Skip to main content
SUPERVISOR
Badraldinebrahim Seyed tabatabaei,Mohammad Saraji,Majid Talebi
بدرالدین ابراهیم سیدطباطبایی (استاد راهنما) محمد سراجی (استاد مشاور) مجید طالبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Forough Eatesam
فروغ اعتصام

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Micropropagation and Detection of Medicinal Alkaloids of Periwinkle (Catharanthus roseus), in In Vitro Condition
The herbaceous species Catharanthus roseus (L.) G. Don commonly known as Madagascar Periwinkle, belongs to the family Apocynaceae that native to tropical and subtropical region such as southern india, Indonesia and Madagascar but it is distributed worldwide now. This plant accumulates more than 130 terpenoid indole alkaloids (TIAs), of which two dimeric alkaloids Vinblastine and Vincristine have antineoplastic activity and useful for the treatment of various cancers. Although these drugs are demanded highly, the amount of these alkaloids are very low in the intact plant which is still the only source for them. Complexity and multiple step of biosynthetic pathway of these two alkaloids and existence of multiple chiral centers, spesific production of some biosynthetic pathway procedures of them in specialized tissue, less effectiveness of semi-synthetic medicine in comparsion with natural ones, and high demand for these two medicines are the most important reasons which draw researcher’s attention to use biotechnological methods and plant tissue culture in order to increase the production of these important alkaloids in plant. In this research to indicate the best media for micropropagation and increase in amount of anti-cancer alkaloids Vinblastine and Vincristine in Periwinkle plant, 25 plant hormones combination to produce callus from leaf explant, 7 treatments for regeneration of calluses and 30 media supplemented with various concentration of plant hormones and activated charcoal for direct regeneration of node explant are considered. Then the content of Vinblastine and Vincristine alkaloids in regenerated plants are extracted by Hollow fiber-based liquid-phase microextraction (HF-LPME) method and analyzed by ion-pair liquid chromatography. Results showed that indirectly regeneration of leaf explant is not a suitable method to micropropagation of Periwinkle plant due to hard regeneration of callus, probability of mutation and lower number of produced branches compared with direct regeneration. But using BAP in culture media containing 1 g/l activated charcoal, showed the best direct regeneration of node explants and shoot proliferation. Also increasing of BAP concentration and decreasing of activated charcoal, the amont of Vinblastine and Vincristine increased. Therefore, although due to exist of many phenolic compounds in Periwinkle plant, using of activated charcoal in culture media is necessary for plant growth, its use in media is important because it has negative effect on adsorption of hormones and resulted in reducing the shoot proliferation and alkaloids production, so seems that concentration of 1 g/l activated charcoal is a appropriate amount to make shoot proliferation media.
گونه گیاهی Catharanthus roeus (L.) G. Don که عمدتا با نام پروانش ماداگاسکاری شناخته می شود گیاهی از خانواده آپوسیناسه می باشد که منشا آن مناطق حاره و گرمسیر مانند جنوب هند، اندونزی و ماداگاسکار گزارش شده اما امروزه در سراسر دنیا گسترش یافته است. این گیاه حاوی بیش از 130 نوع آلکالوئید ایندولی ترپنوئیدی (TIAs) می باشد که در میان آن ها، دو آلکالوئید دایمری وین بلاستین و وین کریستین دارای خاصیت ضد تومور بوده و برای درمان بسیاری از سرطان ها کاربرد دارند. اما در مقابل تقاضای بالا برای این داروها، مقدار آن‌ها در گیاه پروانش که تنها منبع آن نیز می‌باشد بسیار کم است. پیچیدگی و چند مرحله‌ای بودن مسیر سنتز این دو آلکالوئید و وجود مراکز کایرال چندگانه، تولید اختصاصی برخی پیش‌ماده‌های مسیر سنتز آن‌ها در بافت‌های تخصص یافته، اثر بخشی کمتر داروهای نیمه‌سنتزی نسبت به انواع طبیعی و تقاضای بالا برای این دو دارو از مهمترین دلایلی می‌باشند که توجه محققان را به استفاده از روش‌های بیوتکنولوژیک و کشت بافت برای افزایش تولید این آلکالوئیدهای حیاتی در گیاه جلب نموده است. در این پژوهش با هدف تعیین بهترین محیط کشت جهت ریزازدیادی و افزایش میزان آلکالوئیدهای ضد سرطان وین بلاستین و وین کریستین در گیاه پروانش، 25 ترکیب هورمونی برای تولید کالوس از ریزنمونه برگ، 7 تیمار برای باززایی کالوس ها و 30 محیط کشت برای باززایی مستقیم ریزنمونه گره در نظر گرفته شد. سپس آلکالوئیدهای وین بلاستین و وین کریستین در گیاهان باززا شده به روش ریز استخراج فاز مایع مبتنی بر فیبر توخالی (HF-LPME) استخراج و توسط کروماتوگرافی مایع جفت یونی آنالیز شدند. نتایج نشان داد که باززایی غیر مستقیم ریزنمونه برگ، به دلیل باززایی مشکل کالوس‌ها، احتمال ایجاد جهش و تعداد کم شاخه‌‌های تولید شده در این روش نسبت به باززایی مستقیم، روشی مناسب برای ریزازدیادی گیاه پروانش نمی باشد. اما استفاده از هورمون BAP در محیط کشت حاوی g/l 1 زغال فعال بهترین باززایی مستقیم ریزنمونه گره و تکثیر شاخه را نشان داد. همچنین با افزایش غلظت BAP و کاهش غلظت زغال فعال، مقدار آلکالوئیدهای وین بلاستین و وین کریستین افزایش یافت. بنابراین اگرچه به دلیل وجود ترکیبات فنلی فراوان در گیاه پروانش، استفاده از زغال فعال در محیط کشت برای رشد گیاه الزامی می باشد اما به دلیل اثر منفی آن در جذب هورمون ها و در نتیجه آن کاهش تکثیر شاخه و تولید آلکالوئیدها، مقدار مصرفی آن در محیط کشت مهم می باشد و به نظر می رسد غلظت g/l 1 زغال فعال مقدار مناسبی برای تهیه محیط کشت های تکثیر شاخه باشد. همچنین انتقال شاخه های باززا شده به محیط کشت حاوی NAA، سبب افزایش رشد طولی شاخه ها شد اما مقدار آلکالوئیدهای دایمری را کاهش داد. این کاهش غلظت در مورد آلکالوئید وین کریستین بیش از آلکالوئید وین بلاستین می باشد. در روش استخراج HF-LPME نیز بهترین استخراج آلکالوئیدها در اسید استیک 1/0مولار به عنوان فاز پذیرنده، 5/11:pH برای فاز دهنده و اسید فسفوریک 1/0 مولار برای استخراج عصاره گیاه انجام شد. به دلیل شویش همزمان آلکالوئیدهای دایمری و مونومرهای آن ها به نظر می رسد، استفاده از جفت یون منفی سدیم‌بوتان‌سولفونات (C 4 H 9 NaO 3 S) در بافر HPLC روش مناسب تری برای جداسازی آلکالوئیدهای وین بلاستین و وین کریستین می باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی