زیست فناوری گیاهان دارویی

چکیده گیاه باریجه (Ferula gummosa) گیاهی چند‌ساله و ارزشمند از تیره‌ی چتریان و بومی کشور ایران است اهمیت این گیاه به دلیل وجود صمغ آن است که به آن گالبانوم میگویند. خواب بذر این گیاه یکی از مشکلات اساسی در رشد این گیاه است که در شرایط طبیعی حداقل 9 ماه زمان می‌برد. هدف از انجام این آزمایش کوتاه‌کردن دوره‌ی خواب این گیاه با استفاده از فناوری بذر مصنوعی بود. در این آزمایش جنین‌های سوماتیکی گیاه باریجه در مرحله‌ی قلبی شکل و مرحله‌ی اژدری از ریز‌نمونه‌ی برگ در محیط کشت MS1/2 حاوی 1 میلیگرم در لیتر هورمون BAP و 1 میلیگرم بر لیتر هورمون NAA بدست آمد و همچنین قسمت جنینی بذر گیاه جدا شده و با استفاده از محلول آلژینات سدیم 2% کپسوله شدند و بذر مصنوعی این گیاه تولید شد. نتایج نشان داد جنین سوماتیکی کپسوله شده در مرحله‌ی اژدری بیشترین طول گیاهچه را بعد از گذشت 15 و 30 روز داشت و جوانه‌زنی این بذرها نسبت به سایر بذر‌ها سریع تر بودند. بذر های بدست آمده از قسمت جنینی نیز نتایج قابل قبولی نشان دادند. یافته‌های این آزمایش نشان دهنده‌ی این بود که با توجه به مدت زمان مورد نیاز برای تولید بذر‌های مصنوعی باریجه این روش، روش سریع‌تر و مناسب‎‌تری برای ازدیاد این گیاه است.

چکیده کشت بافت گیاهی به‌عنوان یک ابزار کلیدی در تحقیقات مختلف، بویژه در زمینه گیاهان دارویی، شناخته شده است. این تکنیک‌ها به منظور تکثیر انبوه، حفاظت و تولید متابولیت‌های ثانویه در گیاهان دارویی به کار می‌روند. روش‌های متنوعی برای کشت درون شیشه‌ای وجود دارد که شامل ریزازدیادی، جوانه جانبی، کشت اندام هوایی، کشت ریشه و کالوس، اندام‌زایی، جنین‌زایی سوماتیک و کشت سوسپانسیون سلولی هستند. از آنجا که برای تولید مواد شیمیایی گیاهی، کشت سوسپانسیون سلولی و کالوس معمولاً به دنبال کشت ریشه و اندام هوایی و همچنین جنین‌زایی سوماتیک ترجیح داده می‌شود، این روش‌ها نقش مهمی در بهینه‌سازی تولید متابولیت‌های ثانویه دارند. با این حال، یکی از چالش‌های عمده در کشت بافت گیاهی، احتمال بروز تغییرات سوماکلونال است که می‌تواند ناشی از جهش‌های ژنی و یا تغییرات در علائم اپی‌ژنتیکی باشد. این تغییرات بویژه در ریزنمونه‌های بسیار تمایزیافته و در مرحله کالوس رخ می‌دهند. همچنین وقوع تغییرات سوماکلونال ممکن است مانعی برای موفقیت در تکثیر درون شیشه‌ای و حفظ ژرم‌پلاسم باشد. این موضوع بویژه در مواردی که حفظ ویژگی‌های ژنتیکی و بیوشیمیایی گیاهان دارویی اهمیت دارد، بسیار حیاتی است. در تحقیق حاضر، تغییرات احتمالی سوماکلونال به دنبال کشت بافت گیاهی دارویی و پیامدهای آن در تولید متابولیت‌های ثانویه بررسی و ارائه شده است. این مطالعه می‌تواند به درک بهتر از چالش‌ها و فرصت‌های موجود در استفاده از کشت بافت برای تولید گیاهان دارویی و متابولیت‌های ارزشمند کمک کند.

