بهینه‌سازی محیط کشت مایع MS برای افزایش زیست‌توده سلولی زعفران

هدف: هدف از این مطالعه، بهبود محیط کشت پایه MS برای حداکثر کردن زیست‌توده سلولی به دست آمده از کورم زعفران در یک سیستم کشت مایع بود. روش تحقیق: آزمایش اول از طرح فاکتوریل برای بررسی سه فاکتور کلیدی مؤثر بر زیست‌توده سلولی استفاده کرد: غلظت‌های نیتروژن کل (20، 40 و 60 میلی‌مولار)، نسبت‌های آمونیوم/نیترات (100:0، 75:25، 50:50، 25:75 و 0:100) و غلظت‌های ساکارز (3، 6 و 9 درصد). در آزمایش دوم، اثر محیط کشت پایه مایع MS غنی‌شده با ال-گلوتامین، ال-سیستئین، PVP، کیتوزان و KH2PO4 بر زیست‌توده سلولی را ارزیابی کردیم. محیط کشت بهینه‌شده از آزمایش اول بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایش دوم بیشتر بهبود یافت تا زیست‌توده سلولی افزایش یابد. سپس اثرات آن با محیط کشت استاندارد MS از طریق اندازه‌گیری وزن تر سلول‌ها در یک دوره شش هفته‌ای در آزمایش سوم مقایسه شد. یافته‌ها: نتایج آزمایش اول افزایش معنی‌داری در زیست‌توده سلولی (3.37 گرم) هنگام استفاده از ساکارز 3 درصد با نیترات به جای آمونیوم را نشان داد. کاهش غلظت نیتروژن از 60 میلی‌مولار به 40 میلی‌مولار به طور معنی‌داری رشد سلولی را بهبود بخشید. علاوه بر این، هر دو PVP و KH2PO4 در افزایش وزن تر سلول زعفران در آزمایش دوم نقش داشتند. با این حال، اشاره شد که حتی در غلظت‌های کم، کاربرد کیتوزان به طور معنی‌داری مرگ سلولی را افزایش داد. یافته‌های آزمایش سوم نشان داد که محیط کشت MS اصلاح‌شده، همراه با فسفات پتاسیم، به طور معنی‌داری رشد زیست‌توده سلولی را در مقایسه با محیط کشت استاندارد MS افزایش داد. محدودیت‌های تحقیق: هیچ محدودیتی در طول این مطالعه شناسایی نشد. اصالت/ارزش: این مطالعه عوامل کلیدی مؤثر بر زیست‌توده سلولی در زعفران را ارزیابی کرد، اما تحقیقات آینده باید تولید متابولیت‌های زعفران تحت این تأثیرات را بررسی کند.

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.