تأثیر تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی بر کالوس‌زایی و اندام‌زایی گیاه مورینگا (.Moringa oleifera L) و خصوصیات بیوشیمیایی کالوس‌های حاصل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی، دانشگاه محقق اردبیلی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، اردبیل، ایران.

2 نویسنده مسئول- استاد، دانشگاه محقق اردبیلی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، اردبیل، ایران

3 استاد، دانشگاه محقق اردبیلی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، اردبیل، ایران

4 استادیار‌‌، دانشگاه علوم پزشکی‌‌، واحد اردبیل، دانشکده داروسازی، گروه فارماسیوتیکس، اردبیل، ایران.

5 استادیار، دانشگاه علوم پزشکی‌، واحد اردبیل، دانشکده داروسازی، گروه فارماکوگنوزی‌، اردبیل، ایران

6 دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی، دانشگاه محقق اردبیلی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، اردبیل، ایران.

چکیده

هدف: گیاه مورینگا (. Moringa oleifera L) ‌‌عضوی از خانواده‌‌ی Moringaceae است که به دلیل داشتن ترکیبات شیمیایی دارویی قابل توجهی از جمله فلاونوئیدها، کومارین‌‌ها، کینون‌‌ها، ترکیبات فنلی و آلکالوئیدی شناخته می‌شود. در این پژوهش شرایط بهینه تولید بافت کالوس از ریزنمونه‌‌های برگ گیاه مورینگا و اندازه‌گیری ترکیبات بیوشیمیایی کالوس‌های حاصل بررسی شد.
مواد و روش‌ها: جهت تولید بافت کالوس ریزنمونه‌‌های برگ گیاه مورینگا روی محیط کشت MS حاوی تنظیم‌‌کننده‌‌های رشد گیاهی مختلف Kin یا BAP (صفر، 1/0 و 5/0 میلی گرم بر لیتر) به تنهایی و یا در ترکیب با 2,4-D یا NAA و یا IBA (هر یک در غلظت‌های صفر، 5/0، 1، 2 و 4 میلی گرم در لیتر) کشت شدند و درصد تولید بافت کالوس، ریشه و اندام هوایی و ترکیبات بیوشیمیایی حاصل (مقدار فلاونوئید کل و محتوای آنتوسیانین ) پس از 3 الی 4 هفته ثبت شدند.
نتایج: در این پژوهش درصد تولید بافت کالوس، ریشه و اندام هوایی حاصل از بافت کالوس و هم‌‌چنین وزن‌تر کالوس جمع‌‌آوری شده بین اکثر تیمارهای هورمونی و تیمار شاهد اختلاف معنی‌‌داری نشان داد. بهترین تیمار هورمونی از نظر درصد تولید بافت کالوس (100 درصد) مربوط به محیط کشت MS حاوی 2 میلی‌گرم در لیتر 2,4-D و 5/0 میلی‌گرم در لیتر BAP بود. هم‌‌چنین از نظر درصد تولید ریشه از بافت کالوس نیز بهترین (100 درصد) مربوط به محیط کشت‌‌های MS حاوی 2 یا 4 میلی‌گرم در لیتر NAA و 5/0 میلی‌گرم در لیتر BAP بود. محیط کشت محیط کشت‌های MS حاوی 1 میلی‌گرم در لیتر NAA و 5/0 میلی‌گرم در لیتر BAP بیشترین درصد تولید اندام هوایی از نمونه کالوس‌‌های گیاه مورینگا (53/30 درصد) را به خود اختصاص داد. هم‌‌چنین از نظر میزان ترکیبات بیوشیمیایی کالوس‌‌های حاصل نیز بین تیمارهای مختلف اختلاف معنی‌داری مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: طبق نتایج حاصل، استفاده از هورمون‌‌های گیاهی بر مقدار تولید بافت کالوس، تولید ریشه و اندام هوایی، و هم‌‌چنین خصوصیات بیوشیمیایی گیاه مورینگا اثر مثبتی داشت. به طوری که با استفاده از هورمون‌‌های BAP و2-4-D در محیط کشت MS حداکثر میزان وزن‌تر کالوس به‌دست آمد. جهت افزایش خواص آنتی‌اکسیدانی و ضدسرطانی، افزایش مقدار فلاونوئید و آنتوسیانین کالوس‌‌های گیاهی اهمیت بسزایی دارد، که در پژوهش حاضر، بیشترین میزان ترکیبات بیوشیمیایی به خصوص میزان فلاونوئید تام و محتوای آنتوسیانینی در کشت درون‌‌شیشه‌‌ای گیاه مورینگا با افزایش غلظت اکسین و سیتوکنین همراه بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of plant growth regulators on callus production and organogenesis of Moringa oleifera and the biochemical characteristics of the produced callus

