بهینه‌سازی محیط کشت مایع MS برای افزایش زیست‌توده سلولی زعفران

هدف: هدف از این مطالعه، بهبود محیط کشت مبتنی بر MS برای به حداکثر رساندن زیست توده سلولی حاصل از پیاز زعفران در یک سیستم کشت مایع بود. روش تحقیق: آزمایش اولیه با استفاده از یک طرح فاکتوریل، سه عامل کلیدی مؤثر بر زیست توده سلولی را بررسی کرد: غلظت کل نیتروژن (20، 40 و 60 میلی‌مولار)، نسبت‌های آمونیوم/نیترات (100:0، 75:25، 50:50، 25:75 و 0:100) و غلظت ساکارز (3، 6 و 9%). در آزمایش دوم، تأثیر محیط کشت پایه MS مایع غنی‌شده با L-گلوتامین، L-سیستئین، PVP، کیتوزان و KH2PO4 بر زیست توده سلولی ارزیابی شد. محیط کشت بهینه‌شده از آزمایش 1 بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش 2، به منظور افزایش زیست توده سلولی، بیشتر بهبود یافت. سپس اثرات آن با اندازه‌گیری وزن تازه سلول‌ها در یک دوره شش هفته‌ای در آزمایش ۳ با محیط کشت استاندارد MS مقایسه شد. یافته‌ها: نتایج آزمایش اولیه افزایش قابل توجهی در زیست توده سلولی (۳.۳۷ گرم) را هنگام استفاده از ۳٪ ساکارز با نیترات به جای آمونیوم نشان داد. کاهش غلظت نیتروژن از ۶۰ میلی‌مولار به ۴۰ میلی‌مولار به طور قابل توجهی رشد سلول را بهبود بخشید. علاوه بر این، PVP و KH2PO4 در آزمایش دوم به افزایش وزن تازه سلول‌های زعفران کمک کردند. با این حال، مشاهده شد که حتی در غلظت‌های پایین، کاربرد کیتوزان به طور قابل توجهی مرگ سلولی را افزایش می‌دهد. یافته‌های آزمایش سوم نشان داد که محیط کشت MS اصلاح‌شده، همراه با فسفات پتاسیم، رشد زیست توده سلولی را در مقایسه با محیط کشت استاندارد MS به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. محدودیت‌های تحقیق: در طول این مطالعه هیچ محدودیتی شناسایی نشد. اصالت/ارزش: این مطالعه عوامل کلیدی مؤثر بر زیست توده سلولی در زعفران را ارزیابی کرد، اما تحقیقات آینده باید تولید متابولیت‌های زعفران را تحت این تأثیرات بررسی کنند.

Purpose: The objective of this study was to enhance the MS-based medium to maximize cell biomass obtained from saffron corm within a liquid culture system. Research Method: The initial experiment employed a factorial design to examine three key factors influencing cell biomass: total nitrogen concentrations (20, 40, and 60 mM), ammonium/nitrate ratios (100:0, 75:25, 50:50, 25:75, and 0:100), and sucrose concentrations (3, 6 and 9%). In the second experiment, we evaluated the effect of a basal liquid MS medium enriched with L-glutamine, L-cysteine, PVP, chitosan, and KH2PO4 on cell biomass. The optimized medium from Experiment 1 was further enhanced based on the results obtained from Experiment 2 in order to increase cell biomass. Its effects were then compared to those of the standard MS medium by measuring fresh weight of cells over a six-week period in Experiment 3. Findings: Results from the initial experiment demonstrated a significant increase in cell biomass (3.37 g) when using 3% sucrose with nitrate instead of ammonium. Lowering the nitrogen concentration from 60 mM to 40 mM significantly improved cell growth. Additionally, both PVP and KH2PO4 contributed to increased saffron cell fresh weight in the second experiment. However, it was noted that even at low concentrations, chitosan application significantly enhanced cell death. The findings from the third experiment revealed that the modified MS culture medium, combined with potassium phosphate, significantly enhanced cell biomass growth compared to the standard MS medium. Research Limitations: No limitations were identified during this study. Originality/Value: This study evaluated key factors affecting cell biomass in saffron, but future research should explore the production of saffron metabolites under these influences.