بهبود توليد آرتميزينين در ريشه‌هاي مويين گياه درمنه خزري (Artemisia annua) با استفاده از باكتري استافيلوكوكوس اوريوس

Improvement of Artemisinin Production in Hairy Roots Culture of Artemisia annua L. by Staphylococcus aureus

مقدمه: آرتميزينين، يك متابوليت ثانويه گياهي است كه عليه مالارياي مقاوم به درمان به كار مي‌رود، همچنين خاصيت ضدويروسي و ضد سرطاني آن ثابت شده است. در سال‌هاي اخير تلاش‌هاي متعددي براي افزايش توليد آرتميزينين از طريق كشت بافت صورت گرفته است. هدف: در اين پژوهش تاثير باكتري استافيلوكوكوس اوريوس بر توليد آرتميزينين در ريشه‌هاي مويين درمنه خزري بررسي شد. روش بررسي: نژاد‌هاي A7 و Ar318 آگروباكتريوم رايزوژنز براي القاي ريشه مويين استفاده شد. 2 گروه ريزنمونه تهيه شد، در اولين گروه برگ‌ها از 2 انتها برش يافت (ريزنمونه 1) و در دومين گروه ساقه از ناحيه گره برش يافت (ريزنمونه 2). سوسپانسيون آگروباكتريوم (A7 و Ar318) به محل زخم ريزنمونه‌هاي 1 و محل گره در ريزنمونه‌هاي 2 تزريق شد. ماهيت تراريختگي ريشه‌ها با تكثير ژن rolB و به وسيله واكنش زنجيره‌اي پلي‌مراز (PCR) تاييد شد. پس از تحريك ريشه‌هاي مويين با باكتري استافيلوكوكوس اوريوس، آناليز كروماتوگرافي گازي (GC) به منظور تعيين مقدار آرتميزينين توليد شده در ريشه‌ها انجام شد. نتايج: ريشه‌هاي مويين 5 الي 10 روز پس از آلودگي با آگروباكتريوم تنها توسط نژاد A7ظاهر شدند. ريشه‌ها از محل زخم در ريزنمونه‌هاي 2 ظاهر شدند ولي ريز نمونه هاي 1 نكروزه شدند. بالاترين مقدار آرتميزينين در ريشه‌هاي مويين تيمار شده با سوسپانسيون استافيلوكوكوس اوريوس ، 133/0 ميلي‌گرم بر گرم وزن خشك محاسبه شد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد كه فاكتورهاي مختلفي مانند منبع ريزنمونه‌ها و نژاد آگروباكتريوم در القاي ريشه موثر مي‌باشند. همچنين باكتري استافيلوكوكوس اوريوس در تحريك افزايش توليد آرتميزينين در ريشه‌هاي مويين درمنه خزري موثر مي‌باشد.

Background: Artemisinin is an important plant secondary metabolite with anti-malaria, anti-viral and anti-cancer properties. In recent years many efforts have been made to improve artemisinin production through plant tissue culture (such as hairy roots). Objective: In this study, the effects of Stephylococcus aureus on artemisinin production in hairy roots of Artemisia annua were investigated. Methods: Agrobacterium rhizogenes; strains A7 and Ar318 were used for the root induction. Two explants types were prepared, the first was leaf explants cut from both side (explant 1) and the second was, stems which cut from node (explant 2). The bacterial suspensions (A7 and Ar318) were inoculated at the wounding site of explants 1 and node explants 2. Transgenic nature of hairy roots was confirmed by amplification of rolB gene in polymerase chain reaction (PCR). Gas chromatography (GC) was conducted to determine artemisinin production. Results: About 5 to 10 days after inoculation by A7, hairy roots were appeared at the wounding sites of explants 2. Strain Ar318 could not induce any hairy roots. Also, after treatment with Agrobacterium suspensions, hairy roots were not induced in the explants 1 and explants were necrotic. The artemisinin content in the hairy roots treated with S. aureus suspension was 0.063, 0.133, 0.046 and 0.043 mg/g DW, respectively. Conclusion: Results show that various factors such as type of explants and Agrobacterium strains were effective in hairy roots induction. It seems that Stephylococcus aureus is stimulating the production of artemisinin in hairy roots of Artemisia annua.