بررسی اثر متیل جاسمونات، سالیسیلیک اسید، میدان مغناطیسی و امواج فراصوت بر رشد سلول و تولید تاکسول در کشت سلولی گیاه فندق (corylus avellana l.)

گیاه فندق اخیراً گزارش شده است که دارای پتانسیل تولید داروی ضد سرطان تاکسول در میان گیاهان گلدار میباشد. دست ورزی محیطهای کشت سلولی با الیسیتورها یکی از استراتژیهای مهم جهت القای متابولیسم ثانویه و تولید متابولیتهای ارزشمند میباشد. بدین منظور با بهینه سازی شرایط، کشت سلولی فندق راه اندازی شد و اثر الیسیتورهای متیل جاسمونات و اسید سالیسیلیک و همچنین محرکهای امواج فراصوت و میدان مغناطیسی ایستا به صورت انفرادی و توأم در محیط کشت ساده و دو فازی روی رشد، برخی از پارامترهای فیزیولوژیک و تولید تاکسول و همچنین اثر برخی از آنها روی بیان ژنهای dxr، hmgr و pal بررسی گردید. بر اساس منحنی رشد روز هشتم پس از واکشت زمان مناسب برای تیمارها انتخاب گردید. نتایج نشان داد که الیسیتورهای متیل جاسمونات و اسیدسالیسیلیک با افزایش غلظت و با گذشت زمان، ضمن کاهش رشد و درصد زنده بودن، پاسخهای دفاعی سلولها را القا نموده و منجر به تولید بیشتر ترکیبات فنلی و تاکسول گردیدند. امواج فراصوت (3 دقیقه، 2 بار)، میدان مغناطیسی (30 میلی تسلا) و دی بوتیل فتالات (10% (v/v)) نیز اثراتی شبیه الیسیتورها داشته و ضمن القای استرس اکسیداتیو و افزایش فعالیت سیستم آنتی اکسیدانی، تولید تاکسول را تحریک کردند. متیل جاسمونات و اسید سالیسیلیک به ترتیب با غلظتهای µm 100 و 50 میلی گرم در لیتر، بیشترین تاثیر را در تولید تاکسول داشتند، بنابراین در تیمارهای ترکیبی از آنها همراه با دیگر عوامل استفاده گردید. در مقایسه بین تیمارهای انفرادی، بیشترین عملکرد تاکسول تحت تاثیر دی بوتیل فتالات با مقدار 5/2 میلیگرم در لیتر یا 1/220 میکروگرم در گرم وزن خشک بدست آمد. در حالت تیمار ترکیبی دو تایی الیسیتورها با عوامل دیگر، برهم کنش متیل جاسمونات با میدان مغناطیسی و فراصوت بر تولید تاکسول قویتر بود. در محیط دو فازی، فراصوت و اسید سالیسیلیک اثر دی بوتیل فتالات را در خصوص تولید تاکسول افزایش دادند و در مقایسه با کشتهای شاهد به ترتیب 46، 8/41 برابر تولید تاکسول را افزایش دادند. بیشترین تولید تاکسول، درصد آزادسازی و عملکرد ویژه تحت اثر کاربرد توام دی بوتیل فتالات و مافوق صوت به ترتیب به مقدار 3/3 میلیگرم در لیتر، 4/98 درصد و 31/264 میکروگرم بر گرم وزن خشک مشاهده گردید. تیمارهای ترکیبی 3 تایی هم تفاوت قابل توجهی در خصوص تولید تاکسول نشان دادند و تیمار dbp+sa+us بیشترین تاثیر را با مقدار 5/319 میکروگرم در گرم وزن خشک داشت. کاربرد توام dbp با الیسیتورها و us، اثر آنها را بسته به ماهیت آنها به صورت متفاوتی افزایش داد. dbp در حالت ترکیبی، ضمن تحت تاثیر قرار دادن اثر دیگر عوامل، تاثیر بسزایی مخصوصاً در افزایش آزاد سازی تاکسول داشت. بیان ژنdxr در آزمایشات وابسته به زمان به صورت معنی داری تحت اثر متیل جاسمونات و اسید سالیسیلیک افزایش یافت. بیان dxr تحت تاثیر اسید سالیسیلیک نسبت به متیل جاسمونات قویتر القا گردید و الگوی تغییرات آن نیز متفاوت بود. میدان مغناطیسی و تیمار ترکیبی آن با الیسیتورها هم با عث افزایش معنی دار بیان dxr نسبت به شاهد گردید. بیان ژن hmgr در سلولهای تیمار شده با الیسیتورها و میدان مغناطیسی تحت تاثیر قرار نگرفت و کلاً القاء نگردید. بیان palبه شدت تحت اثر متیل جاسمونات و اسید سالیسیلیک القا گردید. اما الگوی بیان این ژن تحت تاثیر اسید سالیسیلیک کاملاً در مقایسه با متیل جاسمونات متفاوت بود. میدان مغناطیسی نیز به همراه متیل جاسمونات و اسید سالیسیلیک در تیمار ترکیبی بیشترین بیان pal را سبب شد اما میدان به تنهایی اثر معنی داری روی آن در مقایسه با شاهد نداشت. بین زمان بیشینه بیان dxr و تجمع تاکسول با توجه به روند تغییرات صورت گرفته هماهنگی مشاهده گردید. افزایش تولید تاکسول توسط الیسیتورها و بکارگیری تلفیقی آنها احتمالاً در اثر القای پارامترهای مختلف پاسخهای دفاعی نظیر انفجار اکسیداتیو (تولیدh2o2 )، پراکسیداسیون لیپیدها و افزایش فعالیت و بیان pal و همچنین تغییر الگوی بیان ژنهای کلیدی dxr و hmgr مربوط به بیوسنتز مسیرهای ترپنوییدی و فنیل پروپانوییدی میباشد. با توجه به مقایسه بیان ژنهای کلیدی dxr و hmgr که به ترتیب در مسیرهای پلاستی (mep) و سیتوسلی (موالونات) بیوسنتز پیش سازهای ترپنوییدها ایفای نقش میکنند و برای اولین بار در این تحقیق گزارش میگردد، بنظر میرسد در سلولهای فندق، مسیر mep نقش اصلی را در بیوسنتز تاکسول بعهده دارد.