چکیده گیاه دارویی آرتیشو یا کنگر فرنگی (.Cynara scolymus L) گیاهی علفی، دیپلوئید و چند ساله است. این گیاه بومی حوزه‌ی مدیترانه بوده که به خانواده Asteracea تعلق دارد . کنگر فرنگی سرشار از پلی فنول ها، فلاونوئیدها، آنتوسیانین ها، ترکیبات فنلی، اینولین، کومارین ها، ترپن ها، فیبر رژیمی، آنزیم ها، پلی ساکاریدها، مواد معدنی و ویتامین ها است. به دلیل اثرات آنتی اکسیدانی و محافظ کبدی این گیاه که حاوی چربی بسیار کم و سطوح بالایی از مواد معدنی، ویتامین C، فیبر، اینولین، پلی فنل های هیدروکسی سینامات ها و فلاون ها است،.اما بیشترین ماده موثره آن می تواند مربوط به پلی‌فنل‌‌ها باشد که عمدتاً از اسیدهای مونو و دیکافئویل کوئینیک و فلاونوئیدها تشکیل شده است. اولین تحقیقات مرتبط با کشت بافت در این گیاه به سال1973برمیگردد. اولین گزارشات روی متابولیتهای ثانویه این گیاه روی سیناروپکرین بود که برای اولین بار به سال1960 توسط Suchy و همکارانش ثبت و گزارش شده است. بهینه سازی شرایط فیزیکی مختلف مانند دما، هوادهی، نور همزدن و عوامل شیمیایی مانند افزودن تنظیم‌کننده‌های رشد و پیش‌سازها به محیط‌های کشت برای تولید آزمایشگاهی این ترکیبات فعال شرح داده شده‌اند. علاوه بر این، کشت‌های ریشه‌های مویی تغییر شکل یافته، ناشی از عفونت Agrobacterium rhizogenes، به‌عنوان تکنیک مهمی برای به حداکثر رساندن تولید متابولیت‌های ثانویه در شرایط آزمایشگاهی مورد بحث قرار گرفته‌اند. در این پژوهش مروری کلی بر تاریخچه و روند زمانی تحقیقات بیوتکنولوژی نموده و مشکلات و ره آوردها و یافته های تحقیقاتی محققین جهان گردآوری گردیده است.

چکیده فناوری بذر مصنوعی روشی نوین در زیست فناوری است که به کمک آن بذرهای مصنوعی با استفاده از مواد و فرایندهای مختلف تولید و کپسوله می شوند. این بذرها معمولا از طریق کپسوله کردن بخش های رویشی گیاه یا جنین های سوماتیکی ایجاد می شوند و برای  کپسوله کردن آن‌ها از مواد پلیمری مانند آلژینات سدیم استفاده می شود. یکی از مزیت های این بذرها این است که امکان کشت آسان تر و بهتر برخی گیاهان مخصوصا گیاهانی که شرایط جوانه زنی سخت تر به دلیل خواب یا عوامل محیطی را دارند به ما می دهد. با این حال استفاده از فناوری بذر مصنوعی با چالش هایی همراه است که این چالش ها شامل اثرات روی محیط زیست، هزینه های تولید و مسایل فنی مانند بهبود فرایند کپسوله سازی و کیفیت بذرهای مصنوعی اند. در این مقاله ضمن معرفی بذرهای مصنوعی و روش های تولید، مواد مورد استفاده برای کپسوله کردن و اصول کپسوله کردن مزایا و چالش های وارد بر این بذرها بررسی شده و برخی شرکت های فعال در زمینه بذر مصنوعی و گیاهانی که بذر مصنوعی از آن‌ها تولید شده معرفی شدند تا در بهبود و پیشرفت این فناوری مطالعه شود.

چکیده گیاه دارویی مورد (Myrtus communis)  یکی از گونه ­های گیاهی مهم و دارویی  بین درختچه­ های دارویی است که شامل حدود 50 گونه بومی حوضه مدیترانه می­شود.  تکثیر این گیاه به دلیل داشتن پوسته سخت و غیر قابل نفوذ بذر با دشواری­های بسیاری همراه است. درصد ریشه ­زایی اندک  قلمه از عمده ترین محدودیت­های قلمه ­زنی آن است. کشت بافت و به تبع آن تولید کالوس در شرایط درون شیشه­ ای یکی از فرایندهای مهم در کشاورزی مولکولی می­باشد. در این تحقیق اثر غلظت­های مختلف تنظیم کننده رشد 2 و4-دی کلروفنوکسی استیک اسید (2,4-D) در چهار سطح (0، 1، 2 و 3 میلی­گرم در لیتر) بر سه نوع ریزنمونه برگچه، ساقچه و ریشه­ چه در قالب آزمایشات فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در محیط غذایی موراشیک- اسکوگ مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده، درصد کالوس­زایی در ریزنمونه برگچه به میزان ۹۰  درصد نسبت به سایر ریزنمونه­ های مورد آزمایش بیشتر و همچنین میزان نسبی کالوس تشکیل شده برگچه در غلظت ۳ میلی­گرم بر لیتر از سایر تیمارها حداکثر بوده ولیکن تفاوت معنی­داری در سطوح هورمونی ۱ و ۲ میلی گرم بر لیتر (2,4-D) مشاهده نشد. نتایج این تحقیق می­تواند در راستای تولید متابولیت­های ثانویه دارویی در شرایط درون شیشه­ ای مورد بهره­برداری محققین مربوطه قرار گیرد.

چکیده ختمی دارویی (Althea rosea) از گیاهان یکساله و خودرو بوده که گل، میوه و ریشه آن مصرف دارویی دارد. یکی از مشکلات اساسی در کشت گسترده این گیاه دارویی، عدم جوانه‏زنی مناسب بذر آن و در نتیجه استقرار نامطلوب در شرایط کشت اولیه است. روش‏های مختلفی برای شکستن خواب و تحریک جوانه‏زنی بذر گیاهان وجود دارد. این آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی بر روی سه توده ختمی دارویی از مناطق سپیدان شیراز، کردان کرج و اصفهان در سه تکرار انجام شد. در آزمایش اول جهت بررسی خصوصیات جوانه‏زنی بذر، بذرها تحت تاثیر تیمارهای مختلف شامل دمای 4 درجه سانتی‏گراد در دوره‏های زمانی مختلف (صفر، 10 ساعت، 7، 14، 21 و 28 روز) و دماهای 35 و 46 درجه سانتی‏گراد در حمام بخار (به مدت 6 ساعت) قرار گرفت. در آزمایش دوم به منظور بهینه‏سازی پرآوری گیاه دارویی ختمی دارویی در شرایط درون شیشه از ترکیب تنظیم کننده‏های مختلف رشد گیاهی شامل 2 میلی‎گرم در لیتر بنزیل‎آدنین (M4)، 1 میلی‎گرم در لیتر بنزیل‎آدنین و 01/0 میلی‎گرم در لیتر نفتالین استیک اسید (M13)، 1 میلی‎گرم در لیتر تیدیازورون (M6)، 5/1 میلی‎گرم در لیتر تیدیازورون و نفتالین استیک اسید 01/0 میلی‎گرم در لیتر (M17)، 5/0 میلی‎گرم در لیتر کینیتین (M8) و تیمار 2 میلی‎گرم در لیتر کینیتین و نفتالین استیک اسید 01/0 میلی‎گرم در لیتر (M20) استفاده شد. بر اساس نتایج بدست آمده از تجزیه واریانس در آزمایش اول مشخص گردید که تاثیر نوع توده (سپیدان شیراز، کردان کرج و اصفهان) در سطح احتمال 5 درصد بر صفات مربوط به جوانه‏زنی (درصد و سرعت جوانه‏زنی، حجم ریشه‏چه و ارتفاع گیاهچه) معنی‏دار بود و اثر دما بر درصد جوانه‏زنی در سطح احتمال 5 درصد و بر سایر صفات در سطح احتمال 1 درصد تفاوت معنی‏دار نشان داد. همچنین اثرات متقابل تیمارها در سطح احتمال 5 درصد بر صفات مورد مطالعه معنی‏دار شد. نتایج بر اساس تجزیه واریانس آزمایش دوم (پرآوری) اثر توده بر تمام صفات و اثر تنظیم کننده‏های رشد گیاهی بر طول شاخه در سطح احتمال 5 درصد معنی‏دار بود. اثر تنظیم کننده‏های رشد گیاهی بر سایر صفات در سطح احتمال 1 درصد معنی‏دار شد. در رابطه با اثرات متقابل مشخص شد که همه صفات در سطح 5 درصد تحت تاثیر قرار گرفت و فقط درصد ریشه‏زایی در سطح احتمال 1 درصد معنی‏دار گردید. نتایج بررسی تاثیر تیمار تنظیم کننده‏های رشد گیاهی نشان داد که بیشترین پرآوری، طول نوشاخه، درصد ریشه‏زایی و طول شاخه مربوط به تیمار توده شیراز با مصرف M4 و کمترین میزان آن‏ها مربوط به تیمار توده کرج و با کاربرد M20 بود. بیشترین طول ریشه مربوط به توده اصفهان تحت تیمار M4 و M17 و کمترین طول ریشه مربوط به توده کرج با مصرف M20 بود. بیشترین تعداد برگ در توده شیراز با تیمار M4 و کمترین تعداد برگ در توده کرج با تیمار M8 مشاهده شد.

چکیده استفاده از گیاهان به عنوان دارو پیشینه­ بسیار قدیمی دارد و در تمام تمدن­ های گذشته از آن­ها به عنوان داروهای گیاهی استفاده می­ کردند. بارهنگ یکی از جنس ­های خانواده پلانتاجیناسه و گیاهی دارویی است. بارهنگ کبیر (Plantago major) یکی از با ارزش­ترین گونه­ های این جنس است و متابولیت­های ثانویه باارزشی دارد. ریزنمونه ­های برگ، ساقه و ریشه این گیاه در شرایط درون شیشه ­ای بر روی محیط (MS) با ترکیب غلظت­های مختلفی از تنظیم کننده ­های رشدی TDZ  و  IBA کشت گردیدند. بعد از چهار هفته، درصد کالوس زایی و باززایی ریزنمونه­ ها محاسبه شدند. بیشترین درصد کالوس ­زایی (100%) در سطح 2:1 میلی­گرم بر لیتر TDZ: IBA در هر سه ریزنمونه و بیشترین باززایی(100%)  در برگ­ها و در ترکیبات هورمونی 1.5:0 میلی­گرم بر لیتر TDZ: IBA ، 1 :1.5 میلی­گرم بر لیتر  TDZ: IBA بترتیب با درصد باززایی مستقیم (30% و 69.05 %) و 2 :5/1 میلی­گرم بر لیتر TDZ: IBA ، 2:1 میلی­گرم برلیتر TDZ: IBA  با درصد باززایی غیر مستقیم ) 33/83% و 100%) نشان داده شد. غلظت 2:1 میلی­گرم بر لیتر TDZ: IBA توانست بیشترین درصد باززایی و کالوس را در هر سه ریزنمونه نشان دهد و بالاترین فراوانی در تعداد شاخه در محیط حاوی 1:2 میلی­گرم بر لیتر TDZ: IBA (برگ 67/41) و 2:2 میلی­گرم بر لیتر  TDZ: IBA (ساقه 21) و (ریشه 9 ) مشاهده گردید. گیاهچه ­های باززا شده برای ریشه زایی به محیط 0.5 میلی گرم بر لیتر  IBA انتقال یافتند و گیاهچه­ های ریشه دارشده به گلدان­های حاوی پیت ماس و پرلیت (80:20%) منتقل شدند و در فواصل منظم با محلول هوگلند و آب مقطر آبیاری گردیدند.  نتایج ما نشان داد که باززایی­ ها از نوع شاخه های جانبی (Adventitious shoot) هستند و گیاه بارهنگ کبیر پتانسیل بالایی برای باززایی دارد و ریزنمونه برگ این گیاه در مقایسه با ریزنمونه های دیگر باززایی بهتری را نشان دادند.

چکیده گیاه تاتوره (.Datura metel L) گیاه دارویی مهمی است که جزو تیره سیب زمینی (Solanaceae) بوده و حاوی ترکیبات دارویی مهمی از جمله آتروپین و هیوسین (اسکوپولامین) می­ باشد که جزء تروپان آلکالوئیدها بوده و دارای خواص آنتی­کولینرژیکی شناخته شده ­ای هستند. در سال­های اخیر القای بافت کالوس به عنوان روش جدیدی برای به دست آوردن متابولیت­های ثانویه مطرح شده است. هدف از این پژوهش، القای کالوس از برگ جدا شده گیاهچه­ های تاتوره می­باشد تا بهترین غلظت هورمونی برای تولید کالوس بیشتر به دست آید. بذرهای تاتوره تحت شرایط استریل در محیط کشت MS کشت شدند و گیاهچه ­های تاتوره حاصل شدند. برگ­های گیاهچه­ ها جدا شده و به محیط کشت MS بدون هورمون منتقل شد، اما کالوس ­زایی رخ نداد. در مرحله بعد برگ­های گیاهچه­ ها در 9 تیمار هورمونی که حاوی غلظت­های مختلف اکسین 2,4-D و سیتوکینین کینیتین (Kin) بودند، به محیط کشت MS انتقال داده شدند. نمونه­ها چهار هفته در ژرمیناتور با دوره نوری 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی و دمای 25 درجه سانتی­گراد قرار گرفتند. نتایج نشان داد حداکثر کالوس­زایی در محیط کشت MS حاوی ترکیب دو هورمون با غلظت­های 1 میلی­گرم بر لیتر 2,4-D و 1 میلی­گرم بر لیتر Kin حاصل شد.
 

