون سلولي بررسي شد. سه اليسيتور هورموني ايندول تري استيك اسيد (IAA)، ايندول بوتيريك اسيد (IBA) و جيبرليك اسيد (GA) در سه غلظت و زمان متفاوت مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج حاصل از اين تحقيق، مورفين را بعنوان آلكالوئيد غالب در اين گياه نشان داد و بالاترين ميزان مورفين در استفاده از اليسيتور IAAدر غلظت 20 ميلي گرم بر ليتر در زمان 48 ساعت بدست آمد. هم چنين، مقايسه ي ژن ها نشان داد كه سطح بيان ژن COR به مقدار زيادي افزايش يافت، در حالي كه بيان ژن هاي TYDC, BBE و SATتغيير معني داري در مقايسه با شاهد از خود نشان ندادند. ميزان مورفين در بالاترين سطح توليد شده پس از استفاده از IAA، IBA و GA به ترتيب 243/2 , 207/2 , 171/1 ﻣﯿﻠﯽ ﮔﺮم ﺑﺮ ﮔﺮم ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪ. ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ ﮐﻪ در اﺳﺘﻔﺎده از اﻟﯿﺴﯿﺘﻮرﻫﺎي ﻫﻮرﻣﻮﻧﯽ ﻋﺎﻣﻞ زﻣﺎن ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﯽ در اﻟﻘﺎي ﻣﻮرﻓﯿﻦ اﯾﻔﺎ ﻣﯽ ﮐﻨﺪ، ﺑﻄﻮرﯾﮑﻪ ﺗﯿﻤﺎر در ﺑﺎزه ي زﻣﺎﻧﯽ 48 ﺳﺎﻋﺖ، ﻣﻮرﻓﯿﻦ ﺑﯿﺸﺘﺮي را ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ 24 ﺳﺎﻋﺖ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻧﻤﻮد.
Keywords :
Indole-3- acetic acid , Indole butyric acid , Gibberellic acid , Gene expression , Elicitation
Journal title :
Journal of Agricultural Science and Technology (JAST)