بعضی متابولیت های ثانویه فقط در بافت های خاصی که به اصطلاح، تمایز مورفولوژیکی نشان می دهند، تجمع می یابند. به عنوان مثال روغن های ضروری در گیاه Mentha piperita در فلس های غده ای و مجاری ترشحی، شیرابه در گیاهانی نظیر Papaver somniferum در مجاری شیرابه ای، و آلکالوئیدهای توتون در ریشه ها تولید می شوند. بنابراین تجمع این فراورده ها فقط زمانی رخ می دهد که ساختارهای ویژه ای در کشت وجود داشته باشند.
علل عدم ترشح و تجمع یک متابولیت در سلول
به دلیل عدم تمایز بافت و اندام کشت شده، در اغلب کشت های کالوس و سوسپانسیون سلولی مقدار تولید متابولیت های ثانویه کم است. مثلا کالوس های ریشه زا در گیاه Atropa bellacdona قادر به تولید آلکالوئیدهای تروپانی نظیر آتروپین هستند، در حالیکه کالوس های تمایز نیافته از این توانایی برخوردار نیستند.
تنظیم پس خور (Feedback regulation):
برخی متابولیت های ثانویه در واکوئول ها تجمع می یابند و برخی دیگر در مکان دیگری در سلول تولید شده و تجمع می یابند. سپس از طریق سیستم واکوئولی و سایر راه ها به خارج از سلول ترشح شوند. عدم ترشح یک متابولیت و تجمع آن در سلول، تحت اثر مکانیسم های تنظیم پس خور (Feedback regulation)، به توقف بیوسنتز آن متابولیت منجر خواهد شد.
به طور کلی کشت های سوسپانسیون سلولی عادی، از بافت های با رشد سریع و ترد که از رشد مطلوب برخوردارند، و الزاما از قابلیت تولید متابولیت های ثانویه برخوردار نیستند، ایجاد می شوند. در اغلب موارد، این توانایی رشد سریع با تمایز بافتی و بیوشیمیایی اندک همراه است، بطوریکه اعتقاد بر این بود که سوسپانسیون های سلولی با رشد سریع در بیوراکتورها برای تولید متابولیت مناسب نیستند. اما اخیرا روشن شده است که تحت برخی شرایط کشت، درجات مختلفی از تمایز سلولی در کشت های سوسپانسیون سلولی رخ می دهد.
تولید متابولیت های ثانویه گیاهی در کشت های سلولی:
همانند میکروارگانیسم ها، تلاش هایی در زمینه بدست آوردن مواد شیمیایی از کشت های سوسپانسیون سلولی گیاهان عالی نیز صورت گرفته است. در این گیاهان از خاصیت تجمع مواد در سلول ها (بیوماس)، و با آزاد شدن آنها در محیط کشت استفاده شده است.
برای تولید متابولیت های ثانویه گیاهی در کشت های سلولی از دو روش کلی استفاده می شود:
۱- رشد سریع کشت های سوسپانسیون در حجم های زیاد:
- که متعاقبا برای تولید متابولیت های ثانویه دست ورزی می شوند. با ایجاد یک کشت سوسپانسیون سلولی و حفظ آن با تجدید کشت مکرر در همان محیط کشت گزینشی ناخود آگاه، اما منظم برای انتخاب آن سلول هایی که از سرعت رشد بیشتری در جمعیت ناهمگن برخوردار هستند، رخ می دهد و این امر به رشد هر چه سریعتر کشت منجر می شود. این کشت ها غالبا از سلول های مریستمی کوچک برخوردارند.
۲- رشد دادن و متعاقب آن غیر متحرک کردن سلول ها:
- که برای تولید فراورده ها در یک دوره طولانی مدت استفاده می شود.
شواهدی وجود دارد که نشان می دهد در بسیاری از موارد، در کشت های سلولی تمایز نیافته و برخوردار از رشد سریع، فرآورده های ثانویه گیاه طبیعی تولید نمی شود، بلکه تولید این مواد به درجه ای از تمایز مورفولوژیکی، یا بیولوژیکی، و رشد آهسته نیاز دارد. بنابراین جای تعجب ندارد که تولید و عملکرد متابولیت در کشت سلولی وابسته به عوامل متعددی است.
منبع: کتاب اصول بیوتکنولوژی گیاهی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، چاپ ششم.
دیدگاهتان را بنویسید