Induction of hairy roots and an inc

Induction of hairy roots and an increased production of plumbagin have been reported in P. zeylanica (Verma et al. 2002) and also in the same species (Gangopadhyay et al. 2008). Growth kinetics of hairy roots in P. zeylanica recorded 2.5 times higher amounts of plumbagin (fresh hairy roots) after 6 weeks of culture than that of untransformed control roots of the same age. Gangopadhyay et al. (2008) noticed an accumulation of 7.8 mg g–1 (0.78%) plumbagin from hairy roots of P. indica. In the present study, the root line R5 (without elicitation yielded 1.09 % DW plumbagin and was higher than that previously documented in P. indica (Gangopadhyay et al. 2008; Satheeshkumar et al. 2009).
Enhancement of metabolic flux and high biosynthesis of secondary metabolites through elicitation, abiotic as well as biotic, in plant cell culture systems has been emphasized (Ruiz-May et al. 2009; Shinde et al. 2009; Udomsuk et al. 2011). Komaraiah et al. (2003) obtained the highest yield (92.13 mg g–1) of plumbagin from cell suspension culture through immobilization and elicitation (using chitosan) with in situ product removal. But, the production of plumbagin by elicitation of cell cultures of P. rosea with chitosan alone and combination of immobilization and elicitation was 28.94 and 36.17 mg g–1, respectively. The potential of methyl jasmonate as a key signaling compound in the process of elicitation leading to the accumulation of several secondary metabolites from hairy roots has been documented: lignan from Linum tauricum (Ionkova 2009), terpene indole alkaloids from Catharanthus roseus (Ruiz-May et al. 2009), and alkamide from Echinacea spp. (Romero et al. 2009). In the present study, elicitation with MJ facilitated the highest yield of plumbagin. MJ is also exemplified as messengers in signal transduction chains of different pathways of biosynthesis and activation of secondary metabolites and enzymes, which partake in plant stress response (Pieterse et al. 2001). MJ is reported to induce the accumulation of terpene indole alkaloids by turning on the transcription of several genes involved in their biosynthesis (Lee-Parsons et al. 2004). As noted in Catharanthus roseus (Van der Fits and Memelink 2000), the high level accumulation of plumbagin may result from the induction of early MJ-responsive transcriptional regulators of the ORCAS’ transcription factors. Easy transport of exogenous MJ through the phloem as demonstrated in Nicotiana sylvestris (Zhang and Baldwin 1997) may also be one of the reasons for the efficacy of high plumbagin yield in the present study. Up-regulation of biosynthetic gene expression, oxidation, and conjugation of polyamines by MJ has also been reported (Biondi et al. 2001). Though acetylsalicylic acid was inferior to MJ in plumbagin production, 100 mM acetylsalicylic acid enabled the production of 3.5 times that of roots not subjected to elicitation. The efficacy of salicylic acid in secondary metabolite accumulation has been accomplished in Psoralea corylifolia (Shinde et al. 2009). Hairy root induction and elicitation with MJ in the present study proves an efficient strategy for the production of plumbagin compared to that of the previous reports. Transgenic plant regeneration occurred spontaneously on growth regulator-free media; however, high-frequency plant regeneration was accomplished through indirect organogenesis. Development of transformed plants from hairy roots in this species has been reported either spontaneously (Gangopadhyay et al. 2008) or by induction of plant growth regulators (Satheeskumar et al. 2009). In the present study, the transgenic plants regenerated both spontaneously and induced initially showed stunted shoots and wrinkled leaves as previously documented (Satheeskumar et al. 2009). Similar to this observation, transgenic plantlets with shortened internodes compared to wildtype plants has also been reported in Rehmannia glutinosa (Zhou et al. 2009). Satheeshkumar et al. (2009) has accomplished different morphovariants through plant regeneration from hairy roots of P. rosea. Though the present study also showed the formation of shoots with abnormal morphology, the shoots in the subsequent culture regained the normal growth status similar to the control plants in vitro. Accordingly, the shoots with difference in plant architecture upon transplantation grew normally after establishment. Further, very recently, Bettini et al. (2010) proved the effect of A. rhizogenes rolC gene on plant architecture (shortening of internodes) and auxin and abscisic acid levels by inserting rolC gene into tomato through A. tumefaciens. They noticed a significant reduction of indole-3-acetic acid levels in the shoot apical region of the transgenic clone rolC3 in comparison with both the control and the clone rolC1. Considering their conclusion and the resuming of normal growth of the plants in subsequent cultures (particularly on medium with BA and an auxin) as well as in field-established plants, the change in plant architecture by the insertion of rolC gene may be due to a temporary hormonal imbalance that interferes with the common factors modulating plant growth. In the present study, elicitation of hairy roots cultures of P. indica enabled optimized production of plumbagin. The regulatory steps in plumbagin biosynthetic pathway remain unraveled. MJ as an elicitor open the possibilities to study the biosynthetic pathway leading to plumbagin synthesis.

