اثر الیسیتورهای آسکوربیک‌اسید و سالیسیلیک‌اسید بر تولید متابولیت‌های ثانویه کالوس برنج رقم های هاشمی و شیرودی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، ایران

2 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان

3 گروه زیست شناسی ، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی سینا همدان، ایران

چکیده

چکیده

سابقه و هدف : گیاه برنج متعلق به تیره گندمیان (Poaceae) است و با نام علمی Oryza sativa شناخته می‌شود. این گیاه یکی از غلات‌ مهم بوده و غذای اصلی نیمی از جهان به ویژه در آسیا است. برنج گیاهی علفی، یک‌ساله و مخصوص مناطق با آب و هوای گرم است. گیاه برنج حاوی ترکیبات متنوعی مانند کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها، پروتئین‌ها، فیبر و مواد معدنی است که مقدار هر کدام از این ترکیبات در هر رقم برنج متفاوت است. همچنین نشان داده شده است که برخی آنتی‌اکسیدان‌های قوی مانند شامل γ-اوریزانول، توکوفرول‌ها، توکوترینول‌ها و ترکیبات فنلی در این گیاه اثرات ضد پیری دارند. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر دو الیسیتور آسکوربیک‌اسید و سالیسیلیک‌اسید بر افزایش محتوای متابولیت‌های ثانویه، پتانسیل آنتی‌اکسیدانی و سایر فعالیت‌های زیستی عصاره حاصل از کشت‌ کالوس گیاه برنج در دو رقم شیرودی و هاشمی در محیط کشت موراشیگ و اسکوگ (MS) است. رقم شیرودی رقمی پرمحصول و با کیفیت دانه متوسط و رقم هاشمی رقمی کم محصول و با کیفیت دانه بالا است.

مواد و روش‌ها: آزمایش در سال 1402 در ازمایشگاه فیزیولوژی گیاهی دانشگاه گلستان انجام شد. در این پژوهش از بذر به عنوان قطعه جداکشت در تولید کالوس استفاده شد. به این منظور بذر پوست‌کن شده ارقام مورد نظر در محیط کشت MS حاوی تنظیم‌کننده‌های رشد 2,4-D (mg/l20) ، BAP(mg/l10) و NAA (mg/l10) کشت شدند. آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شده و هر سنجش 4 بار تکرار شد.

در تیمارهای مختلف آسکوربیک‌اسید و سالیسیلیک‌اسید در غلظت 70 میلی‌گرم در لیتر نیز به محیط‌کشت اضافه شد. تیمار‌های مورد استفاده شامل تنظیم‌کننده‌های رشد بدون حضور آسکوربیک‌اسید و سالیسیلیک‌اسید (تیمار شاهد)، تنظیم‌کننده‌های رشد به همراه آسکوربیک‌اسید، تنظیم‌کننده‌های رشد به همراه سالیسلیک‌اسید و تنظیم‌کننده‌های رشد با هر دو الیسیتور بوده است. پس از گذشت 6 هفته، شاخص‌های رشدی و بیوشیمیایی کالوس‌های به دست آمده مورد بررسی قرار گرفت.

یافته‌ها: نتایج به دست آمده نشان داد که تیمار توام دو الیسیتور آسکوربیک‌اسید و سالیسیلیک‌اسید سبب افزایش وزن تر و خشک در رقم هاشمی در مقایسه با رقم شیرودی شده و بیشترین درصد کال‌زایی نیز در همین تیمار مشاهده‌ شده است. همچنین وجود این الیسیتورها موجب افزایش معنی‌دار تولید فنل کل و خواص آنتی‌اکسیدانی شده است. داده‌های حاضر نشان داد که تفاوت معنی‌داری در مقدار فنل کل، فلاونوئید کل، آنتوسیانین کل، میزان فعالیت آنزیم‌های‌ سوپراکسید دسموتاز (SOD) ، پلی‌ فنل اکسیداز (PPO) و پراکسیداز (POD)، محتوای پروتئین کل، محتوای قند محلول و رنگیزه‌های فتوسنتزی بین دو رقم هاشمی و شیرودی وجود دارد. بیشترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی بر اساس توان مهار رادیکال آزاد DPPHنیز در تیمارحاوی آسکوربیک‌اسید و سالیسیلیک‌اسید مشاهده ‌‌شد.

