Yn dizze stúdzje waarden de stimulearjende effekten fan 'e kombineare behanneling fanplantgroeiregulators(2,4-D en kinetine) en izerokside-nanopartikels (Fe₃O₄-NP's) op in vitro morfogenese en sekundêre metabolietproduksje yn *Hypericum perforatum* L. waarden ûndersocht. De optimalisearre behanneling [2,4-D (0,5 mg/L) + kinetine (2 mg/L) + Fe₃O₄-NP's (4 mg/L)] ferbettere de plantgroeiparameters signifikant: planthichte naam ta mei 59,6%, woartellingte mei 114,0%, knopoantal mei 180,0%, en farsk gewicht fan kallus mei 198,3% yn ferliking mei de kontrôlegroep. Dizze kombineare behanneling ferbettere ek de regeneraasje-effisjinsje (50,85%) en ferhege it hypericine-ynhâld mei 66,6%. GC-MS-analyze liet hege gehaltes oan hyperoside, β-patoleen en cetylalkohol sjen, goed foar 93,36% fan it totale peakgebiet, wylst de gehaltes oan totale fenolen en flavonoïden mei wol 80,1% tanommen. Dizze resultaten jouwe oan dat plantgroeiregulators (PGR's) en Fe₃O₄-nanopartikels (Fe₃O₄-NP's) in synergistysk effekt útoefenje troch organogenese en opgarjen fan bioaktive ferbiningen te stimulearjen, wat in beloftefolle strategy foarmet foar de biotechnologyske ferbettering fan medisinale planten.
Sint-Janskruid (Hypericum perforatum L.), ek wol bekend as Sint-Janskruid, is in mearjierrige krûdeplant fan 'e famylje Hypericaceae dy't ekonomyske wearde hat.[1] De potinsjele bioaktive komponinten omfetsje natuerlike tanninen, xanthonen, floroglucinol, naftaleendianthrone (hyperine en pseudohyperine), flavonoïden, fenolsoeren en essensjele oaljes.[2,3,4] Sint-Janskruid kin wurde fermannichfâldige mei tradisjonele metoaden; de seizoensgebondenheid fan tradisjonele metoaden, lege siedkieming en gefoelichheid foar sykten beheine lykwols it potinsjeel foar grutskalige teelt en trochgeande foarming fan sekundêre metaboliten.[1,5,6]
Dêrom wurdt in vitro weefselkultuer beskôge as in effektive metoade foar rappe plantfersprieding, behâld fan kiemplasma-boarnen en ferhege opbringst fan medisinale ferbiningen [7, 8]. Plantgroeiregulators (PGR's) spylje in krúsjale rol by it regeljen fan morfogenese en binne needsaaklik foar de in vitro kultivaasje fan kallus en hiele organismen. Optimalisaasje fan har konsintraasjes en kombinaasjes is krúsjaal foar it suksesfol foltôgjen fan dizze ûntwikkelingsprosessen [9]. Dêrom is it begripen fan 'e juste gearstalling en konsintraasje fan regulators wichtich foar it ferbetterjen fan 'e groei en regenerative kapasiteit fan Sint-Janskruid (H. perforatum) [10].
Izerokside-nanopartikels (Fe₃O₄) binne in klasse nanopartikels dy't ûntwikkele binne of wurde foar weefselkultuer. Fe₃O₄ hat wichtige magnetyske eigenskippen, goede biokompatibiliteit, en it fermogen om plantgroei te befoarderjen en miljeustress te ferminderjen, sadat it in soad oandacht lutsen hat yn weefselkultuerûntwerpen. Potinsjele tapassingen fan dizze nanopartikels kinne it optimalisearjen fan in vitro-kultuer omfetsje om seldieling te befoarderjen, fiedingsopname te ferbetterjen en antioxidant-enzymen te aktivearjen [11].
