پایان نامه ارشد درمورد ثانویه، تولید، گیاهی

سوماتیکی را در شرایطی امکان پذیر سازد که در حالت طبیعی تحت آن شرایط بلوغ سوماتیکی اتفاق نمی افتد.
افزودن زغال فعال به محیط کشت اثرات مفیدی بر رشد و نمو جنین سوماتیکی دارد. محیط کشت های زغال دار مقادیر کمتری از ترکیبات فنیل استیک اسید و فروهیدروکسی بنزوئیک اسید که اثر بازدارنده بر فرایند جنین زایی سوماتیکی دارند نشان می دهند. همچنین 5-هیدروکسی متیل فورفورال که از تجزیه ساکارز در حین اتوکلاو حاصل می گردد و یک ترکیب بازدارنده است، توسط زغال فعال جذب می شود. شرایط محیطی همچون نور، دما و تراکم سلول های جنین زا در محیط کشت، نیز مهم می باشند. با این حال نوع لوله های کشت، موقعیت جنین در محیط کشت (سطحی یا غوطه ور بودن) و حالت فیزیکی محیط کشت (نیمه جامد یا مایع) اهمیت چندانی ندارد (فارسی، م. ج. ذولعلی. 1384).
2-4-8- کشت سوسپانسیون سلول های گیاهی
تاکنون مطالعات زیادی در زمینه تولید متابولیت های ثانویه از طریق کشت سوسپانسیون سلول های گیاهی به امید نیل به تولید تجاری متابولیت های ثانویه از این طریق صورت گرفته است. از مواردی که به تولید تجاری منجر شده است می توان به شیکونین از گیاه سنگ دانه 51 اشاره کرد. به منظور القاء یا افزایش تولید درون شیشه ای ترکیبات ثانویه گیاهی تا کنون راهکارهای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است که برخی شامل موارد زیر است:
1. بهینه سازی محیط و شرایط محیط کشت
2. استفاده از سیستم های کشت دو مرحله ای
3. گزینش سلولی لاین های سلولی پربازده
4. کشت سلولی تثبیت شده52
5. استفاده از سیستم های کشت مبتنی بر بافت های تمایز یافته
6. تغذیه با پیش ماده ها و بیوترانسفورماسیون
7. رهاسازی محصول به درون محیط کشت
8. استفاده از محرک ها
9. نقشه یابی مسیرهای بیوسنتزی و مهندسی متابولیک (49، 65، 100، 123 و 176خلیلی).
بدین ترتیب تاکنون ترکیبات ثانوی بسیاری از کشت سوسپانسیون سلول های گیاهی جداسازی گردیده است که به موارد زیر می توان اشاره کرد:
2-4-9- تولید متابولیت های ثانویه در محیط درون شیشیه ای
متابولیت های ثانویه موادی هستند که مستقیماً مورد نیاز گیاه نیستند و در واکنش به حشرات، حیوانات علفخوار، تنش ها و … تولید می شوند. در حقیقت متابولیت های ثانویه در چارچوب چرخه های عادی گیاه (فتوسنتز، تنفس، تنفس نوری، سنتز پروتئین ها، چربی ها، تجزیه مواد و …) نمی گنجد. این مواد تنها در تعداد معدودی از گونه های گیاهی یا گاهی اوقات فقط در یک گونه یا یک رقم تشکیل می شوند. متابولیت های ثانویه اغلب ترکیباتی با مولکول حلقوی هستند. این مواد به عنوان دارو، چاشنی غذا، مواد بازدارنده و حشره کش از اهمیت اقتصادی ویژه ای برخوردار هستند.
1- آلکالوئیدها
بیش از 4000 نوع آلکالوئید توسط گیاهان ساخته می شوند که برخی از آنها شامل آتروپین، استریکنین، نیکوتین و کوکائین می باشند.
2- ترپنوئیدها
ترپنوئیدها شامل روغنهای فرار یا اسانس ها هستند.
3- گلیکوزیدها
4- از جمله گلیکوزیدها می توان به استروئیدها، فلاونوئیدها، ساپونینها، مواد فنولی، تاننها، کاردیاک گلیکوزیدها و … اشاره کرد.
متابولیتهای ثانویه زیادی از گیاهان استخراج می شود که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. در جدول 2-1 گروههای مهم متابولیتهای ثانویه تجاری حاصل از گیاهان آمده است.
جدول2-1- گروههای اصلی ترکیبات مهم تجاری حاصل از گیاهان
نام گروه ترکیبات نوع و مثالها
دارویی آلکالوئیدها، استروئیدها، آنتراکوئینونها
آنزیم پروتئازها (مانند پاپائین)
شیرابه ایزوپرنوئیدها (مانند کائوچو)
مومها استرهای مومی (مانندهوهوپا)
رنگدانه ها رنگها
روغنها اسیدهای چرب (مانند دانه های روغنی)
مواد شیمیایی کشاورزی حشره کش ها (مانند پیرترین ها)
موادبهداشتی روغنهای فرار (مانند مونوترپن ها)
افزودنی های غذایی ترکیبات طعم دهنده، شیرین کننده های غیرمغذی (مانند تاماتین ها)
صمغ ها پلی ساکاریدها (از جمله صمغ عربی)
2-5- تحریک
یکی از راهکارهای بیوتکنولوژیکی به منظور افزایش تولید متابولیت های ثانویه استفاده از محرک ها در کشت سوسپانسیون سلولی و کشت کالوس است ((Valenzuela, A. et.al. 2004.
2-5-1- محرک ها و فرایند تحریک
محرک ها به موادی اطلاق می شود که افزودن آنها در غلظت های کم به یک سیستم سلولی زنده، بیوسنتز ترکیبات خاصی را تحریک یا بهبود می بخشد (Polle, A. Rennenberg, H. 1993).
2-5-2- دسته بندی محرک ها
محرک ها بر اساس منشاء سنتز به عوامل محرک خارجی یا داخلی و یا بر اساس طبیعت به عوامل زنده و غیرزنده تقسیم بندی می شوند(Vanisree, M. Lee, C. 2004).
2-5-2-1- محرک های خارجی
مواردی هستند که منشاء خارج سلولی دارند مثل پلی ساکاریدها، پلی آمین ها و آمینواسیدها.
2-5-2-2- عوامل داخلی
موادیبا منشاء داخلی سلولی هستند که از جمله گالاکتورونوئیدها یا هپتا- ? گلوکوزید.
2-5-2-3- محرک های غیر زنده
, Ca2+ و یون های کادمیم Cu موادی با منشاء غیر زنده و اغلب شامل نمک های غیر آلی و عوامل فیزیکی از جمله Ph, Cd بالا می باشد.
2-5-2-4- محرک های زنده
موادی هستند که منشاء بیولوژیکی دارند، از جمله پلی ساکاریدهای مشتق از دیواره سلول گیاهی (پکتینریا، سلولز) و – پروتئین یا پروتئین های درون سلولی که دررابطه Gدیواره میکروارگانیسم ها (لیگنین یا گلوکان) و گلیکوپروتئین ها یا با پذیرنده ها می باشند و به وسیله فعال سازی یا غیر فعال سازی تعدادی از آنزیم ها یا کانال های یونی عمل می کنند (Vanisree, M. Lee, C. 2004).
2-5-3- محرک و انتقال سیگنال
محرکها منابع مختلفی از فاکتورهای زیستی یا شیمیایی هستند که می توانند سبب تغییرات فیزیولوژیکی در موجود زنده شوند. محرک ها برای یک گیاه منابعی از پیام های شیمیایی را می فرستند که سبب رها شدن پاسخ های فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی و تجمع فیتوآلکسین می شود. محرک های غیر زنده مثل یونهای فلزی و ترکیبات و محرک های زنده مثل قارچ، باکتری ها و ویروس ها، به ترکیبات و دیواره سلول گیاهی حمله می کنند. در طی پاسخ به سیگنال محرک سیستم GTP دفاعی گیاه فعال می شود و برخی عوامل از قبیل کانال های یونی مثل کانال یونی کلسیم، پروتئین های متصل به پروتئین)، اسیدی شدن سیتوپلاسم، قلیایی شدن خارج سلولی، انفجار اکسیداتیو و اکسیژن فعال، سالسیلیک اسید و – G)اکسید نیتریک، تولید جاسمونیک اسید، تولید اتیلن و بیان ژن های دفاعی فعال می شوند و نتیجه آن تجمع متابولیت های ثانویه می باشد (شکل 1-9) (Blume, B. et.al. 2000). انتقال سیگنال محرک ترکیبی از شبکه هایی با فعالیت های مختلف شامل مسیر های مشترک یا غیر مشترک هستند که انتقال سیگنال را رهبری می کنند. پاسخ هدف به یک محرک ممکن است با پاسخهدف به محرک دیگر متفاوت باشد (Zaho, J. Sakai, k. 2003).