نویسندگان [English]

  • Mehran Noruzpuor 1
  • Rasool Asghari Zakaria 2
  • Nasser Zare 3
  • Hossein Ali Ebrahimi 4
  • Hamed Parsa 5
  • Shima Bourang 6
1 Ph.D. Student, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Corresprending author – Professor, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 Professor, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
4 Assistant Professor, Department of Pharmaceutics, School of Pharmacy, Ardabil University of Medical Sciences, Ardabil, Iran
5 Assistant Professor, Department of Pharmacognosy, Faculty of Pharmacy, Ardabil. Iran
6 Ph.D. Student, of Agricultural Biotechnology, Department of plant genetics and production engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده [English]

Objective
Moringa oleifera L. belongs to the Moringaceae family and is known for its important medicinal chemicals, including flavonoids, coumarins, quinones, phenolic compounds, and alkaloids. This study focused on determining the best conditions for producing callus tissue from Moringa leaf explants and analyzing the biochemical compounds in the resulting calluses.
Materials and methods
Leaf explants of the Moringa plant were cultured on the MS medium with various plant growth regulators (Kin or BAP at 0, 0.1, and 0.5 mg/L) either alone or in combination with 2,4-D, NAA, or IBA (each at 0, 0.5, 1, 2, and 4 mg/L). The percentage of callus production, root, and shoot formation, as well as the biochemical compounds (total flavonoid and anthocyanin contents) of the resulting calli, were recorded after 4 weeks.
Results
This research revealed a significant difference between most hormonal treatments and the control treatment regarding the percentage of callus tissue production, roots, and shoots derived from callus tissue, as well as the fresh weight of the collected callus. The most effective hormonal treatment for callus tissue production (100%) was observed with the MS medium supplemented with 2 mg/L 2,4-D and 0.5 mg/L BAP. Also, the highest percentage of root production from callus tissue (100%) was associated with MS medium containing 2 or 4 mg/L NAA and 0.5 mg/L BAP. The MS medium supplemented with 1 mg/L NAA and 0.5 mg/L BAP exhibited the highest percentage (30.53%) of shoot production from M. oleifera callus. Furthermore, there was a significant difference among various treatments in terms of the biochemical compound contents of the resulting callus.
Conclusions
Based on the findings, the use of plant hormones had a positive impact on callus tissue production, as well as root and shoot production, and the biochemical characteristics of the Moringa plant. The maximum fresh weight of the callus was attained by utilizing BAP and 2-4-D in the MS medium. Enhancing the amount of flavonoid and anthocyanin in plant callus is crucial to boost the antioxidant and anticancer properties. In this study, the highest levels of biochemical compounds, particularly total flavonoid and anthocyanin content in the in vitro culture of M. oleifera L., were associated with increased concentrations of Auxin and Cytokinin.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biochemical compounds
  • Callus tissue
  • Cytokinin
  • Moringa
  • Plant growth regulators

