۱- سیستم یک مرحله ای و دو مرحله ای تولید متابولیت های ثانویه
-
سیستم دو مرحله ای
تولید متابولیت های ثانویه با استفاده از سیستم یک مرحله ای و یا دو مرحله ای امکان پذیر است. در سیستم دو مرحله ای، مرحله اول شامل رشد سلول ها در یک محیط کشت استاندارد و مرحله دوم شامل انتقال این سلول ها به یک محیط کشت تولیدی مناسب برای بیوسنتز فراورده ثانویه می باشد.
-
سیستم یک مرحله ای:
در سیستم تک مرحله ای، دو مرحله رشد و تولید، با هم تلفیق شده اند.
۲- تغییر محیط کشت جهت سنتز متابولیت های ثانویه
تغییر در ترکیب مواد مغذی محیط کشت تولید، اثرات قابل توجهی بر سنتز متابولیت های ثانویه ایجاد می نماید:
- در کشت سلول های گیاه Morinda citrifolia هنگامی که غلظت فسفر به ۵ میلی گرم بر لیتر افزایش یافت، افزایشی معادل ۵۰ درصد در تجمع آنتراکنون رخ داد.
- در کشت های سوسپانسیونی گیاه Cathurants roseus، زمانیکه سلول ها به یک محیط کشت فاقد فسفات منتقل شدند، فراورده هایی نظیر تریپتامین و آلکالوئیدهای ایندولی به حداکثر مقدار ممکن تجمع یافت.
- آزمایشات نشان داده است که کشت های کالوس L . erythrorhizon در محیط کشت لاینسمایر-اسکوگ (LS) تکمیل شده با ۱ میکرومول ایندول استیک اسید و ۱۰ میکرومول کینتین، قادر به تولید شیکونین می باشند.
هیچ یک از مشتقات شیکونین در کشت های سوسپانسیون سلولی رشد یافته در محیط کشت LS که برای رشد سلول مناسب است، مشاهده نمی گردد. در حالیکه محیط کشت رایت، باعث ترغیب تولید مشتقات شیکونین می شود، اما رشد سلولی قابل ملاحظه ای در این محیط کشت مشاهده نمی گردد. پس از تعیین مقادیر بهینه مواد مغذی، به عنوان مثال نیترات به مقدار ۶/۷ میکرومول، مس به مقدار ۱/۶ میکرومول و سولفات به مقدار ۱۳/۵ میکرومول و همچنین مقدار بهینه ترکیبات آلی ضروری، محیط کشتی به دست آمد که تولید شیکونین را تا ۱۳ برابر افزایش داد.
۳- استفاده از منبع کربن در محیط کشت سلولی
ساکارز عموما به عنوان منبع کربن و انرژی استفاده می شود و منجر به میزان رشد مطلوبی در کشت های سلولی گیاهی میشود. از مانوز، گالاکتوز، گلوکز و رافینوز نیز بجای ساکارز استفاده شده است. ماهیت و غلظت قند مورد استفاده، عملکرد محصولات ثانویه را متأثر می سازد.
۴- استفاده از تنظیم کننده های رشد در محیط کشت سلولی
نوع و غلظت مواد هورمونی احتمالا یکی از مهمترین عوامل مؤثر بر قابلیت سنتز متابولیت های ثانویه توسط سلول های کشت سوسپانسیونی است. برای مثال هورمون توفوردی که هم تقسیم سلولی و هم حجیم شدن سلول را تحریک می نماید، می تواند اثر بازدارنده قابل ملاحظه ای بر سنتز متابولیت های ثانویه داشته باشد.
برای تأثیر مطلوب بر فرایند سنتز فراورده های ثانویه، گستره ای از ترکیبات و غلظت های مختلف هورمونی بایستی مورد بررسی قرار گیرد. به عنوان مثال، تولید نیکوتین در کشت سلول های توتون در یک سیستم دو مرحله ای به بهترین نحو صورت می گیرد. فاز رشد در محیط کشت MS که حاوی ۱۰ مول NAA و ۱۰ مول KIN می باشد، حمایت و پشتیبانی می شود. در حالیکه فاز تولید در محیط کشت MS که میزان تنظیم کننده های رشدی فوق در آن کاهش یافته (۱۰۶مول NAA و ۱۰۷ مول KIN) و کازئین هیدرولیزات نیز از محیط کشت حذف گردیده است، صورت می گیرد.
pH -5 محیط کشت
ظرفیت بافری محیط کشت های بافت گیاهی غالبا بسیار کم است که این امر موجب تغییر pH محیط کشت می شود. بنابراین، بافرهای بیولوژیکی مانند HEPES و MES به غلظت تقریبی ۱۰۰ میکرومول به محیط کشت افزوده می شوند. افزودنی های دیگر از جمله کازئین هیدرولیزات نیز می توانند به عنوان بافر عمل نمایند.
منبع: کتاب اصول بیوتکنولوژی گیاهی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، چاپ ششم.
دیدگاهتان را بنویسید