Hoewol nanopartikels goede befoarderjende effekten op plantgroei hawwe sjen litten, bliuwe stúdzjes oer de kombineare tapassing fan Fe₃O₄ nanopartikels en optimalisearre plantgroeiregulators yn *H. perforatum* seldsum. Om dizze kennisleemte te foljen, evaluearre dizze stúdzje de effekten fan har kombineare effekten op in vitro morfogenese en sekundêre metabolietproduksje om nije ynsichten te jaan foar it ferbetterjen fan de skaaimerken fan medisinale planten. Dêrom hat dizze stúdzje twa doelen: (1) de konsintraasje fan plantgroeiregulators optimalisearje om kallusfoarming, scheutregeneraasje en woarteling effektyf yn vitro te befoarderjen; en (2) de effekten fan Fe₃O₄ nanopartikels op groeiparameters yn vitro evaluearje. Takomstige plannen omfetsje it evaluearjen fan it oerlibjenssifer fan regenerearre planten tidens akklimatisaasje (in vitro). Der wurdt ferwachte dat de resultaten fan dizze stúdzje de mikropropagaasje-effisjinsje fan *H. perforatum* signifikant sille ferbetterje, en dêrmei bydrage oan it duorsume gebrûk en biotechnologyske tapassingen fan dizze wichtige medisinale plant.
Yn dizze stúdzje hawwe wy blêdeksplanten krigen fan yn it fjild groeide jierlikse Sint-Janskruidplanten (memplanten). Dizze eksplanten waarden brûkt om de yn vitro-kultueromstannichheden te optimalisearjen. Foar it kultivearjen waarden de blêden ferskate minuten goed ôfspield ûnder rinnend destillearre wetter. De eksplantaatoerflakken waarden doe desinfisearre troch ûnderdompeling yn 70% ethanol foar 30 sekonden, folge troch ûnderdompeling yn in 1,5% natriumhypochloriet (NaOCl) oplossing mei in pear drippen Tween 20 foar 10 minuten. Uteinlik waarden de eksplanten trije kear ôfspield mei steryl destillearre wetter foardat se oerbrocht waarden nei it folgjende kultuermedium.
Yn 'e folgjende fjouwer wiken waarden scheutregeneraasjeparameters metten, ynklusyf regeneraasjesnelheid, oantal scheuten per eksplantaat, en scheutlingte. Doe't regenerearre scheuten in lingte fan teminsten 2 sm berikten, waarden se oerbrocht nei in woartelmedium besteande út healsterkte MS-medium, 0,5 mg/L indolebotersoer (IBA), en 0,3% guargom. De woartelkultuer gie trije wiken troch, wêryn't de woartelsnelheid, it oantal woartels en de woartellingte metten waarden. Elke behanneling waard trije kear werhelle, mei 10 eksplantaten kultivearre per replikaat, wat sawat 30 eksplantaten per behanneling oplevere.
De planthichte waard metten yn sintimeters (cm) mei in liniaal, fan 'e basis fan' e plant oant de punt fan it heechste blêd. De woartellingte waard metten yn millimeters (mm) direkt nei it foarsichtich fuortheljen fan 'e siedlingen en it fuortheljen fan it groeimedium. It oantal knoppen per eksplant waard direkt op elke plant teld. It oantal swarte plakken op 'e blêden, bekend as nodules, waard fisueel metten. Dizze swarte nodules wurde tocht klieren te wêzen dy't hypericine befetsje, of oksidative plakken, en wurde brûkt as in fysiologyske yndikator fan 'e reaksje fan' e plant op behanneling. Nei it fuortheljen fan al it groeimedium waard it farske gewicht fan 'e siedlingen metten mei in elektroanyske skaal mei in krektens fan milligram (mg).
De metoade foar it berekkenjen fan de taryf fan kallusfoarming is as folget: nei it kultivearjen fan eksplantaten yn in medium mei ferskate groeiregulators (kinasen, 2,4-D, en Fe3O4) foar fjouwer wiken, wurdt it oantal eksplantaten dat kallus kin foarmje teld. De formule foar it berekkenjen fan de taryf fan kallusfoarming is as folget:
Elke behanneling waard trije kear werhelle, mei teminsten 10 eksplantaten dy't yn elke werhelling ûndersocht waarden.