مراجع

Abdelsayed EM, Medhat D, Mandour YM, et al. (2021) Niazimicin: A thiocarbamate glycoside from Moringa oleifera Lam. seeds with a novel neuroprotective activity. J Food Biochem 45, 13992.
Abdullah EN, Hassanein A, Salem J, Faheed F (2019) Some important aspects in Moringa oleifera Lam. micropropagation. Acta Agric Slov 113, 13-27.
Al-Hamidi A, Al-Hadedy S, Bashi A (2023a) Effect of 2,4-D and NAA in callus induction and differentiation from different explants of Moringa oleifera Lam. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing pp, 012091.
Al-Hamidi AOA, Bashi AZAK, Hadedy SHA (2023b) The response of Moringa oleifera Lam. nodes to multiply on MS and WPM media supplemented with different concentrations of BA and Kin. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing pp, 012120.
Al-Hussein FA, Almasoody MMM (2023) Effect of growth regulators (NAA and BA) on callus from Moringa oleifera Lam. In vitro. Ann For Res 66, 4489-4494.
Al-Rahbi BAA, Al-Sadi AM, Al-Harrasi MMA, et al. (2023) Effectiveness of endophytic and rhizospheric bacteria from Moringa spp. in controlling Pythium aphanidermatum damping-off of cabbage. Plants 12, 668.
Bhattacharya A, Tiwari P, Sahu PK, Kumar S (2018) A review of the phytochemical and pharmacological characteristics of Moringa oleifera. J Pharm Bioallied Sci 10, 181.
Bukar SM, Abba HM (2022) Macro-and Micropropagation of Moringa oleifera Lam (Moringaceae): A Mini Review. Asian J Plant Sci 4, 20-25.
Chang CC, Yang MH, Wen HM, Chern JC (2002). Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colometric methods. J Food Drug Anal 10(3), p. 3.
Dhakad AK, Ikram M, Sharma S, et al. (2019) Biological, nutritional, and therapeutic significance of Moringa oleifera Lam. Phytother Res 33, 2870-2903.
El-Banna H (2018) Callus iduction and differentiation for value medicinal plant (Moringa oleifera) in response to different explant types and growth regulators. J Plant Prod Sci 9, 403-408.
Evan NM, Wirdhatul M (2017) Induction of somatic embryogenesis Moringa oleifera Lam. with addition of various concentration naphtalene acetic acid (NAA) and kinetin in medium MS in-vitro. UI Proceedings on Science and Technology 1.
Fatima H, Perveen A, Quiser M (2016) Micropropagation to rescue endangered plant Moringa concanensis nimmo (moringaceae). Park J Bot 48, 291-294.
Firoozi B, Nasser Z, Sofalian O, Sheikhzade-Mosadegh P (2019) In vitro indirect somatic embryogenesis and secondary metabolites production in the saffron: emphasis on ultrasound and plant growth regulators. J Agric Sci 25, 1-10.
Gandji K, Chadare F, Idohou R, et al. (2018) Status and utilisation of Moringa oleifera Lam: A review. Afr Crop Sci J 26, 137-156.
Gomes G, Scortecci K (2021) Auxin and its role in plant development: structure, signalling, regulation and response mechanisms. Plant Biology 23, 894-904.
Islam Z, Islam S, Hossen F et al. (2021) Moringa oleifera is a prominent source of nutrients with potential health benefits. Int J Food Sci 12, 26-57.
Jamwal K, Bhattacharya S, Puri S (2018) Plant growth regulator mediated consequences of secondary metabolites in medicinal plants. J Appl Res Med 9, 26-38.
Javed R, Mohamed A, Yücesan B, et al. (2017) CuO nanoparticles significantly influence in vitro culture, steviol glycosides, and antioxidant activities of Stevia rebaudiana Bertoni. Plant Cell, Tissue Organ Cult 131, 611-620.
Khan N, Bano AM, Babar A (2020) Impacts of plant growth promoters and plant growth regulators on rainfed agriculture. PloS One 15, e0231426.