Kết quả (Việt) 1:

Cảm ứng của lông rễ và một gia tăng sản xuất của plumbagin đã được báo cáo trong P. zeylanica (Verma et al. 2002) và cũng có thể trong cùng một loài (Gangopadhyay et al 2008). Tăng trưởng động học của lông rễ trong P. zeylanica ghi 2,5 lần số tiền cao hơn của plumbagin (tươi lông rễ) sau 6 tuần văn hóa hơn kiểm soát untransformed rễ của cùng lứa tuổi. Gangopadhyay et al. (2008) nhận thấy một tích tụ của 7.8 mg g-1 (0,78%) plumbagin từ lông rễ của P. indica. Trong nghiên cứu hiện nay, gốc dòng R5 (mà không có elicitation mang lại 1,09% DW plumbagin và cao hơn so với trước đây tài liệu trong P. indica (Gangopadhyay et al. 2008; Satheeshkumar et al. năm 2009).Enhancement of metabolic flux and high biosynthesis of secondary metabolites through elicitation, abiotic as well as biotic, in plant cell culture systems has been emphasized (Ruiz-May et al. 2009; Shinde et al. 2009; Udomsuk et al. 2011). Komaraiah et al. (2003) obtained the highest yield (92.13 mg g–1) of plumbagin from cell suspension culture through immobilization and elicitation (using chitosan) with in situ product removal. But, the production of plumbagin by elicitation of cell cultures of P. rosea with chitosan alone and combination of immobilization and elicitation was 28.94 and 36.17 mg g–1, respectively. The potential of methyl jasmonate as a key signaling compound in the process of elicitation leading to the accumulation of several secondary metabolites from hairy roots has been documented: lignan from Linum tauricum (Ionkova 2009), terpene indole alkaloids from Catharanthus roseus (Ruiz-May et al. 2009), and alkamide from Echinacea spp. (Romero et al. 2009). In the present study, elicitation with MJ facilitated the highest yield of plumbagin. MJ is also exemplified as messengers in signal transduction chains of different pathways of biosynthesis and activation of secondary metabolites and enzymes, which partake in plant stress response (Pieterse et al. 2001). MJ is reported to induce the accumulation of terpene indole alkaloids by turning on the transcription of several genes involved in their biosynthesis (Lee-Parsons et al. 2004). As noted in Catharanthus roseus (Van der Fits and Memelink 2000), the high level accumulation of plumbagin may result from the induction of early MJ-responsive transcriptional regulators of the ORCAS’ transcription factors. Easy transport of exogenous MJ through the phloem as demonstrated in Nicotiana sylvestris (Zhang and Baldwin 1997) may also be one of the reasons for the efficacy of high plumbagin yield in the present study. Up-regulation of biosynthetic gene expression, oxidation, and conjugation of polyamines by MJ has also been reported (Biondi et al. 2001). Though acetylsalicylic acid was inferior to MJ in plumbagin production, 100 mM acetylsalicylic acid enabled the production of 3.5 times that of roots not subjected to elicitation. The efficacy of salicylic acid in secondary metabolite accumulation has been accomplished in Psoralea corylifolia (Shinde et al. 2009). Hairy root induction and elicitation with MJ in the present study proves an efficient strategy for the production of plumbagin compared to that of the previous reports. Transgenic plant regeneration occurred spontaneously on growth regulator-free media; however, high-frequency plant regeneration was accomplished through indirect organogenesis. Development of transformed plants from hairy roots in this species has been reported either spontaneously (Gangopadhyay et al. 2008) or by induction of plant growth regulators (Satheeskumar et al. 2009). In the present