2-5-3-1- انفجار اکسیداتیو 1 و اکسیژن فعال 2 ((ROS
یکی از مسیرهای پاسخ دفاعی سلول گیاهی در برابر پاتوژن یا محرک انفجار اکسیداتیو و اکسیژن فعال است. در برخی موجب تجمع متابولیت های ثانویه شده و در برخی دیگر تأثیری ROS از کشت های سلول گیاهی نشان داده شده است که سبب تجمع متابولیت های ثانویه می شود H 2 O 2و O2? ندارد. در برخی از گیاهان پس از تیمار با محرک، میانجیگری [170]، بتا- توجاپلیسین در درخت سرو مکزیکی 4 (Zhao, J. 2001)وCatharanthus roseusاز قبیل ایندول آلکالوئیدها3در ) و رادیکال H 2 O 2 و پراکسید هیدروژن ((O 2 شامل یون سوپراکسید (?ROS کاپسیدول5 در تنباکو (Parc, S. 2000).
هیدروکسیل است و به وسیله اکسید کردن رنگدانه های فتوسنتزی، چربی های غشایی، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک باعث خسارت های اکسید کننده می شود (Davies, K. 1987). بنابراین گیاه نیازبه یک سیستم دفاعی ضداکسنده دارد.
شکل 2-6- شکل شماتیک از فعال شدن سیستم دفاعی گیاه در اثر تیمار با محرک
2-5-3-1-1- سیستم های دفاعی ضداکسنده
است که یکی از اتفاقات مهم در سیستم دفاعی گیاه و ROSنتیجه تیمارها با محرک های زنده و غیر زنده افزایش تولید پاسخ رایج سلول می باشد (Pitta- Alvarez, S. 2000). تمام موجودات هوازی دارای سیستم های دفاع ضداکسندگی آنزیمی و غیرآنزیمی در می باشند. چنین تنوع دفاعی لازم است، زیرا اکسیژن های فعال به طور متنوعی در اجزاء مختلف سلولی ROSمقابل تولید می شوند. همچنین انواع اکسیژن فعال از نظر نفوذپذیری، قابلیت حل شدن و میل ترکیبی با مولکول های بیولوژیکی، با هم تفاوت دارند.از اینرو به یک مجموعه گوناگون از مولکول های دفاعی نیاز است که بتوانند هم در فاز آبی و هم در غشای اجزای مختلف سلول فعالیت داشته باشند، تا به محض تشکیل هر نوع اکسیژن فعال، آنها را غیر فعال سازند. سلول های گیاهی نیز دارای مکانیزم های ضداکسنده هستند که از آنه در مقابل خسارت های اکسید کننده حفاظت می نمایند. حفاظت در برابر فتواکسیداسیون از طریق زدودن انرژی اضافی بوسیله کارتنوئیدها و یا افزایش تجزیه انواع اکسیژن فعال بوسیله افزایش آنزیم های ضداکسنده صورت می گیرد. آنزیم های ضداکسنده مانند سوپراکید دیسموتاز و …. هستند و اولین خط دفاعی سلول(CAT)، کاتالاز (APX، آسکوربات پراکسیداز ((POD)، پراکسیداز (SOD) در برابر حمله گونه های فعال اکسیژن می باشند (Alscher, R. et.al. 1997). گونه های فعال اکسیژن دارای فعالیت دوگانه ای می باشند. بدین صورت که از یک طرف باعث تنش اکسید کننده و تخریب سلول می گردند و از طرف دیگر در نقش محرک جهت افزایش فعالیت آنزیم های ضداکسنده عمل می کنند. مشخص گردیده است که پراکسید هیدروژن تولید شده در پراکسی زوم، به عنوان یک مولکول نشانگر عمل کرده و موجب تغییر در بیان ژن آنزیم هایضداکسنده می گردد (Kuzniak, K. 2002).
2-5-3-1-2- پراکسیداز
پراکسیدازها آنزیم های دارای گروه هم هستند که می تواند طیف وسیعی از سوبستراها را به هزینه H2O2 اکسید کرده و با استفاده از ترکیبات فنلی گایاکول1 به عنوان دهنده الکترون طبق معادله زیر H2O2 را به آب احیاء می کند( Turkan, I. Bor, M, 2005) :
4guaiacol+4H2O2 Tetraguaiacol+8H2O
2-5-3-1-3- آسکوربات پراکسیداز
آسکوربات پراکسیداز از پروتئین های حاوی گروه هم است که از طریق مسیر “اسدا- هالیول” یا چرخه آسکوربیت- گلوتاتیون که با استفاده از محتوای آسکوربات (Asc) به عنوان دهنده الکترون طبق معادله زیر باعث کاهش پراکسید هیدروژن به آب می گردد:
2AsA+H2O2 2MDA3+ 2H2O2
APX در بسیاری از گیاهان عالی شناسایی شده است که دارای آیزوزایم های مختلفی می باشد، این آیزوزایم ها در 4 بخش مجزای سلولی در

مطلب مشابه :  دانلود پایان نامه دربارهابراز وجود، رفتار پرخاشگرانه، قرن نوزدهم

Leave a Comment