En ĉi tiu studo, la stimulaj efikoj de la kombinita traktado deplantkreskaj reguligiloj(2,4-D kaj kinetino) kaj feroksidaj nanopartikloj (Fe₃O₄-NP-oj) sur *in vitro* morfogenezon kaj produktadon de sekundaraj metabolitoj en *Hypericum perforatum* L. estis esploritaj. La optimumigita traktado [2,4-D (0,5 mg/L) + kinetino (2 mg/L) + Fe₃O₄-NP-oj (4 mg/L)] signife plibonigis la kreskoparametrojn de la plantoj: la alteco de la plantoj pliiĝis je 59,6%, la longo de la radikoj je 114,0%, la nombro de burĝonoj je 180,0%, kaj la freŝa pezo de la kalo je 198,3% kompare kun la kontrolgrupo. Ĉi tiu kombinita traktado ankaŭ plibonigis la regeneradan efikecon (50,85%) kaj pliigis la enhavon de hipericino je 66,6%. GC-MS-analizo rivelis altajn enhavojn de hiperozido, β-patoleno, kaj cetilalkoholo, respondecaj pri 93.36% de la totala pintareo, dum la enhavo de totalaj fenoloj kaj flavonoidoj pliiĝis je ĝis 80.1%. Ĉi tiuj rezultoj indikas, ke plantkreskoreguligiloj (PGR-oj) kaj Fe₃O₄-nanopartikloj (Fe₃O₄-NP-oj) penas sinergian efikon stimulante organogenezon kaj amasiĝon de bioaktivaj komponaĵoj, kio reprezentas promesplenan strategion por la bioteknologia plibonigo de kuracherboj.
Hypericum perforatum L.), ankaŭ konata kiel hiperiko, estas plurjara herbeca planto el la familio Hypericaceae, kiu havas ekonomian valoron.[1] Ĝiaj eblaj bioaktivaj komponantoj inkluzivas naturajn taninojn, ksantonojn, floroglucinolon, naftalenitronon (hiperinon kaj pseŭdohiperinon), flavonoidojn, fenolajn acidojn kaj esencajn oleojn.[2,3,4] Hyperiko povas esti disvastigita per tradiciaj metodoj; tamen, la sezoneco de tradiciaj metodoj, malalta semĝermado kaj malsaniĝemo al malsanoj limigas ĝian potencialon por grandskala kultivado kaj kontinua formado de sekundaraj metabolitoj.[1,5,6]
Tiel, *in vitro* histokultivado estas konsiderata efika metodo por rapida plantmultiĝo, konservado de ĝermoplasmaj resursoj, kaj pliigita rendimento de medikamentaj komponaĵoj [7, 8]. Plantkreskoreguligiloj (PGR-oj) ludas gravan rolon en reguligado de morfogenezo kaj estas necesaj por la *in vitro* kultivado de kalo kaj tutaj organismoj. Optimigo de iliaj koncentriĝoj kaj kombinaĵoj estas decida por la sukcesa kompletigo de ĉi tiuj evoluaj procezoj [9]. Tial, kompreni la taŭgan konsiston kaj koncentriĝon de reguligiloj estas grava por plibonigi la kreskon kaj regeneran kapablon de hiperiko (H. perforatum) [10].
Feroksidaj nanopartikloj (Fe₃O₄) estas klaso de nanopartikloj, kiuj estis aŭ estas evoluigataj por histokultivado. Fe₃O₄ havas signifajn magnetajn ecojn, bonan biokongruecon, kaj la kapablon antaŭenigi plantkreskon kaj redukti median streson, do ĝi altiris konsiderindan atenton en histokultivaj dezajnoj. Eblaj aplikoj de ĉi tiuj nanopartikloj povas inkluzivi optimumigon de in vitro-kultivado por antaŭenigi ĉeldividiĝon, plibonigi nutraĵan sorbadon, kaj aktivigi antioksidajn enzimojn [11].
