چكيده فارسي :
بادرشبويه (Dracocephalum moldavica L.) از تيره نعناعيان، يكي از گياهان دارويي ارزشمند محسوب ميشود كه به دليل برخورداري از متابوليتهاي ثانويهاي همچون رزمارينيك اسيد، واجد خواص آنتياكسيداني، ضدالتهابي و دارويي گسترده است. با توجه به اهميت افزايش بازده توليد اين تركيب، پژوهش حاضر با هدف القاي ريشههاي مويين در گياه بادرشبويه و ارتقاي سنتز رزمارينيك اسيد انجام گرفت. بدين منظور، سه سويه باكتري Msu ,A7 ) Agrobacterium rhizogenes و( C58 مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه سويه C58 با القاي 77 درصد ريشهدهي در نمونههاي برگي چهار هفتهاي، كارآمدترين سويه در القاي ريشههاي مويين بوده و بهترين زمان براي القا، 48 ساعت پس از تلقيح تعيين شد. بهمنظور رفع آلودگيهاي باكتريايي از نمونههاي تلقيحيافته، استفاده همزمان از دو آنتيبيوتيك سفاتوكسين و ريفامپيسين اثربخشترين رويكرد تشخيص داده شد. علاوه بر اين، محيط كشت ½ MS غنيشده با يك گرم بر ليتر ال-گلوتامين بهعنوان مطلوبترين محيط براي رشد و توسعه ريشههاي مويين شناسايي گرديد. در ادامه، جهت افزايش بيوسنتز رزمارينيك اسيد، ريشههاي مويين با اليسيتور متيلجاسمونات (MeJA) تيمار شدند. نتايج حاصل بيانگر آن بود كه تيمار مذكور طي 72 ساعت موجب افزايش حدود ششبرابري ميزان رزمارينيك اسيد 2400 mg/kg در برابر 500 mg/kg در نمونه شاهد گرديد. همچنين، فعاليت آنزيم كليدي فنيلآلانين آمونيالياز (PAL) در مسير بيوسنتزي رزمارينيك اسيد در نمونههاي تيمار شده تقريباً دو برابر افزايش يافت. برآيند نتايج اين مطالعه نشان ميدهد كه بهرهگيري از سويههاي كارآمد آگروباكتريوم، تعيين بازه زماني بهينه براي القا، بهكارگيري راهبردهاي مؤثر حذف آلودگي باكتريايي، انتخاب محيط كشت مناسب و استفاده از اليسيتور متيلجاسمونات ميتواند بهعنوان يك رويكرد بيوتكنولوژيك كارآمد جهت افزايش توليد رزمارينيك اسيد در بادرشبويه مدنظر قرار گيرد. يافتههاي حاضر ميتواند افقهاي جديدي را در توسعه فناوريهاي نوين توليد تركيبات دارويي در گياهان دارويي بگشايد. كلمات كليدي: بادرشبويه، ريشه مويين، آگروباكتريوم رايزوژنز، متيلجاسمونات، رزمارينيك اسيد، PAL، تركيبات ثانويه.
چكيده انگليسي :
Moldavian balm (Dracocephalum moldavica L.), belonging to the Lamiaceae family, is considered a valuable medicinal plant due to its secondary metabolites such as rosmarinic acid, which exhibit antioxidant, anti-inflammatory, and pharmacological properties. Given the importance of enhancing the production of this compound, the present study aimed to induce hairy roots in D. moldavica and improve rosmarinic acid biosynthesis. For this purpose, three strains of Agrobacterium rhizogenes (A7, Msu, and C58) were employed. The results showed that the C58 strain, with a 77% rooting rate in four-week-old leaf explants, was the most efficient for hairy root induction, and the optimal inoculation time was determined to be 48 hours. To eliminate bacterial contamination from the inoculated explants, the simultaneous application of cefotaxime and rifampicin was identified as the most effective approach. Moreover, ½ MS medium supplemented with 1 g/L L-glutamine was recognized as the most suitable medium for hairy root growth and development. To further increase rosmarinic acid biosynthesis, hairy roots were treated with the elicitor methyl jasmonate (MeJA). This treatment resulted in approximately a six-fold increase in rosmarinic acid content within 72 hours (2400 mg/kg compared to 500 mg/kg in the control). In addition, the activity of the key enzyme phenylalanine ammonia-lyase (PAL) in the rosmarinic acid biosynthetic pathway nearly doubled in the treated samples. Overall, the findings demonstrate that the use of efficient Agrobacterium strains, optimization of inoculation timing, effective decontamination strategies, appropriate culture medium selection, and application of methyl jasmonate as an elicitor can serve as a reliable biotechnological approach to enhance rosmarinic acid production in D. moldavica. These results may open new perspectives for the development of innovative technologies to produce pharmaceutical compounds in medicinal plants. Keywords: Dracocephalum moldavica, hairy roots, Agrobacterium rhizogenes, methyl jasmonate, rosmarinic acid, PAL, secondary metabolites
