بررسی تولید آرتمیزینین در کالوس و گیاه Artemisia aucheri Boiss. در برابر محرک‌های نوری و اشعه UV در محیط آزمایشگاهی

محورهای موضوعی : فیتوشیمی

زهره بختیاری ¹ , غلامرضا اصغری ² , شکوفه انتشاری ³ , نگین مهدی نژاد ⁴ , محمدعلی شریعتی ⁵

1 - کارشناس پژوهشی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران.
2 - استاد، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران.
3 - ددانشیار ،گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور اصفهان، اصفهان، ایران.
4 - 4کارشناس‌ارشد علوم گیاهی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران
5 - پژو5کارشناس‌ارشد صنایع غذایی، پژوهشگر دانشگاه اورئال روسیه.

تاریخ دریافت : 1395/02/26 تاریخ پذیرش : 1395/08/19 تاریخ انتشار : 1395/09/11

کلید واژه: اشعه UV, : آرتمیزینین, تیمار نوری, درمنه کوهی (Artemisia aucheri), محرک‌های نوری,

چکیده مقاله :

آرتمیزینین یکی از داروهای مهم برای درمان مالاریا می‌باشد که سنتز شیمیایی این ماده بسیار پیچیده و پر هزینه است.گیاه Artemisia aucheri Boiss. دارای ژن‌های تولید کننده آرتمیزینین می‌باشد ولی این ژن‌ها غیرفعال می‌باشند. هدف از این پژوهش بررسی احتمال فعال سازی ژن‌های تولید کننده این ماده با استفاده از اعمال محرک‌های مختلف نوری می‌باشد. لذا برای کشت بافت از محیط کشت MS فاقد تنظیم کننده‌های رشد گیاهی استفاده شد. دانه رست‌ها و کالوس‌ها در شرایط سترون و دمای 25±ºC قرار گرفته و در معرض تیمارهای مختلف نوری و تابش UV-B قرار داده شدند. گروه شاهد نیز در شرایط نوری مشابه نور خورشید قرار گرفتند. کالوس‌ها به‌مدت 5 ماه، هر سه هفته یکبار واکشت شدند. برای تعیین وجود آرتمیزینین در عصارهای دی کلرومتانولی استخراج شده از نمونه‌ها از روش کروماتوگرافی لایه نازک استفاده شد. بررسی نتایج به دست آمده نشان داد که در دانه رست‌های قرار گرفته در معرض تابش نور با شدت 3000 لوکس، آرتمیزینین تولید شده است. همچنین تولید این ماده در کالوس‌ها و دانه رست‌های قرار گرفته در معرض تابش UV-B نیز مشاهده گردید. با توجه به اینکه در این پژوهش برای اولین بار تولید آرتمیزینین در گیاه Artemisia aucheri Boiss. براساس سنجش‌های کیفی TLC گزارش می‌شود، انجام آزمایش‌های دقیق تر و بیشتر در این زمینه جهت انجام سنجش‌های کمی ضروری می‌باشد.

چکیده انگلیسی:

Artemisinin is an important medicine for Malaria which has very difficult and expensive chemical synthesis process. Artemisia aucheri Boiss. is very abundant in Iran which  has inactive artemisinin biosynthesis genes. The purpose of the current study is to activate artemisinin biosynthesis genes using various light stimulus. Murashing and Skoog (MS) solid medium was used for tissue culture without plant growth regulators. Plants seedling and callus were placed under sterile condition at 25±ºC and exposed to different light treatment and UV irradiation. The control group was located under light condition similar to the sunlight. Plant callus was subculture per 3 weeks for 5 months. The thin layer chromatography (TLC) was used to determine of artemisinin in the dichloromethanolic extracts of plant or callus. The results were showed that the artemisinin produced in the 3000 lux treated seedling and callus that were exposed to UV-B 340nm irradiation. The production of artemisinin in Artemisia aucheri Boiss.is reported based on the qualitative evaluations (TLC). Conducting a bigger number and more accurate experiments are necessary in this field regarding quantitative measurements.

منابع و مأخذ:

1. Aftab, T., Khan, M.M., Naeem, M., Idrees, M., Siddiqi, T.O. and Varshney, L. 2014. Effect of irradiated sodium alginate and phosphorus on biomass and Artemisinin production in Artemisia annua. Carbohydrate Polymers Journal, 110: 396-404.


2. Asghari, G., yosefi ,M. and Mehdinezhad ,N. 2015. Effect of hormones, salicylic acid, chitosan on phenolic compounds in Artemisia aucheri in vitro. Journal of Plant Process and Function, 3(10): 93-100.


3. Bora, K.S. and Sharma, A. 2011. The genus Artemisia: a comprehensive review. Pharm Biology Journal, 49(1): 101-109.


4. Brown, G.D. 2010.The biosynthesis of Artemisinin (Qinghaosu) and the phytochemistry of Artemisia annua L. Molecules Journal, 15(11): 7603-7698.


5. Covello, P.S. 2008. Making Artemisinin. Phytochemistry, 69(17): 2881-2885.


6. Ehsanpoor, A. 2003. Cell culture and plant tissue. Publications the University Jahad, Isfahan, 545p.


7. Favero, F., Grando, R., Nonato, F.R., Sousa, I.M., Queiroz, N.C., Longato, G.B. and Foglio, M.A. 2014. Artemisia annua L. evidence of sesquiterpene lactones' fraction antinociceptive activity. BMC Complementary and Alternative Medicine. 14: 266-278.


