چکیده:

متابولیتهای ثانویه موادی هستند که مستقیماً مورد نیاز گیاه نیستند و در واکنش نسبت به حشرات و حیوانات علفخوار و... تولید می‌شوند.

این مواد تنها در تعداد معدودی از گونه‌های گیاهی تشکیل می‌شوند و از آنها به عنوان دارو و حشره‌کش و...استفاده می‌شود.

ممکن است فراهم آوردن شرایط مناسب برای کشت گیاه به صورت طبیعی مشکل باشد چون این گیاهان بیشتر جزء گونه‌های نادر هستند که در مناطق دوردست رشد می‌کنند.

به طور کلی فرایند اصلی تحقیقات برای تولید متابولیتهای ثانویه به شرح زیر می‌باشد:

 در ابتدا باید نژادهایی از گیاهان که بیشترین میزان تولید ماده مورد نظر را دارند انتخاب گردد که در این مرحله بهتر است از مطالعات ژنتیکی استفاده کرد.

بعد از تعیین گیاه کار اصلی برای تهیه کالوس آغاز می‌گردد که اساس آن تعیین بهترین محیط‌ کشت می‌باشد.سپس بهترین فاکتورهای شیمیایی و فیزیکی شامل اجزاء آلی و معدنی محیط کشت,فیتوهورمونها,pH, دما, میزان هوادهی, میزان استرس و نور تعیین می‌گردند.

کالوس بدست آمده تحت تغییرات ژنتیکی  قرار داشته و تولید متابولیتها در هر لایه‌ای از سلولهای کالوس متفاوت می‌باشد.

واکشت باید برای هر لایه‌ای از سلولها بطورمستقل انجام گیرد.

بعد از مدتی(از چند هفته تا چند سال) پایداری ژنتیکی اتفاق می‌افتد که در این حالت هر کالوس را می‌توان یک تجمع از سلولهای یکسان در نظر گرفت که از یک لایه مشتق شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌است.

بعضی از محققین معتقدند که یک لایه‌ی سلولی را هنگامی می‌توان پایدار در نظر گرفت که پارامترهای رشد(مدت زمان فاز تأخیر و فاز توانی سرعت رشد در خلال فاز رشد و...)در3 واکشت در شرایط محیط کشت ثابت یکسان باشد.روشن است که این شرط لازم بوده ولی نمی‌توان ثبات ژنتیکی را نتیجه گرفت,به هر حال چون رشد یک مشخصه چند ژنی می‌باشد این پارامتر قابل توجه می‌باشد.

این محققین معتقدند که 90درصد از کشتها بعد از 16 بار واکشت (48هفته) پارامترها رشد ثابت پیدا میکنند.

البته برخی از محققین این مدت زمان را 2سال برآورد کرده‌اند.

بعد از ثبات ژنتیکی  لازم است لایه‌های سلولی مختلف برای تعیین لایه سلولی که ماده مورد نظر را با بیشترین غلظت تولید می‌کند مورد بررسی قرار گیرند.

بهترین لایه سلولی برای کشت سوسپانسیونی و تولید انبوه در بیوراکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اجرای مراحل ذیل می‌تواند روش مناسبی در انتخاب لایه سلولی مولد برای تولید متابولیتها باشد :

1-انتخاب بخش مولد از گیاه کاملاً متمایز

2-ایجاد کالوس و سوسپانسیون از بخش مولد گیاه

3-انتخاب لایه‌های سلولی مولد از کشت کالوس و سپس کشت سوسپانسیون

4-انتخاب سلولهایی که حاوی بیشترین میزان متابولیت می‌باشند.

5-واکشت کالوس و ایجاد سوسپانسیون از سلولهای انتخاب شده

مشکلات تولید متابولیتهای ثانویه در محیط درون شیشه ای:

الف-مشکلات بیولوژیکی:

1-نیاز به سنجش دقیقتر فراورده‌ها دارد.

2-نیاز به تولید انبوه دارد.

3-نیاز به استخراج فرآورده دارد و...

ب-مشکلات اقتصادی:

با توجه به پر هزینه بودن تولید متابولیتها در محیط درون‌شیشه ای لازم است فقط فرآورده های خیلی با ارزش با این روش تولید شوند.

ج-مشکلات اجتماعی:

با توجه به اینکه تولید متابولیتهای ثانویه در محیط درون شیشه ای پرهزینه‌تر از تولید در شرایط طبیعی است بنابراین لازم است ترکیباتی در محیط درون شیشه ای تولید شوند که اولاً از نظر اقتصادی با ارزش باشند ثانیاً میزان تولید در محیط درون شیشه ای بیشتر از محیط طبیعی باشد.

اما در انتها باید گفت که علی‌رغم موانع و مشکلات تولید متابولیتهای ثانویه, تولید در این شرایط دارای مزایایی به شرح زیر است:

1-تولید به شرایط محیطی و آب‌وهوایی بستگی دارد و در تمام فلصلهای سال می‌توان متابولیت تولید کرد.

2-برخی گیاهان محدود به مناطق جغرافیایی خاصی از جمله مناطق نیمه گرمسیری و گرمسیری هستند و می‌توان شرایط مناسب این گیاهان را در محیط درون شیشه ای فراهم نمود.

3-در برخی موارد متابولیتها با هزینه کمتر در محیط درون شیشه ای قابل تولید هستند.

منابع:

1-مبانی کشت بافت گیاهی-دکتر محمد رضا حسندخت و مهندس راهله ابراهیمی.

2-بیوتکنولوژی گیاهان دارویی و گیاهی و تولید گیاهان دارویی-دکتر غلامرضا اصغری