Kvankam nanopartikloj montris bonajn antaŭenigajn efikojn sur plantkreskon, studoj pri la kombinita apliko de Fe₃O₄-nanopartikloj kaj optimumigitaj plantkreskoreguligiloj en *H. perforatum* restas malabundaj. Por plenigi ĉi tiun sciomankon, ĉi tiu studo taksis la efikojn de iliaj kombinitaj efikoj sur in vitro morfogenezon kaj produktadon de sekundaraj metabolitoj por provizi novajn komprenojn pri plibonigo de la karakterizaĵoj de kuracherboj. Tial, ĉi tiu studo havas du celojn: (1) optimumigi la koncentriĝon de plantkreskoreguligiloj por efike antaŭenigi kalformadon, ŝosregeneradon kaj enradikiĝon in vitro; kaj (2) taksi la efikojn de Fe₃O₄-nanopartikloj sur kreskoparametrojn in vitro. Estontaj planoj inkluzivas taksadon de la postvivoprocento de regeneritaj plantoj dum alklimatiĝo (in vitro). Oni atendas, ke la rezultoj de ĉi tiu studo signife plibonigos la mikrodisvastigan efikecon de *H. perforatum*, tiel kontribuante al la daŭrigebla uzo kaj bioteknologiaj aplikoj de ĉi tiu grava kuracherbo.
En ĉi tiu studo, ni akiris foliajn eksplantaĵojn de kampokultivitaj ĉiujaraj plantoj de hiperiko (patrinaj plantoj). Ĉi tiuj eksplantaĵoj estis uzitaj por optimumigi la kulturkondiĉojn *in vitro*. Antaŭ kultivado, la folioj estis plene ellavitaj sub fluanta distilita akvo dum pluraj minutoj. La eksplantaĵaj surfacoj estis poste desinfektitaj per mergado en 70%-etanolo dum 30 sekundoj, sekvata de mergado en 1,5%-natria hipoklorita (NaOCl) solvaĵo enhavanta kelkajn gutojn de Tween 20 dum 10 minutoj. Fine, la eksplantaĵoj estis ellavitaj tri fojojn per sterila distilita akvo antaŭ translokigo al la sekva kulturmedio.
Dum la sekvaj kvar semajnoj, oni mezuris la regeneradajn parametrojn de ŝosoj, inkluzive de regenerada indico, ŝosnombro por eksplantaĵo, kaj ŝoslongo. Kiam regeneritaj ŝosoj atingis longon de almenaŭ 2 cm, ili estis translokigitaj al enradikiga medio konsistanta el duonforta MS-medio, 0.5 mg/L da indolebutira acido (IBA), kaj 0.3% da guargumo. La enradikiĝo daŭris dum tri semajnoj, dum kiuj oni mezuris la enradikigan indicon, radiknombron, kaj radiklongon. Ĉiu traktado estis ripetata tri fojojn, kun 10 eksplantaĵoj kultivitaj por ripeto, rezultante ĉirkaŭ 30 eksplantaĵojn por traktado.
La alteco de la plantoj estis mezurita en centimetroj (cm) per regilo, de la bazo de la planto ĝis la pinto de la plej alta folio. La longo de la radikoj estis mezurita en milimetroj (mm) tuj post zorgema forigo de la plantidoj kaj la kreskomedio. La nombro de burĝonoj por eksplantaĵo estis kalkulita rekte sur ĉiu planto. La nombro de nigraj makuloj sur la folioj, konataj kiel nodoj, estis mezurita vide. Oni kredas, ke ĉi tiuj nigraj nodoj estas glandoj enhavantaj hipericinon, aŭ oksidajn makulojn, kaj estas uzataj kiel fiziologia indikilo de la respondo de la planto al la traktado. Post forigo de la tuta kreskomedio, la freŝa pezo de la plantidoj estis mezurita per elektronika pesilo kun precizeco de miligramoj (mg).
La metodo por kalkuli la rapidon de kalformado estas jena: post kultivado de eksplantaĵoj en medio enhavanta diversajn kreskoreguligilojn (kinazojn, 2,4-D, kaj Fe3O4) dum kvar semajnoj, oni kalkulas la nombron de eksplantaĵoj kapablaj formi kalon. La formulo por kalkuli la rapidon de kalformado estas jena:
Ĉiu traktado estis ripetata tri fojojn, kun almenaŭ 10 eksplantaĵoj ekzamenitaj en ĉiu ripeto.
La regenerada indico reflektas la proporcion de kalusa histo, kiu sukcese kompletigas la burĝonan diferenciĝprocezon post la kalusa formiĝfazo. Ĉi tiu indikilo montras la kapablon de kalusa histo transformiĝi en diferencigitan histon kaj kreski en novajn plantorganojn.