8. Fulzele1, D.P. and Heble1, M.R. 2006. Tissue cultures of Artemisia annua: organogenesis and artemisinin production. International Journal of Phytotherapy Research, 5(4): 149-153.


9. Gharehmatrossian, S.A. 2012. Antioxidant activities and cytotoxic effects of whole plant and isolated culture of Artemisia aucheri Boiss. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research, 5(4): 95-98.


10. Haynes, R.K. 2006. From artemisinin to new artemisinin antimalarials: biosynthesis, extraction old and new derivatives stereochemistry and medicinal chemistry requirements. Current Topics in Medicinal Chemistry Journal, 6(5): 509-537.


11. Ho, W.E., Peh, H.Y., Chan, T.K. and Wong, W.S. 2014. Artemisinins: pharmacological actions beyond anti-malarial. Pharmacology and  Therapeutics Journal, 142(1): 126-139.


12. Jafari Dinani, N., Madani, H., Naderi, G.H.A. and Mahzuni, P. 2009. Effect of Artemisia aucheri on regression of Atherosclerotic plaque in rabbits. Journal of Medicinal Plants, 4(29): 72-79.


13. Khangholil, S. and Rezaeinodehi, A. 2008. Effect of drying temperature on essential oil content and composition of sweet wormwood (Artemisia annua) growing wild in Iran. Pakestan Journal Biology Sciences, 11(6): 934-937.


14. Lee, S. 2007. Artemisinin promising lead natural product for various drug developments. Mini Reviw Medical Chemistry, 7(4): 411-422.


15. Li, W., Liu, X., Ajmalkhan, M. and Yamaguchi, S. 2005. The effect of plant growth regulators, nitric oxide, nitrate, nitrite and light on the germination of dimorphic seeds of Suaeda salsa under saline conditions. Journal Plant Research, 118(3): 207-214.


16. Liu, C.Z., Zhou, H.Y. and Zhao, Y. 2007. An effective method for fast determination of artemisinin in Artemisia annua L. by high performance liquid chromatography with evaporative light scattering detection. Analytica Chimica Acta, 581(2): 298-302.


17. Mardani, H., Sekine, T., Azizi, M., Mishyna, M. and Fujii, Y. 2015. Identification of safranal as the main allelochemical from saffron (Crocus sativus). Natural product communications, 10(5):775-7.


18. Meshnick, S.R., Taylor, T.E. and Kamchonwongpaisan, S. 1996. Artemisinin and the antimalarial endoperoxides: from herbal remedy to targeted chemotherapy. Microbiological Reviews Journal, 60(2): 301-315.


19. Movaseghi, Sh. 2013. The effect of gamma rays on the production of artemisinin in the plant Artemisia aucheri Boiss. (Master Thesis), Isfahan uversity, Isfahan.


20. Pan, W.S., Zheng, L.P., Tian, H., Li, W.Y. and Wang, J.W. 2014. Transcriptome responses involved in artemisinin production in Artemisia annua L. under UV-B radiation. Journal Photochemistry Photobiology, 140:292-300.


21. Shahbazfar, A.A., Zare, P., Mohammadpour, H. and Tayefi-Nasrabadi, H. 2012. Effects of different concentrations of artemisinin and artemisinin-iron combination treatment on Madin Darby Canine Kidney (MDCK) cells. Interdisciption Toxicology, 5(1):30-37.


22. Takatani-Nakase, T. 2014. Artemisinin: a natural product for fighting against cancer. Nihon Yakurigaku Zasshi, 143(2): 61-64.


23. Thu, B.T., Van Minh, T., Lim, B.P. and Keng, C.L. 2011. Effects of environmental factors on growth and artemisinin content of Artemisia annua L. Tropical Life Science Research, 22(2): 37-43.


24. Wang, Y., Huang, Z., Wang, L., Meng, S., Fan, Y., Chen, T. and Wang, C. 2011. The anti-malarial artemisinin inhibits pro-inflammatory cytokines via the NF-kappa B canonical signaling pathway in PMA-induced THP-1 monocytes. International Journal of Molecular Medicine, 27(2): 233-241.


25. Watts, G. 2015. Nobel awarded to discoverers of ivermectin and artemisinin. Biochemistry medical journal, 351:53-52.


26. Wellmann, E. 1975. A quantitative analysis of the light effect on flavonoid synthesis in plant cell and tissue cultures. Planta Medica, 1(2): 107-111.


27. Zhang, L., Jing, F., Wang, G. and Tang, K. 2009. Development of transgenic Artemisia annua (Chinese wormwood) plants with an enhanced content of artemisininan effective anti-malarial drug by hairpin-RNA-mediated gene silencing. Biotechnology and Applied Biochemistry Journal, 52(3): 199-207.


28. Ziyaee, H.A.M., Abdollahi, F. and Shabankhani, B. 2006. Effects of methanol extract of Artemisia, Thyme and on Trichomonas vaginalis in vitro. University of Medical Sciences Gorgan, 1(8): 34-38.


29. Yazdani, N., 2008. Molecular identification amorphous genes DNA synthase involved in the biosynthesiArtemisinin in different species in Iran. Agricultural Biotechnology (Master's thesis), Iran, Tehran.