چکیده گیاهان بومی اکوسیستم های بیابانی، دارای ویزگیهای منحصربفردی هستند که بقا آنها را در شرایط سخت زیستگاهی تضمین می نماید. گیاه چوغان Salsola tragus گیاه باستانی و بیابانی ارزشمندی است که همراه با سایر گونه‌های این جنس، علاوه بر کاربرد دارویی، قرنهای متوالی به عنوان تنها شوینده گیاهی مورد استفاده انسان قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا بر اساس پیمایش منطقه‌ای، و اطلاعات فولکلور محلی، گیاه هدف شناسایی، بذرگیری و سپس در شرایط گلدانی سازگار و اهلی گردید. سپس جهت مطالعه پاسخ بافت‌های مختلف گیاه به کالزایی، بذر‌های این گیاه پس از برنامه استریل دو مرحله ای با الکل 70 درجه به مدت 3 دقیقه و هیپوکلریت سدیم نیم درصد به مدت 10 دقیقه، در محیط کشت MS کشت گردید. پس از جوانه زنی و رشد گیاهچه، ریزنمونه‌های ریشه چه، ساقه چه و برگچه در محیط کشت فوق، با غلظت های مختلف هورمون نفتالین استیک اسید (NAA) در سه سطح صفر، 5 و 10 میلی گرم در لیتر، کشت شد. بعد از سه هفته، تشکیل کالوس‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که بهترین جداکشت برای ایجاد کالوس در این گیاه، ریز نمونه برگچه و سپس ساقچه در شرایط نوری 16 ساعت روشنایی با شدت 3000 لوکس در غلظت 5 میلی گرم از هورمون NAA می‌باشد.

چکیده رشد پاتوژن‌های درون شیشه‌ای یکی از مهمترین مشکلات در مراحل ریزازدیادی گیاهان می‌باشند، بنابراین اولین مرحله از کشت بافت گندزدایی مواد گیاهی است. این پژوهش با هدف بهینه کردن گندزدایی ریزنمونه‌های توت‌فرنگی با استفاده از اسانس‌های مختلف (اوژنول، کارواکرول و تیمول) در قالب چهار آزمایش انجام گرفت: 1-گندزدایی ریزنمونه با 0/5 درصد اسانس‌ها در زمان‌های صفر، 30، 60، 90 و 120 ثانیه 2- گندزدایی ریزنمونه با 0/5 درصد اسانس‌ها در زمان‌های صفر، 5، 10 و 20 دقیقه 3- گندزدایی ریزنمونه با یک درصد اسانس‌ها در زمان‌های صفر، 5، 10 و 20 دقیقه 4- اسپری برگی با 5/0 درصد اسانس‌ها منظور کاهش پاتوژن‌های گیاهان مادری. نتایج نشان داد تیمول بیشترین و اوژنول کمترین بازدارندگی رشد میکروبی را داشت. گندزدایی ریزنمونه با کارواکرول 0/5 درصد به مدت 10 دقیقه، 83 درصد بازدارندگی آلودگی باکتریایی را فراهم کرد. همچنین تیمول 0/5 درصد به مدت 10دقیقه در حذف آلودگی‌های قارچی در کشت درون شیشه‌ای نتایج موثری داشت.

چکیده گیاه "به" (.Cydonia oblonga Mill ) به عنوان یک گیاه دارویی شناخته می شود. علاوه بر خواص زیاد میوه و برگ های این درخت، دانه "به" دارای ارزش بالایی می باشد. دانه به غنی از پکتین است که در اثر خیساندن یا جوشاندن با آب به صورت موسیلاژ که مصارف دارویی و صنعتی دارد از سلول های اپیدرم پوشش دانه به بیرون ترشح م یشود. تولید صنعتی موسیلاژ از پوسته دانه "به" و کاربرد آن به صورت وسیع در دنیا بررسی نشده است. در پژوهش حاضر برای اولین بار القای کالوس از پنج ژنوتیپ مختلف "به" و با استفاده از ریزنمونه های پوسته دانه که به روش لایه نازک سلولی( TCL ) تهیه شدند، در تیمار با غلظت های مختلف از تنظیم کننده های رشد گیاهی (صفر، 5، 10 و 20 میلی گرم در لیتر) 2,4-D در ترکیب با غلظت 8/ 1 میلی گرم در لیتر NAA در قالب طرح کاملا تصادفی روی محیط کشت پایه MS بررسی شد. نتایج نشان داد که سلول های اپیدرمی پوسته دانه "به" زنده بوده و توانایی تولید کالوس را دارند. بیشترین میزان کالوس زایی( 67 / 66 درصد) و بزرگترین اندازه کالوس ها( 5/ 26 میلی متر مربع) در ژنوتیپ KVD3 و در محیط کشت حاوی 5میلی گرم 2,4-D در ترکیب با غلظت 8/ 1 میلی گرم در لیتر NAA مشاهده شد.