[ فردا را به امروز می آوریم ]
  • آخرین شماره ۱۶۵۵
  • دوره جدید

تولید متابولیت‌های ارزشمند ثانویه گیاهی از طریق زیست فناوری، روزنامه شیراز نوین

چکیده:
مطالعات درمورد متابولیت‌های ثانویه گیاهی در ۵۰ سال گذشته در حال افزایش بوده است. این مولکول‌ها در سازگاری گیاه به محیط نقش مهمی دارند و به عنوان قسمت دارویی گیاه کاربرد دارند. کشت سلول گیاهی که در اواخر دهه ۱۹۶۰ معرفی شد، ابزاری ارزشمند برای مطالعه و تولید متابولیت‌های ثانویه است. روش‌های متفاوتی با استفاده از روش درون آزمایشگاهی به منظور بهبود تولید اجزای گیاهی ثانویه به طور گسترده‌ای مطالعه شدند. کشت سلول‌های تمایز نیافته به طور عمده ای مطالعه شد و همچنین علاقه فراوانی به ریشه‌های مویی و سایر ارگان‌های گیاهی نشان داده شد.
مقدمه:
کشت سلول و بافت گیاهی استفاده از بیورآکتورها را ممکن می‌سازد. علی‌رغم تمام تلاش‌ها در ۳۰ سال گذشته در زمینه بیوتکنولوژی گیاهی موفقیت‌های تجاری اندکی برای تولید اجزای ثانویه ارزشمند به دست آمده است. در مقایسه با سایر روش‌های بیوتکنولوژی نظیر کشت سلول پستانداران و میکروارگانیسم‌ها دلیل این پیشرفت اندک این است که اطلاعات کمی درمورد مسیرهای زیستی وجود دارد و تجهیزات مناسب اندکی وجود دارد (۹). اخیراً ظهور تکنولوژی DNA نوترکیب دریچه ای جدید را گشوده است که این امکان را فراهم می‌کند که مستقیماً بیاتر ژن‌های مرتبط با بیوسنتز را تغییر دهیم. در حال می‌توانیم بیان ژن‌های مرتبط با مسیرهای زیستی که منجر به متابولیت‌های ثانویه گیاهی می‌شود را چند برابر کنیم. پروژه‌های تحقیقاتی فراوانی در حال حاضر انجام می‌شود که می‌تواند آینده درخشانی را درمورد مهندسی متابولیت‌های گیاهی فراهم کند. [۹]
صدها سال شیمی و زیست شناسی مدرن نقش متابولیت‌های اولیه را در فرایند‌های پایه زیستی نظیر تقسیم سلول، رشد، تنفس و تولید مثل را نشان داده است. در زیست شناسی مفهوم متابولیت‌های ثانویه به کوزل ربط داده می‌شود. او اولین کسی بود که این متابولیت‌ها را متفاوت از متابولیت‌های اولیه تعریف کرد. ۳۰ سال بعد یک گام مهم توسط سز اپک برداشته شد که یک شماره کامل از سری بیوشیمی گیاهی خود را به آنچه او فرآورده نهایی خواند، اختصاص داد. مطابق با نظر او این تولیدات می‌توانند به خوبی از متابولیسم نیتروژن حاصل شوند. در طی فرایندی که او آن را ثانویه خواند، در مقایسه با مولکول‌های اصلی که در گیاه وجود دارند، این متابولیت‌های ثانویه با فراوانی کم آنها که عموماً کمتر از 1 درصد کل کربن یا ذخیره ای است که در یک سلول یا ارگان وجود دارد، معرفی شدند. در اواسط قرن بیستم بهبود تکنیک‌های تجزیه ای نظیر کروماتوگرافی باعث شد تعداد بیشتری از این مولکول‌ها کشف شود. کروماتوگروفی روی کاغذ مشخص کرد اغلب این مولکول‌ها رنگدانه هستند، هرچند شواهد دیگر نشان می‌دهد چنین اجزای ثانویه ای در زندگی گیاه همانطور که توسط سزاپک به عنوان فرآوردهای نهایی گزارش شدند به طور گسترده ای مرموز مشخص نشده هستند. [۸]
با بهبود روش‌های بیوشیمیایی و ظهور زیست شناسی مولکولی، به‌طور واضحی نشان داده شده است که تولیدات ثانویه نقش مهمی در سازگاری گیاهان به محیط بازی می‌کنند. این مولکول‌ها با واکنشی که بین گیاه و اکوسیستم برقرار می‌کنند، عموماً به شایستگی گیاه مربوط می‌شوند. آنها به عنوان آنتی‌بیوتیک، ضدقارچ و ضدویروس شرح داده می‌شوند و بنابراین قادر هستند که گیاه را از پاتوژن‌ها مراقبت کنند و همچنین گیاه را از آللوپاتی (مسمومیت) سایر گیاهان حفظ کنند. علاوه بر این این مولکول‌ها جاذب مهمی برای UV هستند؛ بنابراین از آسیب برگ توسط نور جلوگیری می‌کنند. این عناصر همچنین روی حیوانات و حشرات تأثیر می‌گذارند و باعث محافظت گیاه در برابر این مهاجمان می‌شوند. [1و ۵]
عناصر ثانویه گیاهی معمولاً طبق مسیر بیوسنتز آنها تقسیم بندی می‌شوند. ۳ خانواده بزرگ از این متابولیت‌ها وجود دارند: فنولیک‌ها، ترپن‌ها و استروئیدها و آلکالوئیدها. یک مثال خوب از متابولیت‌های عمده فنولیک‌ها هستند؛ به‌خاطر اینکه این مولکول‌ها در تمام گیاهان عالی مشترک هستند. با وجود این سایر اجزا نظیر آلکالوئیدها به‌طور نامنظم در رده گیاهی پخش شده اند و در جنس‌ها و گونه‌های گیاهی تخصصی‌تر هستند. این توزیع ظریف اجزای ثانویه پایه طبقه بندی شیمیایی و اکولوژی شیمی است. به‌خاطر فعالیت‌های بیولوژیک گسترده متابولیت‌های ثانویه گیاهی به‌طور گسترده ای برای سال‌ها در طب سنتی به کار گرفته می‌شد. این روزها، این متابولیت‌ها شامل عناصر ارزنده ای مانند فارماسوتیک‌ها، کاسمیت‌ها و مواد شیمیایی ظریف هستند. بررسی‌های اخیر نشان می‌دهد که در کشورهای غربی جایی که شیمی پایه صنعت فارماسیتو کال است، ۲۵ درصد از مولکول‌های مورد استفاده از منبع طبیعی گیاهی بوده است. یک مثال خوب آسپرین است (استیل سالیسیلات) که از سالیسیلات مشتق می‌شود. این مولکول می‌تواند از گیاهان زیادی جداسازی شود. تولید متابولیت‌های ثانویه برای سالیان متمادی با کاشت گیاهان دارویی صورت می‌گرفته است. اما برخی گیاهان در خارج از اکوسیستم خود قابل کاشت و زرع نیستند و نمی‌توانند در خارج محیط طبیعی محلی خود کاشت شوند؛ چون به پاتوژن‌ها حساس می‌شوند. این موضوع باعث شد تا دانشمندان و بیوتکنولوژیست‌ها به سمت کشت سلول، بافت و اندام گیاهی به عنوان راهی مناسب و جایگزین برای تولید متابولیت‌های ثانویه گیاهی بروند. [۶]
داریوش حسینی، دبیر زیست‌شناسی ناحیه 4 شیراز

 

تاکنون نظری برای این خبر ثبت نشده است!
ثبت نظر جدید
نام و نام خانوادگی  

آدرس ایمیل    

متن نظر  

کد امنیتی