study, the transgenic plants regenerated both spontaneously and induced initially showed stunted shoots and wrinkled leaves as previously documented (Satheeskumar et al. 2009). Similar to this observation, transgenic plantlets with shortened internodes compared to wildtype plants has also been reported in Rehmannia glutinosa (Zhou et al. 2009). Satheeshkumar et al. (2009) has accomplished different morphovariants through plant regeneration from hairy roots of P. rosea. Though the present study also showed the formation of shoots with abnormal morphology, the shoots in the subsequent culture regained the normal growth status similar to the control plants in vitro. Accordingly, the shoots with difference in plant architecture upon transplantation grew normally after establishment. Further, very recently, Bettini et al. (2010) proved the effect of A. rhizogenes rolC gene on plant architecture (shortening of internodes) and auxin and abscisic acid levels by inserting rolC gene into tomato through A. tumefaciens. They noticed a significant reduction of indole-3-acetic acid levels in the shoot apical region of the transgenic clone rolC3 in comparison with both the control and the clone rolC1. Considering their conclusion and the resuming of normal growth of the plants in subsequent cultures (particularly on medium with BA and an auxin) as well as in field-established plants, the change in plant architecture by the insertion of rolC gene may be due to a temporary hormonal imbalance that interferes with the common factors modulating plant growth. In the present study, elicitation of hairy roots cultures of P. indica enabled optimized production of plumbagin. The regulatory steps in plumbagin biosynthetic pathway remain unraveled. MJ as an elicitor open the possibilities to study the biosynthetic pathway leading to plumbagin synthesis.

Kết quả (Việt) 2:

Cảm ứng của rễ lông và tăng sản xuất của plumbagin đã được báo cáo ở P. zeylanica cũng trong cùng một loài (Gangopadhyay et al. 2008) (Verma et al. 2002) và. Động học tăng trưởng của rễ lông ở P. zeylanica ghi số cao hơn 2,5 lần của plumbagin (rễ tươi lông) sau 6 tuần nuôi cấy hơn của rễ kiểm soát chưa chuyển đổi ở cùng độ tuổi. Gangopadhyay et al. (2008) nhận thấy một sự tích lũy là 7,8 mg g-1 (0,78%) plumbagin từ rễ lông của P. indica. Trong nghiên cứu này, các dòng gốc R5 (mà không có sự khám phá mang lại 1,09% DW plumbagin và cao hơn so với trước đây ghi nhận ở P. indica (Gangopadhyay et al 2008;. Satheeshkumar et al 2009)..
Tăng cường thông lượng chuyển hóa và sinh tổng hợp cao chất chuyển hóa thứ cấp thông qua sự khám phá, vô sinh cũng như sinh học, trong các hệ thống nuôi cấy tế bào thực vật đã được nhấn mạnh (Ruiz-May et al 2009;. Shinde et al 2009;.. Udomsuk et al 2011).. Komaraiah et al (2003) thu được năng suất cao nhất (92,13 mg g-1) của plumbagin từ dịch treo tế bào thông qua vận động và khơi gợi bằng (sử dụng chitosan) với việc gỡ bỏ sản phẩm tại chỗ. Tuy nhiên, việc sản xuất của plumbagin bởi sự khám phá các nền văn hóa tế bào của P. rosea với chitosan một mình và sự kết hợp của cố định và khơi gợi là 28,94 và 36,17 mg g-1, tương ứng Tiềm năng của methyl jasmonate như một hợp chất truyền tín hiệu quan trọng trong quá trình khơi gợi dẫn đến sự tích tụ của một số chất chuyển hóa thứ cấp từ rễ lông đã được ghi nhận. lignan từ Linum tauricum (Ionkova 2009), alkaloids indole terpene từ Catharanthus roseus (Ruiz-May et al. 2009), và alkamide từ Echinacea spp. (Romero et al. 2009). Trong nghiên cứu này, gợi mở với MJ tạo thuận lợi cho năng suất cao nhất của plumbagin. MJ còn được minh hoạ như sứ giả trong chuỗi truyền tín hiệu của con đường khác nhau của quá trình tổng hợp và hoạt hóa các chất chuyển hóa trung học và enzym, tham gia vào phản ứng stress thực vật (Pieterse et al. 2001). MJ được báo cáo là gây ra sự tích tụ của các alkaloids terpene indole bằng cách chuyển về sự phiên mã của một số gen tham gia vào quá trình tổng hợp của họ (Lee-Parsons et al. 2004). Như đã nói trong Catharanthus roseus (Van der Fits và Memelink 2000), sự tích tụ cao cấp của plumbagin có thể do sự cảm ứng của đầu điều chỉnh phiên mã MJ-đáp ứng các yếu tố phiên mã của Orcas. Dễ dàng vận chuyển của MJ ngoại sinh qua phloem như đã chứng minh trong Nicotiana sylvestris (Zhang và Baldwin 1997) cũng có thể là một trong những lý do cho sự hiệu quả của năng suất plumbagin cao trong nghiên cứu này. Up-điều hòa biểu hiện gen sinh tổng hợp, quá trình oxy hóa, và sự kết hợp của polyamine bởi MJ cũng đã được báo cáo (Biondi et al. 2001). Mặc dù acid acetylsalicylic là kém hơn so với MJ trong plumbagin sản xuất, 100 mM acetylsalicylic acid kích hoạt việc sản xuất 3,5 lần so với rễ không phải chịu sự khám phá. Hiệu quả của acid salicylic trong sự tích lũy chất chuyển hóa thứ cấp đã được hoàn thành trong Psoralea corylifolia (Shinde et al. 2009). Cảm ứng gốc lông và gợi mở với MJ trong nghiên cứu này đã chứng minh một chiến lược hiệu quả cho việc sản xuất của plumbagin so với các báo cáo trước đó. Tái sinh cây trồng biến đổi gen xảy ra một cách tự nhiên về tốc độ tăng trưởng phương tiện truyền thông điều tiết miễn phí; Tuy nhiên, tái sinh cây cao tần được thực hiện thông qua sinh cơ quan gián tiếp. Phát triển cây chuyển từ rễ lông ở loài này đã được báo cáo hoặc tự phát (Gangopadhyay et al. 2008) hoặc khởi phát điều chỉnh tăng trưởng thực vật (Satheeskumar et al. 2009). Trong nghiên cứu này, các cây chuyển gen tái sinh cả một cách tự nhiên và gây ra ban đầu cho thấy chồi còi cọc, lá nhăn nheo như tài liệu trước đó (Satheeskumar et al. 2009). Tương tự như quan sát này, cây giống chuyển gen với lóng rút ngắn so với cây hoang dã cũng đã được báo cáo trong Rehmannia glutinosa (Zhou et al. 2009). Satheeshkumar et al. (2009) đã hoàn thành morphovariants khác nhau thông qua tái sinh cây từ rễ lông của P. rosea. Mặc dù nghiên cứu này cũng cho thấy sự hình thành các chồi bằng hình thái bất thường, những chồi trong các nền văn hóa tiếp theo lấy lại trạng thái tăng trưởng bình thường tương tự như các nhà máy điều khiển trong ống nghiệm. Theo đó, những chồi với sự khác biệt trong kiến trúc nhà máy khi cấy ghép lớn bình thường sau khi thành lập. Hơn nữa, thời gian gần đây, Bettini et al. (2010) đã chứng minh tác dụng của A. rhizogenes gen rolC về kiến trúc nhà máy (rút ngắn lóng) và auxin và nồng độ acid abscisic bằng cách chèn gen rolC vào cà chua qua A. tumefaciens. Họ nhận thấy một sự giảm đáng kể nồng độ axit indole-3-acetic ở vùng đỉnh shoot của biến đổi gen nhân bản rolC3 so với cả kiểm soát và clone rolC1. Xem xét kết luận của họ và khôi phục tăng trưởng bình thường của các nhà máy trong các nền văn hóa sau này (đặc biệt là trên trung bình với BA và auxin) cũng như trong các nhà máy thành lập trường, sự thay đổi trong cấu trúc của cây bằng cách chèn các gene rolC có thể là do một sự mất cân bằng nội tiết tố tạm thời can thiệp với các yếu tố phổ biến điều chỉnh tăng trưởng thực vật. Trong nghiên cứu này, sự khám phá của rễ lông nền văn hóa của P. indica bật chế độ tối ưu hóa sản xuất của plumbagin. Các bước điều chỉnh trong quá trình tổng hợp plumbagin vẫn làm sáng tỏ. MJ là một elicitor mở các khả năng để nghiên cứu quá trình tổng hợp hàng đầu để plumbagin tổng hợp.