Kuete V (2017) Moringa oleifera. In: Medicinal spices and vegetables from Africa. Elsevier pp. 485-496.
Leljak-Levanić D, Mrvková M, Turečková V, et al. (2016) Hormonal and epigenetic regulation during embryogenic tissue habituation in Cucurbita pepo L. Plant Cell Rep 35, 77-89.
Li S-M, Zheng H-X, Zhang X-S, Sui N (2021) Cytokinins as central regulators during plant growth and stress response. Plant Cell Rep 40, 271-282.
Mok MC (2019) Cytokinins and plant development—an overview. Cytokinins, 155-166.
Muslihatin W, Jadid N, Puspitasari ID, Safitri CE (2017) Growth of vegetative explant Moringa oleifera on different composition of auxin and cytokinin and its synthetic seed germination. In: AIP Conference Proceedings. AIP Publishing.
Mustafa R, El-Naggar EB, Svajdlenka E, et al. (2021) Enhancement of phenolic content, antioxidant and cytotoxic activities of Moringa oleifera leaf and seed by suspension culture. Nat Prod Res 35, 5233-5237.
Nieves MC, Aspuria ET (2011) Callus induction in cotyledons of Moringa oleifera Lam. Philipp.  Agric Sci 94.
Noruzpuor M, Zare N, Asghari Zakaria R, Sheikhzade P (2022) Effects of benomyl and cytokinin on in vitro contamination and growth of Vaccinium arctostaphylos L. node explants.  IJMAPR, 38(1), 150-165. ‏
Oriabi AG (2016) Moringa oleifera in vitro culture and its application as anti-diabetic in alloxan induced diabetic albino mice. Int J Curr Microbiol App Sci 5, 43-49.
Phillips GC, Garda M (2019) Plant tissue culture media and practices: an overview. In Vitro Cell Dev Biol 55, 242-257.
Riyathong T, Dheeranupattana S, Palee J, Shank L (2010) Shoot multiplication and plant regeneration from in vitro cultures of drumstick tree (Moringa oleifera Lam.). In: The 8th international symposium on biocontrol and biotechnology King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang and Khon Kaen University, Nongkhai Campus, Thailand. pp. 99-104.
Saini RK, Sivanesan I, Keum Y-S (2016) Phytochemicals of Moringa oleifera: a review of their nutritional, therapeutic and industrial significance. 3 Biotech 6, 1-14.
Samarakoon S, Kandegama W (2020) Aphytogenic plant growth regulator from Moringa (Moringa oleifera) leaf extract. In: Молодежная наука-развитию агропромышленного комплекса. pp. 388-395.
Tungmunnithum D, Thongboonyou A, Pholboon A, Yangsabai A (2018) Flavonoids and other phenolic compounds from medicinal plants for pharmaceutical and medical aspects: An overview. Medicines 5, 93.
Wagner GJ, (1979) Content and vacuole/extravacuole distribution of neutral sugars, free amino acids, and anthocyanin in protoplasts. Plant Physiol 64(1), p. 88-93.
Zaid A, Mohammad F, Fariduddin Q (2020) Plant growth regulators improve growth, photosynthesis, mineral nutrient and antioxidant system under cadmium stress in menthol mint (Mentha arvensis L.). Physiol Mol Biol Plants 26, 25-39.
Zhang J, Pian R, Yang E, et al. (2020) In vitro induction and characterisation of tetraploid drumstick tree (Moringa oleifera Lam.). Open Life Sci 15, 840-847.
Zheng M, Yang H, Yang E, et al. (2022) Efficient in vitro shoot bud proliferation from cotyledonary nodes and apical buds of Moringa oleifera Lam. Ind Crops Prod 187, 115394.
Zulalia J, Tileye F (2019) Micropropagation of Moringa oleifera Lam. from shoot tip explants. Ethiop J Biol Sci 18, 139–152.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 16، شماره 2
خرداد 1403
صفحه 1-24

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار