اثر آنتي‌اكسيدان‌ها و محيط كشت بر بيوسنتز تركيبات فنلي محدودكننده رشد در كشت درون شيشه‌اي گياه نعناع وحشي (Mentha arvensis L.)

The Effect of Antioxidant Compounds and Media on Biosynthesis of Limiter Phenolic Compounds During In vitro Culture of Mentha arvensis L.

مقدمه: فنل‌ها از مهم‌ترين تركيبات ثانويه مي‌باشند كه در پاسخ به شرايط محيطي در گياهان توليد مي‌شوند. غلظت و عناصر محيط‌هاي كشت نقش موثري در توليد اين تركيبات دارند. اكسيداسيون تركيبات فنلي در محيط كشت موجب كاهش موفقيت در فرآيند كشت بافت يا پيچيده شدن مراحل آن مي‌شود. هدف: مطالعه حاضر جهت بررسي اثر آنتي‌اكسيدان‌هاي مختلف و محيط‌هاي كشت در مهار بيوسنتز تركيبات فنلي در كالوس‌هاي گياه Mentha arvensis L صورت گرفت. روش بررسي: برگ‌هاي سترون در محيط كشت پايهMS حاوي اكسين‌ها (2,4-D و NAA) و سايتوكنين‌ها ( BAPوKIN ) جهت توليد كالوس كشت شدند. پس از دست‌يابي به غلظت مناسب هورموني جهت بررسي توليد فنل، كالوس‌ها در محيط MS و B5 همراه با غلظت‌هاي مختلف زغال فعال، اسيد سيتريك، اسيد آسكوربيك، زردچوبه و پلي وينيل پيروليدون هر يك به طور مجزا كشت شدند. ميزان فنل در كالوس و محيط كشت بوسيله دستگاه اسپكتوفتومتر اندازه‌گيري شد. نتايج: بيشترين ميزان وزن تر (56/3 گرم) و وزن خشك كالوس‌ها (88/1 و 74/1 گرم) در غلظت‌هاي به ترتيب 0، 5/0 و 1 ميلي‌گرم در ليتر هورمون 2,4-D مشاهده شد. زغال فعال، اسيد سيتريك، اسيد آسكوربيك و پلي وينيل پيروليدون تاثير معني‌داري بر توليد تركيبات فنوليك نداشتند. در حالي كه تاثير زردچوبه در هر دو غلظت معني‌دار بود. بيشترين ميزان فنل در محيط‌ كشت (ml/µg 127) و كمترين ميزان فنل در كالوس‌ها (ml/gµ 9/72) در محيط حاوي 1000 ميلي‌گرم در ليتر زردچوبه مشاهده شد. نتيجه‌گيري: زردچوبه نقش بسيار معني‌داري در رهاسازي و جذب تركيبات فنلي در محيط كشت دارد. اين ماده مي‌تواند به عنوان روشي ارزان و كارآمد جهت توليد كالوس‌هاي عاري از فنل و همچنين توليد تركيبات فنلي در مطالعات مرتبط با توليد متابوليت‌هاي ثانويه در شرايط درون شيشه‌اي استفاده شود.

Background: Phenolic compounds are one of the most important classes of plant secondary metabolites that produced in response to environmental conditions. The concentrations and compounds of media have played a significant role in production of these compounds. Production of phenolic compounds in the medium reduces the chances of success in tissue culture process or complicates the process. Objective: This study aimed to investigate the effect of various antioxidants and media on change in biosynthesis of phenolic compounds in callus culture of Mentha arvensis L Methods: leaves were cultured on MS medium supplemented with 2,4-D, NAA, BAP and KIN for callus induction. After selection of the best medium for callus induction, calli were subculture on MS and B5 media in combination with different concentration of Activated charcoal, Citric acid, Ascorbic acid, Turmeric and polyvinylpyrrolidone (PVP) for study of phenolic compounds. The amounts of phenolic compounds in callus and media were analyzed by spectrophotometer. Results: The maximum callus fresh weight (3.56 gr) and dry weight (1.88 gr) were obtained in 0.5 mg/l 2,4-D. Activitated charcoal, citric acid, Ascorbic acid, PVP, have not significant effects on production of phenolic compounds whereas, both concentrations of Turmeric have significant effect. The highest level of phenol (127 ml/µg) in media and the lowest level (72.9 ml/µg) of phenol in callus was observed in media with 1000 mg/l of Turmeric. Conclusion: Turmeric will be assisting a significant effect on release and absorption of phenolic compounds in tissue culture medium. This study could be contributed as an inexpensive and practical for callus induction and also could applied for production of phenolic compounds in vitro plant secondary metabolites production. Keywords: Mentha arvensis, Antioxidants, Callus, Phenolic compounds, Turmeric