Plant Process and Function

fa اثرات گرافن اکسید حاوی نانو ذرات سیلیسیوم دی‌اکسید بر روی برخی از متابولیت‌های ثانویه گیاه انجدان از طریق کشت کالوس Effects of graphene oxide incorporated with silicon dioxide on some secondary metabolites of Levisticum officinale Koch. through callus culture سایر موارد others پژوهشي Research با توجه به اهمیت روزافزون گیاهان دارویی‌، تولید متابولیتهای ثانویه دارویی از طریق کشت کالوس و استفاده از الیسیتورها از نظر زمانی و اقتصادی به صرفه است. این مطالعه به منظور بهینهسازی تولید کالوس درگیاه مرتعی - دارویی انجدان رومی (Levisticum officinale Koch.) و همچنین تأثیر الیسیتور نانوذره گرافن اکسید حاوی سیلیسیم دیاکسید (GO- SiO2) بر میزان متابولیتهای ثانویه و فعالیت آنتیاکسیدانی در شرایط درون شیشهای انجام گرفت. ریزنمونههای هیپوکوتیل جهت القای کالوس به محیطکشت موراشیگ و اسکوگ (MS تغییریافته) حاوی تنظیمکنندههای رشدی مختلف منتقل شدند. ترکیب رشدی 5/1 میلیگرم در لیتر توفوردی ( 2,4-D )+ 025/0 میلیگرم در لیتر نفتالین استیک اسید (NAA) + 5/0 میلیگرم در لیتر کاینتین (Kin) در محیطکشت موراشیگ و اسکوگ بهترین درصد تولید کالوس (%95) را نشان داد. جهت بررسی تأثیر الیسیتور بر روی میزان متابولیتهای ثانویه در کالوس، غلظتهای مختلف GO- SiO2 (صفر، 5، 10 و 20 میلیگرم در لیتر) به‌عنوان الیسیتور انتخاب شدند. نانو ذره انتخاب شده اثرات مثبت و تنظیمکننده‌ای بر میزان متابولیتهای ثانویه و فعالیت آنتیاکسیدانی در کالوس ایجاد نمود. بالاترین میزان محتوای کل فنل (26/47 میلیگرم گالیک اسید در گرم وزن تر)، محتوای کل فلاونوئید (06/28 میلیگرم کوئرستین در گرم وزن تر)، فعالیت آنتیاکسیدانی FRAP (096/0 میکرومول در گرم وزن عصاره)، در تیمار 10 میلیگرم در لیتر GO- SiO2 و بیشترین میزان محتوای فلاونول (18/8 میلیگرم کوئرستین در گرم وزن تر)، پراکسید هیدروژن H2O2 (09/5 میکرومول در گرم وزن تر) و محتوای کل آنتوسیانین (07/0 میکرومول در گرم وزن تر) در تیمار 20 میلیگرم در لیتر GO- SiO2 مشاهده شد. بیشترین میزان فعالیت کاروتنوئید (11/28 میکروگرم در گرم وزن تر) و کلروفیل (58/23 میکروگرم در گرم وزن تر) در تیمار GO- SiO2 با غلظت 5 میلیگرم در لیتر مشاهده شد. مطابق با نتایج حاصل از این مطالعه، اعمال نانو ذره گرافن اکسید با غلظت 10 میلیگرم در لیتر میتواند در تولید حداکثری ترکیبات کل فنولیک و فلاونوئیدی و همچنین افزایش فعالیت آنتیاکسیدانی از طریق کشت کالوس در گیاه ارزشمند انجدان مورد استفاده قرار گیرد.  Considering the importance of medicinal compounds in medicinal plant species, the production of secondary medicinal metabolites through callus cultivation and subsequent elicitation is economical and time-saving. Levisticum officinale Koch. is one of the valuable indigenous rangeland plants of Iran, which has many medicinal and industrial properties. This study was carried out to optimize callus induction and the effects of different concentrations of GO-SiO2 on the amounts of different secondary metabolites and antioxidant activity under callus culture. For callus induction, the hypocotyl explants were transferred to Murashige and Skoog (MS) culture medium containing different growth regulators. Analysis of variance showed that different plant growth regulators had a significant effect on The MS media supplemented with 1.5 mg/L 2,4-D + 0.025 mg/L (NAA) + 0.5 Kin showed the best percentage of callus production (95%). In order to investigate the effect of the elicitor on the amount of secondary metabolites in the callus, different concentrations of GO-SiO2 (0, 5, 10 and 20 mg/L) were chosen as elicitors. The selected nanoparticle showed positiveand stimulatory effects on the amount of secondary metabolites and antioxidant activity in the callus. The highest content for total phenolics (47.26 mg GAE/g FW), total flavonoids (28.06 mg QE/g FW) and antioxidant activity FRAP (0.096 μ mol /g extract) was observed under 10 mg/L of GO-SiO2. The highest contents for total flavonols (8.18 mg QE /g FW), H2O2 (5.09 μmol/g FW) and total anthocyanin (0.07 μmol/g FW) were observed under 20 mg/L GO-SiO2 treatment. The highest level of carotenoid content (28.11 mg/g FW) and chlorophyll (23.58 mg/g FW) were observed under 5 mg/ L GO-SiO2. The results of this study can be used to optimize the production of secondary medicinal metabolites in this valuable medicinal plant. According to the results of this study, the application of graphene oxide nanopaGO-SiO2 (10 mg/L) could be used for the highest production of total phenolics and flavonoids as well as increasing the antioxidant activity through callus culture in this valuable plant of Iran. آنتی‌اکسیدان, الیسیتور, فلاونوئید, محتوای کل فنل Antioxidants, Elicitor, Flavoniod, Total phenol content 321 336 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-225-7&slc_lang=fa&sid=1 Reihaneh Safary ریحانه صفری reyhan1377safary@gmail.com 100319475328460034084 100319475328460034084 No Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, 84156-83111, Isfahan, Iran گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران Pooran Golkar پوراندخت گلکار poorangolkar@gmail.com 100319475328460034085 100319475328460034085 Yes Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, 84156-83111, Isfahan, Iran گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران Mehdi Bazarganipour مهدی بازرگانی پور bazarganipour@iut.ac.ir 100319475328460034086 100319475328460034086 No 2 Research Institute for Nanotechnology and Advanced Materials, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran پژوهشکده نانو فناوری و مواد پیشرفته، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران