بهينه‌سازي كشت بافت گياه تاتوره به‌وسيله عصاره مخمر با هدف افزايش ميزان توليد تروپان‌آلكالوئيدها

Datura Tissue Culture Optimization by Yeast Extract to Elevate Tropane Alkaloids Content

گياه تاتور(Datura stramonium) منبع غني از تروپان آلكالوئيدهاي اسكوپولامين و هيوسيامين به‌عنوان آنتاگونيست رقابتي استيل‌كولين است. تجمع متابوليت‌هاي ثانوي معمولاً در پاسخ به اليسيتورهاي مختلف و مولكول‌هاي سيگنالي اتفاق مي‌افتد. در اين پژوهش اثر عصاره مخمر به‌عنوان اليسيتور زيستي بر توليد تروپان آلكالوئيدهاي هيوسيامين و اسكوپولامين مورد بررسي قرار گرفت. بذرهاي گياه تاتوره پس از ضدعفوني سطحي در محيط كشت جامد MS نيم‌برابر حاوي عصاره مخمر در غلظت‌هاي (صفر، 1/5 و 3گرم در ليتر) كشت داده شد. يك ماه پس از جوانه‌زني، توليد تروپان‌آلكالوئيدهاي گياهچه‌هاي تاتوره با استفاده از كروماتوگرافي مايع با كارآيي بالا (HPLC) اندازه‌گيري شد. همچنين ميزان پروتئين كل و فعاليت آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداتيو كاتالاز و پراكسيداز به روش اسپكتروفتومتري تعيين شد. با توجه به نتايج، ميزان وزن تر ريشه و بخش هوايي گياهچه‌هاي تاتوره در غلظت 1/5گرم در ليتر عصاره مخمر به‌ترتيب حدود 2 و 4 برابر افزايش نشان داد. عصاره مخمر با غلظت 1/5گرم در ليتر، موجب افزايش حدود 1/7 برابري هيوسيامين در هر دو بخش ريشه و اندام هوايي و 2/5 برابري اسكوپولامين ريشه گياهچه‌هاي تاتوره شد. علاوه بر اين ميزان پروتئين كل و فعاليت كاتالازي و گاياكول‌پراكسيدازي گياهان تيمارشده با عصاره مخمر غلظت 1/5گرم در ليتر تقريباً مشابه گياهان شاهد بود. در مجموع، عصاره مخمر با غلظت 1/5گرم در ليتر مي‌تواند به‌عنوان كانديداي خوبي در گياه تاتوره استرامونيوم براي افزايش ميزان توليد هيوسيامين و اسكوپولامين با ارزش دارويي بالا باشد.

Datura (Datura stramonium) is known as a rich source of tropane alkaloids, including scopolamine and hyoscyamine as parasympatholytics that competitively antagonize acetylcholine. Production of secondary metabolites often occurs in plants against the various elicitors or signal molecules. In this study, the effect of yeast extract as a biotic elicitor on tropane alkaloid production was evaluated. Surface-sterilized Datura seeds were cultured on 1/2 MS medium supplemented with different concentrations of yeast extract (0, 1.5, and 3g/L). One month after germination, alkaloid yield of Datura plantlets was measured by the use of High-Performance Liquid Chromatography (HPLC). Also, total protein content and antioxidative enzymes activity were determined by spectrophotometry method. According to the results, the fresh weight of root and shoot parts of Datura plantlets at 1.5g/L yeast extract was increased about 2 and 4 times, respectively. Yeast extract (1.5g/L) caused to 1.7 times increase of hyoscyamine amount of root and shoot parts and 2.5 folds scopolamine of Datura plantlets. Moreover, on yeast extract (1.5g/L)-treated plantlets, total protein content, and activity of catalase and guaiacol peroxidase were almost the same as the control group. Altogether, yeast extract (1.5g/L) can be used as a good candidate for enhancement production of tropane alkaloids especially hyoscyamine and scopolamine with high medicinal value.