La enradikiĝokoeficiento estas la rilatumo inter la nombro da branĉoj kapablaj enradikiĝi kaj la tuta nombro da branĉoj. Ĉi tiu indikilo reflektas la sukceson de la enradikiĝofazo, kiu estas decida en mikrodisvastiĝo kaj plantmultiĝo, ĉar bona enradikiĝo helpas plantidojn pli bone postvivi en kreskokondiĉoj.
Hipericinaj komponaĵoj estis ekstraktitaj per 90% metanolo. Kvindek mg da sekigita plantmaterialo estis aldonitaj al 1 ml da metanolo kaj sonigitaj dum 20 minutoj je 30 kHz en ultrasona purigilo (modelo A5120-3YJ) je ĉambra temperaturo en mallumo. Post sonigado, la specimeno estis centrifugita je 6000 rpm dum 15 minutoj. La supernatanto estis kolektita, kaj la absorbado de hipericino estis mezurita je 592 nm uzante Plus-3000 S spektrofotometron laŭ la metodo priskribita de Conceiçao et al. [14].
Plej multaj traktadoj per plantkreskigaj reguliloj (PGR-oj) kaj feroksidaj nanopartikloj (Fe₃O₄-NP-oj) ne induktis nigrajn nodulformadon sur regeneritaj ŝosfolioj. Neniuj noduloj estis observitaj en iu ajn el la traktadoj kun 0,5 aŭ 1 mg/L 2,4-D, 0,5 aŭ 1 mg/L kinetino, aŭ 1, 2, aŭ 4 mg/L feroksidaj nanopartikloj. Kelkaj kombinaĵoj montris iometan pliiĝon en noduldisvolviĝo (sed ne statistike signifan) ĉe pli altaj koncentriĝoj de kinetino kaj/aŭ feroksidaj nanopartikloj, kiel ekzemple la kombinaĵo de 2,4-D (0,5–2 mg/L) kun kinetino (1–1,5 mg/L) kaj feroksidaj nanopartikloj (2–4 mg/L). Ĉi tiuj rezultoj estas montritaj en Figuro 2. Nigraj noduloj reprezentas hipericin-riĉajn glandojn, kaj nature okazantajn kaj utilajn. En ĉi tiu studo, nigraj noduloj estis ĉefe asociitaj kun bruniĝo de histoj, indikante favoran medion por hipericin-amasiĝo. Traktado per 2,4-D, kinetino, kaj Fe₃O₄ nanopartikloj antaŭenigis kalkreskon, reduktis bruniĝon, kaj pliigis klorofilan enhavon, sugestante plibonigitan metabolan funkcion kaj eblan redukton de oksidativa damaĝo [37]. Ĉi tiu studo taksis la efikojn de kinetino en kombinaĵo kun 2,4-D kaj Fe₃O₄ nanopartikloj sur la kreskon kaj disvolviĝon de kalaĵo de Hiperiko (Fig. 3a–g). Antaŭaj studoj montris, ke Fe₃O₄ nanopartikloj havas kontraŭfungajn kaj antimikrobajn aktivecojn [38, 39] kaj, kiam uzataj en kombinaĵo kun plantkreskaj reguligiloj, povas stimuli plantajn defendmekanismojn kaj redukti ĉelajn stresindicojn [18]. Kvankam la biosintezo de sekundaraj metabolitoj estas genetike reguligita, ilia fakta rendimento tre dependas de mediaj kondiĉoj. Metabolaj kaj morfologiaj ŝanĝoj povas influi la nivelojn de sekundaraj metabolitoj reguligante la esprimon de specifaj plantgenoj kaj respondante al mediaj faktoroj. Krome, induktantoj povas ekigi la aktivigon de novaj genoj, kiuj siavice stimulas enziman agadon, finfine aktivigante plurajn biosintezajn vojojn kaj kondukante al la formado de sekundaraj metabolitoj. Plue, alia studo montris, ke redukti ombradon pliigas la eksponiĝon al sunlumo, tiel levante tagtempajn temperaturojn en la natura vivejo de *Hypericum perforatum*, kio ankaŭ kontribuas al pliigita hipericina rendimento. Surbaze de ĉi tiuj datumoj, ĉi tiu studo esploris la rolon de feraj nanopartikloj kiel eblaj induktantoj en histokultivado. La rezultoj montris, ke ĉi tiuj