نتیجه‌گیری: یافته‌های حاضر نشان داد که تیمار همزمان کالوس برنج با سالیسیلیک اسید و آسکوربیک‌اسید (70 میلی‌گرم در لیتر) سبب افزایش معنی‌دار زیست توده، محتوای متابولیت ثانویه و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در هر دو رقم هاشمی و شیرودی می‌شود. اما این افزایش در رقم هاشمی بیشتر از رقم شیرودی بوده است. به نظر می‌رسد این الیسیتور‌ها با فعال کردن مسیرهای بیوسنتزی، سبب افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه و در نتیجه سبب تقویت ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی کالوس‌های برنج می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The impact of ascorbic acid and salicylic acid elicitors on secondary metabolites production in callus of Hashemi and Shiroodi rice cultivars

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Mohammadzadeh 1
  • Mahnaz Aghdasi 2
  • Roya Karamian 3
1 Department of Biology, Faculty of Science, Golestan University, Gorgan, IRAN
2 Dept of Biology, Facultcience, Golestan University
3 Department of Biology, Faculty of Science, Bu Ali Sina University, Hamedan, IRAN
چکیده [English]

Background and objectives: The rice plant belongs to the Poaceae family and is known by the scientific name Oryza sativa. This plant is one of the important cereals and is the main food of half of the world, especially in Asia. Rice is a herbaceous, annual plant for areas with hot climate. Rice contains a variety of components such as carbohydrates, fats, protein, fiber and mineral element which the amount of these compounds is different in each cultivar. It has been show that some powerful antioxidants including Ƴ-Oryzanol, tocopherols, tocotrinols and phenolic compounds have anti-aging effects. The purpose of current research was to investigate the possible effect of ascorbic acid and salicylic acid elicitors on secondary metabolites production, antioxidant potential and other biological activities of the extract obtained from callus cultures of two cultivars of Shirodi and Hashemi rice on Murashig and Skoog (MS) medium culture. Shiroodi is a high-yielding cultivar with medium seed quality, and Hashemi cultivar is a low-yielding cultivar with high seed quality.

Material and Methods: The current experiment was conducted at the Plant Physiology Laboratory of Golestan University in 2023. In order to produce callus, we used seed as an explant to induce callus. For this purpose, the peeled seeds of the target cultivars were placed on MS medium culture containing growth regulators 2, 4-D (20 mg/l), BAP (10 mg/l) and NAA (10 mg/l). In different treatments, ascorbic acid and salicylic acid were added to the culture medium at a concentration of 70 mg/l. The treatments included growth regulators without ascorbic acid and salicylic acid (control treatment), growth regulators with ascorbic acid, growth regulators with salicylic acid, and growth regulators with both elicitors. After six weeks, callus was collected and different growth and biochemical parameters were evaluated. The experiment was done in the form of completely randomized design and the whole measurements were done in four replications.

Results: The obtained data showed that the application of both elicitors, ascorbic acid and salicylic acid, caused a significant increase in the amount of fresh and dry weight in Hashemi cultivar, compared to Shiroudi cultivar, and the highest amount of callus formation was also observed in this treatment. Also, the presence of these elicitors caused a significant increase in the production of secondary metabolites and antioxidant properties. Accordingly, significant differences were observed in total phenol, total flavonoid, total anthocyanin, activity of PPO, POD, SOD enzymes, total protein content, soluble sugar, and photosynthetic pigments in Hashemi compared to Shiroudi cultivar. The highest antioxidant activity based on DPPH free radical scavenging percentage was also observed in the group treated by both ascorbic acid and salicylic acid.

Conclusion: The current data revealed that the application of combined elicitors, ascorbic acid and salicylic acid (70 mg/L), significantly increased biomass, secondary metabolites content and antioxidant activity in the both Hashemi and Shiroodi rice cultivars. However, Hashemi cultivar showed greater enhancement compared to shiroodi cultivar. It seems these elicitors increase secondary metabolites production by activating of biosynthetic pathways and consequently enhance the antioxidant potential of rice callus.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aging
  • Antioxidant
  • Callus
  • Plant growth Regulators
  • Rice