افزايش تبديل هيوسيامين به اسكوپولامين در گياهان اتوتتراپلوييد پايدار بذرالبنج مصري

Increasing the Conversion of Hyoscyamine to Scopolamine in Stable Autotetraploid Plants of Egyptian Henbane (Hyoscyamus muticus)

مقدمه: دستورزي سطح پلوييدي گياهان همواره با بروز تغييرات چشمگير در خصوصيات مورفولوژيك و بيوشيميايي همراه مي‌باشد و از آن به عنوان راهبردي موثر جهت اصلاح الگوي كمي و كيفي توليد متابوليت‌هاي ثانويه در گياهان دارويي مختلف استفاده شده است. بذرالبنج مصري نژاد قاهره از منابع مهم توليد آلكالوييدهاي تروپاني مخصوصاً هيوسيامين و مقدار اندكي اسكوپولامين بوده كه در دهه‌هاي اخير مطالعات مختلفي جهت بهبود توليد اين تركيبات، مخصوصاً اسكوپولامين به روي آن انجام شده است. هدف: بررسي پايداري سطح پلوييدي پس از القا تتراپلوييدي در گياه بذرالبنج مصري (Hyoscyamus muticus) و بررسي تغييرات كمي و كيفي الگوي توليد آلكالوييدهاي تروپاني پس از دستورزي سطح پلوييدي مي‌باشد. روش بررسي: در اين مطالعه، ابتدا گياهان اتوتتراپلوييد بذرالبنج مصري جهت تاييد پايداري سطح پلوييدي با استفاده از روش‌هاي مورفولوژيك، ميكروسكوپي و فلوسايتومتري مورد بررسي قرار گرفتند. استخراج آلكالوييدهاي تروپاني از برگ‌هاي گياهان ديپلوييد و تتراپلوييد به عمل آمد و غلظت هيوسيامين، اسكوپولامين و تروپين توسط دستگاه GC-MS اندازه‌گيري شد. نتايج: مقايسات مورفولوژيك، ميكروسكوپي و فلوسايتومتري پنج نسل پس از القا تتراپلوييدي، در راستاي يكديگر نشان‌دهنده پايداري سطح پلوييدي بودند. هر چند با تغيير سطح پلوييدي غلظت تروپين تغيير نيافته بود ولي نتايج نشان‌دهنده افزايش تبديل هيوسيامين به اسكوپولامين در برگ و ريشه گياهان تتراپلوييد بود به نحوي كه الگوي توليد آلكالوييدهاي تروپاني به سمت اسكوپولامين تغيير يافته بود. نتيجه‌گيري: با توجه به ارزش تجاري بيشتر اسكوپولامين نسبت به ساير آلكالوييدهاي تروپاني، تغيير سطح پلوييدي مي‌تواند روش مناسبي جهت اصلاح و بهبود كيفيت توليد در گياه بذرالبنج مصري باشد. گل‌واژگان: آلكالوييدهاي تروپاني، بذرالبنج مصري، پلي‌پلوييدي، تتراپلوييدي، فلوسايتومتري، GC-MS

Background: Ploidy manipulation is always accompanied by conspicuous changes in morphology and biochemical characteristics in plants. So that it is suggested as a rapid and useful strategy for breeding the quality and quantitative traits related to the secondary metabolite production in medicinal plants. Egyptian henbane is one of the most important sources of tropane alkaloids specially hyoscyamine and a trace of scopolamine. Objectives: The main objects of this research were study of the stability of ploidy manipulation and its effects on the qualitative and quantitative changes of tropane alkaloid production in Hyoscyamus muticus plant. Methods: The stability of ploidy level in autotetraploid plants (that already obtained by colchicine treatment) of Egyptian henbane was investigated by morphological, microscopic and flow cytometry methods. The changes in the production of tropane alkaloid compounds were also analyzed by GC-MS in diploid and tetraploid plants. Results: The results of morphologic, microscopic and flow cytometry methods confirmed the stability of autotetraploidy in Egyptian henbane plant. Tetraploid plants showed a higher potential in production of scopolamine, than diploid ones. Conclusion: Regard to the higher commercial value of scopolamine than other tropane alkaloid coumpounds, Ploidy manipulation can efficiently be used to improve scopolamine production in Hyoscyamus muticus plant. Keywords: Egyptian henbane, Hyoscyamus muticus, Flow cytometry, Tetraploidy, Tropane alkaloids