nanopartikloj povas aktivigi genojn implikitajn en hesperidina biosintezo per enzima stimulo, kondukante al pliigita amasiĝo de ĉi tiu komponaĵo (Fig. 2). Tial, kompare kun plantoj kreskantaj sub naturaj kondiĉoj, oni povas argumenti, ke la produktado de tiaj komponaĵoj in vivo ankaŭ povas esti plifortigita kiam modera streso estas kombinita kun la aktivigo de genoj implikitaj en la biosintezo de sekundaraj metabolitoj. Kombinitaj traktadoj ĝenerale havas pozitivan efikon sur la regenerada rapideco, sed en iuj kazoj, ĉi tiu efiko estas malfortigita. Rimarkinde, traktado per 1 mg/L 2,4-D, 1.5 mg/L kinazo, kaj malsamaj koncentriĝoj povus sendepende kaj signife pliigi la regeneradan indicon je 50.85% kompare kun la kontrolgrupo (Fig. 4c). Ĉi tiuj rezultoj sugestas, ke specifaj kombinaĵoj de nanohormonoj povas agi sinergie por antaŭenigi plantkreskon kaj metabolitoproduktadon, kio estas tre grava por histokultivado de kuracherboj. Palmer kaj Keller [50] montris, ke 2,4-D-traktado povus sendepende indukti kalformadon en St. perforatum, dum la aldono de kinazo signife plifortigis kalformadon kaj regeneradon. Ĉi tiu efiko ŝuldiĝis al la plibonigo de hormona ekvilibro kaj stimulo de ĉeldividiĝo. Bal et al. [51] trovis, ke Fe₃O₄-NP-traktado povus sendepende plifortigi la funkcion de antioksidaj enzimoj, tiel antaŭenigante radikkreskon en St. perforatum. Kulturomedioj enhavantaj Fe₃O₄-nanopartiklojn je koncentriĝoj de 0.5 mg/L, 1 mg/L, kaj 1.5 mg/L plibonigis la regeneradan indicon de linoplantoj [52]. La uzo de kinetino, 2,4-diklorobenzotiazolinono, kaj Fe₃O₄-nanopartikloj signife plibonigis la kal- kaj radik-formadajn rapidojn, tamen la eblaj kromefikoj de uzado de ĉi tiuj hormonoj por in vitro-regenerado devas esti konsiderataj. Ekzemple, longdaŭra aŭ alt-koncentriĝa uzo de 2,4-diklorobenzotiazolinono aŭ kinetino povas rezultigi somatan klonan variadon, oksidativan streson, nenormalan kal-morfologion aŭ vitrigon. Tial, alta regenerada rapido ne nepre antaŭdiras genetikan stabilecon. Ĉiuj regeneritaj plantoj devus esti taksitaj uzante molekulajn markilojn (ekz. RAPD, ISSR, AFLP) aŭ citogenetikan analizon por determini ilian homogenecon kaj similecon al in vivo-plantoj [53,54,55].
Ĉi tiu studo unuafoje montris, ke la kombinita uzo de plantkreskigaj reguliloj (2,4-D kaj kinetino) kun Fe₃O₄-nanopartikloj povas plibonigi morfogenezon kaj amasiĝon de ŝlosilaj bioaktivaj metabolitoj (inkluzive de hipericino kaj hiperozido) en *Hypericum perforatum*. La optimumigita kuracreĝimo (1 mg/L 2,4-D + 1 mg/L kinetino + 4 mg/L Fe₃O₄-NP-oj) ne nur maksimumigis kalformadon, organogenezon kaj rendimenton de sekundaraj metabolitoj, sed ankaŭ montris mildan induktan efikon, eble plibonigante la streseltenemon kaj kuracan valoron de la planto. La kombinaĵo de nanoteknologio kaj planthistkulturo provizas daŭrigeblan kaj efikan platformon por grandskala in vitro produktado de kuracaj komponaĵoj. Ĉi tiuj rezultoj pavimas la vojon por industriaj aplikoj kaj estonta esplorado pri molekulaj mekanismoj, dozooptimigo kaj genetika precizeco, tiel ligante fundamentan esploradon pri kuracplantoj kun praktika bioteknologio.
Afiŝtempo: 12-a de decembro 2025