بررسی فعالیت ضدمیکروبی عصاره‏های بدست آمده از کالوس و سلول‌های کشت سوسپانسیون زیره سیاه در مقایسه با بذر آن و تاثیر نوع حلال و رقت عصاره بر این فعالیت

نوع مقاله: علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بیوتکنولوژی و به ‌نژادی گیاهی دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه بیوتکنولوژی و به‌‌نژادی گیاهی دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استادیار گروه بیوتکنولوژی مواد غذایی پژوهشکده علوم و صنایع غذایی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مقاومت‌ دارویی میکروارگانیزم‌ها سبب توجه بیشتر به گیاهان دارویی با عوارض جانبی کمتر شده است. اما برداشت بی‌رویه گیاهان دارویی محققان را به فکر گسترش تولید متابولیت‌های ضدمیکروبی در شرایط درون‌شیشه‌ای انداخته است. بنابراین در این تحقیق اثر مهارکنندگی رقت‏های مختلف عصاره‌های آبی، اتانولی، متانولی و اتری حاصل از کالوس، سلول‌های کشت سوسپانسیون و بذر زیره سیاه بر روی میکروارگانیزم‏های Staphylococcus aureus، Bacillus subtilis،Pseudomonas aeroginosa ، Escherichia coli، Klebsiella pneumoniae ، Aspergillus parasiticus و Candida albicans بررسی شد. نتایج نشان داد که عصاره‏های مختلف از خاصیت بازدارندگی بالایی برخور دارند و اثر مقدار رقت‏ عصاره‏ها بر مهار رشد میکروارگانیزم‌ها معنی‏دار است. اما در نوع عصاره و اثر متقابل این دو فاکتور (رقت‏ و نوع عصاره) اختلاف معنی‏داری مشاهده نشد. متفاوت بودن اثر ضد‏میکروبی عصاره‏ها به‏خاطر تفاوت در قدرت حلالیت مواد موثره موجود در آنها می‌باشد. با افزایش غلظت عصاره‏ها، اثر بازدارندگی آن‏ها افزایش یافت‏ به‏طوریکه عصاره رقیق نشده بیشترین اثر بازدارندگی را نشان داد. همچنین اثر بازدارندگی عصاره‌های حاصل از سلول و کالوس زیره سیاه بیشتر از عصاره‌های بذری است. نتایج بررسی ترکیبات عصاره‏ها با TLC نیز نشان داد که اسکوپولتین از خاصیت ضدمیکروبی برخودار است و به مقدار فراوان در کالوس و سلول‏های کشت سوسپانسیون زیره سیاه وجود دارد. بنابراین اثرات ضدمیکروبی عصاره‏های حاصل از کالوس و سلول‏ زیره سیاه را می‏توان، علی‏رغم کم بودن مقدار کومین‌آلدهید آن‏ها، به مقدار زیاد اسکوپولتین ارتباط داد. در نهایت استفاده از سیستم‌های کشت سلول گیاهی برای تولید متابولیت‌هایی با خاصیت ضدمیکروبی، از جمله اسکوپولتین، یک فناوری مناسب محسوب شده و می‌تواند جایگزینی مناسب برای داروهای شیمیایی متداول باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of antimicrobial activity of extracts obtained from callus and cell suspension culture of Bunium persicum compared to seed and effect of solvent and dilution of the extract on the activity

نویسندگان [English]

  • Sara Khosravinia 1
  • Abdolreza Bagheri 2
  • Seyed Mehdi Ziaratnia 3
1 Ph. D. Department of Biotechnology and Plant Breeding, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
2 Professor, Department of Biotechnology and Plant Breeding, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
3 Assistant Professor, Research Insititute of Food and Technology, Mashhad, Iran.
چکیده [English]

Incidence of resistance against antimicrobial drugs has led to the use of medicinal plants for treatment of infections. However, excessive harvesting of medicinal plants has led researchers to investigate the production of antibacterial compounds under in-vitro conditions. In this study, the inhibitory effects of different dilutions of aqueous, ethanol, methanol and ether extracts from callus, cell suspension cultures and seed of black zira were tested on microorganisms Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeroginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Aspergillus parasiticus and Candida albicans. The results showed that although different extracts showed strong antibacterial activity, there is significant difference between various dilutions of extracts. The difference in antibacterial effect of extracts is related to different solubility power of solvents for volatile compounds extraction. Also increasing the concentration of the extracts, increased their inhibitory effect as evidenced by the fact that the greatest inhibitory effect was seen when no dilution of the extract was carried out. Also antimicrobial effects of callus and cell extracts of black zira against microorganisms were higher than seed extracts. Investigation of extract components by TLC showed that the Scopoletin has antimicrobial activity and there is the high amount of it in the cells suspension culture and callus of black zira. Therefore it could be concluded that antimicrobial property of cells and callus extracts, despite low concentration of Cuminaldehyde, could be due to the high amount of Scopoletin. Thus the application of cell culture strategies for production of antibacterial compounds, as Scopoletin, is a favorable technology and such compounds could be suitable replacements for the usual chemical drugs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bunium persicum
  • Antimicrobial effect
  • Callus
  • Cell suspension culture
  • Scopoletin
Amiri H (2007) Antibacterial activity of essential oil and different extracs from Smyrnium cordifolium (Boiss) J. Pharm. Sci. Tabriz Univ. Med. Sci. 1: 15-19.

Bendahou M, Muselli A, Grignon-Dubois M, Benyoucef M, Desjobert JM, Bernardini A, Costa J (2008) Antimicrobial activity and chemical composition of Origanum glandulosum Desf. Essential oil and extract obtained by microwave extraction: Comparison with hydrodistillation. J. Food Chem. 106: 132-139.

Grover A, Bhandari BS, Rai N (2011) Antimicrobial activity of medicinal plants-Azadirachta indica, Allium cepa and Aloe vera. J. Pharm. Technol. Res. 3: 59-65.

Hajlaoui H, Mighri H, Noumi E, Snoussi N, Ksouri R, Bakhrou A (2010) Chemical composition and biological activities of Tunisian Cuminum cyminum essential oil: A high effectiveness against Vibrio spp. Food & Chem. Toxicol. 48: 86-92.

Hassanlo T, Rezazadeh SH, Rahnama H (2008) Hairy roots resource for production of compounds with medicinal value. J. Med. Arom. Plants 29: 1-17.

Khosravinia S, Ziaratnia SM, Bagheri A, Rajabzadeh G, Marashi SH (2012a) Comparison of Cuminaldehyde contents from cell suspension cultures and seeds of [Bunium persicum (Boiss.) B. Fedtsch.]. Not. Sci. Biol. 4: 49-54.

Khosravinia S, Ziaratnia SM, Bagheri A, Marashi SH (2012b) Isolation and identification of Scopoletin from cell suspension cultures of black zira (Bunium persicum). Crop Biotech. 2: 49-56.

Li H, Cai L, Chen Z (2012) Coumarin-derived fluorescent chemosensors. In: Wang W (ed) Advances in Chemical Sensors, 1rd Ed. Wiley, New York. pp 121-150.

Menghani E, Pareek A, Negi RS, Ojha C (2011) Search for antimicrobial potentials from certain Indian medicinal plants. Res. J. Med. Plant. 5: 295-301.

Mewis I, Smetanska IM, Muller CT, Ulrichs C (2011) Specific poly-phenolic compounds in cell culture of Vitis vinifera L. cv. Gamay Freaux. Appl. Biochem. Biotech. 2: 148-161.

Moghtader M, Iraj Mansori A, Salari H, Farahmand A (2009) Chemical composition and antimicrobial activity of the essential oil of Bunium persicum (Boiss.) seed. J. Med. & Arom. Plants.  25: 20-28.

Momeni L, Zamanzad B (2010) The antibacterial properties of Allium cepa (onion) and Zingiber officinale (ginger) extracts on Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli and Candida albicans isolated from vaginal specimens. J. Shahrekord Uni. Med. Sci. 11: 81-87.

Moosavian M, Siahpoosh A, Abbasi E, Darabi Far H (2010) The effects of hydro-ethanolic Albizzia lebbeck extract on enteric gram-negative and aerobic gram-positive bacilli. Arak Med. Uni. J. 13: 119-126

Neef H, Declercq P, Laekeman G (1995) Hypoglycaemic activity of selected European plants. Phytother. Res. J. 9: 45-48.

Rahman MA, Bari MA(2013) Antibacterial activity of cell suspension cultures of Castor (Ricinus communis L. cv. Roktima). Eur. J. Med. Plants. 3: 65-77.

Sekine T, Sugan O, Azizi M, Fujii Y (2007) Antifungal effect of volatile compounds from Buninum persicum and other species. J. Chem. Ecol. 33: 23-32.

Simoes-Gurgel CAS, Rocha LS, Cordeiro CRM, Gayer TC, Castro MGP, Coelho N, Albarello E, Mansur AC, Rosa P (2012) Antibacterial activity of field-grown plants, in vitro propagated plants, callus and cell suspension cultures of Cleome rosea. Pharm. Res. 5: 4-8.

Takashi I, Takeshi O (1991) High yield production of Anthraquinone by cell suspension culture of Crocus sativus (L.) Plant Biotechnol J. 8: 171-174.

Weinstine RA (2001) Controlling antimicrobial resistance in hospitals: Infection control and use of antibiotics. Emerg. Infect. Dis. 7: 188-192.

Yoga-Latha L, Darah I, Jain K, Sasidharan S (2011) Effects of Vernonia cinerea Less methanol extract on growth and morphogenesis of Candida albicans. Eur. Rev. for Med. and Pharmacol Sci. 15: 543-549.