القاي پاسخ‌هاي دفاعي و توليد متابوليت‌هاي ثانويه در كشت سلولي كتان سفيد (Linum album) توسط امواج فراصوت

Induction of defensive responses and production of secondary metabolites in Linum album cell culture by ultrasound

امواج فراصوت با انرژی پایین به عنوان یك ابزار فیزیكی برای تحریك سیستم‌های زنده در پزشكی و بیوتكنولوژی مورد توجه قرار دارد. در مطالعه حاضر، تأثیر امواج فراصوت بر برخی شاخص‌های فیزیولوژیك و تولید پودوفیلوتوكسین در كشت سلولی كتان سفید (Linum album) بررسی شد. امواج فراصوت با فركانس 40 كیلوهرتز و توان 5 وات بر سانتی‌متر مكعب، به كشت‌های سلولی در قالب آزمایش وابسته به زمان با 3 تكرار تیمار شد و سلول‌ها در زمان‌های 24، 48 و 72 ساعت پس از اعمال تیمار جمع‌آوری شدند. شاخص‌های مورد ارزیابی عبارت بودند از: رشد سلولی، پروتئین كل، مالون‌دی‌آلدهید، پراكسید هیدروژن، فنل‌ها، فلاونوئیدها، پراكسیداز، پلی فنل اكسیداز، فنیل‌آلانین آمونیالیاز و پودوفیلوتوكسین. نتایج نشان داد كه رشد سلول‌ها تحت تأثیر امواج فراصوت كاهش معنی‌داری نشان داد اما تغییر معنی‌داری در محتوای پروتئین سلول‌ها صورت نگرفت. مقدار پراكسید هیدروژن و پراكسیداسیون لیپیدهای غشایی و همچنین فعالیت آنزیم‌های پراكسیداز، پلی فنل اكسیداز و فنیل‌آلانین آمونیالیاز در سلول‌ها نسبت به شاهد تحت اثر امواج فراصوت افزایش یافت. امواج فراصوت همچنین باعث افزایش تولید تركیبات فنلی، محتوای فلاونوئیدی و پودوفیلوتوكسین در سلول‌های تیمار شده گردید. بیشترین مقدار پودوفیلوتوكسین در كشت‌های تیمار شده پس از 72 ساعت با مقدار 9/268 میكروگرم بر گرم وزن خشك به دست آمد كه 7/2 برابر كشت شاهد بود. به نظر می‌رسد امواج فراصوت با تحریك سلول‌ها و القای پاسخ‌های دفاعی و متابولیسم ثانویه باعث افزایش مقدار پودوفیلوتوكسین در سلول‌ها گردید.

Ultrasound (US) with low intensity is considered as a physical tool to stimulate living systems in medicine and biotechnology. This study aim to survey the US effects on some physiological parameters and podophyllotoxin production in Linum album cell culture. The cell cultures were treated with US waves with a frequency of 40 kHz and the power 5 Wcm-3, in a time dependent experiment with 3 replicates and the cells were collected at 24, 48 and 72 h after the treatment. Evaluated parameters were cell growth, contents of total protein, MDA, hydrogen peroxide, phenolics, flavonoids, activity of peroxidase, polyphenol oxidase, phenylalanine ammonia-lyase and podophyllotoxin. The results showed that cell growth was significantly decreased by the US, but there was no significant change in protein content. The amount of hydrogen peroxide, membrane lipid peroxidation and activity of peroxidase, polyphenol oxidase and phenylalanine ammonia-lyase enzymes were increased in cells under the effect of US, compared to control. Also US increased the production of phenolic compounds, flavonoids and podophyllotoxin in treated cells. Maximum amount of podophyllotoxin was obtained in treated cultures after 72 hours which was the 268.9 µg/g DW (2.7 times that of the control). It seems that US by stimulating cells and induction of defensive responses and secondary metabolism increased the amount of podophyllotoxin in cells of Linum album plant.