De regeneraasjesnelheid reflektearret it oanpart fan kallusweefsel dat it knopdifferinsjaasjeproses mei súkses foltôget nei de kallusfoarmingsfaze. Dizze yndikator lit it fermogen fan kallusweefsel sjen om te transformearjen yn differinsjearre weefsel en te groeien ta nije plantorganen.
De woartelingskoëffisjint is de ferhâlding fan it oantal tûken dat woartelje kin ta it totale oantal tûken. Dizze yndikator reflektearret it súkses fan 'e woartelingsfaze, dy't krúsjaal is by mikropropagaasje en plantfermannichfâldiging, om't goed woarteljen siedlingen helpt om better te oerlibjen yn groeiomstannichheden.
Hypericine-ferbiningen waarden ekstrahearre mei 90% methanol. Fyftich mg droech plantmateriaal waard tafoege oan 1 ml methanol en sonikearre foar 20 minuten by 30 kHz yn in ultrasone reiniger (model A5120-3YJ) by keamertemperatuer yn it tsjuster. Nei sonikaasje waard it monster 15 minuten sintrifugearre by 6000 rpm. De supernatant waard sammele, en de absorbânsje fan hypericine waard metten by 592 nm mei in Plus-3000 S spektrofotometer neffens de metoade beskreaun troch Conceiçao et al. [14].
De measte behannelingen mei plantgroeiregulators (PGR's) en izerokside-nanopartikels (Fe₃O₄-NP's) feroarsaken gjin swarte nodulefoarming op regenerearre sjitblêden. Der waarden gjin nodules waarnommen yn ien fan 'e behannelingen mei 0,5 of 1 mg/L 2,4-D, 0,5 of 1 mg/L kinetine, of 1, 2, of 4 mg/L izerokside-nanopartikels. In pear kombinaasjes lieten in lichte tanimming fan noduleûntwikkeling sjen (mar net statistysk signifikant) by hegere konsintraasjes fan kinetine en/of izerokside-nanopartikels, lykas de kombinaasje fan 2,4-D (0,5–2 mg/L) mei kinetine (1–1,5 mg/L) en izerokside-nanopartikels (2–4 mg/L). Dizze resultaten wurde werjûn yn figuer 2. Swarte nodules fertsjintwurdigje hypericine-rike klieren, sawol natuerlik foarkommend as foardielich. Yn dizze stúdzje waarden swarte nodules benammen assosjeare mei brúnjen fan weefsels, wat in geunstige omjouwing foar hypericine-akkumulaasje oanjout. Behanneling mei 2,4-D, kinetine en Fe₃O₄ nanopartikels befoardere kallusgroei, fermindere brúnjen en ferhege chlorofylynhâld, wat suggerearret ferbettere metabolike funksje en potinsjele fermindering fan oksidative skea [37]. Dizze stúdzje evaluearre de effekten fan kinetine yn kombinaasje mei 2,4-D en Fe₃O₄ nanopartikels op 'e groei en ûntwikkeling fan Sint-Janskruidskallus (Fig. 3a-g). Eardere stúdzjes hawwe oantoand dat Fe₃O₄ nanopartikels antifungale en antimikrobiële aktiviteiten hawwe [38, 39] en, as se brûkt wurde yn kombinaasje mei plantgroeiregulators, kinne se plantferdigeningsmeganismen stimulearje en sellulêre stressindices ferminderje [18]. Hoewol de biosynteze fan sekundêre metaboliten genetysk regele is, is har werklike opbringst tige ôfhinklik fan miljeu-omstannichheden. Metabolyske en morfologyske feroarings kinne ynfloed hawwe op sekundêre metabolietnivo's troch de ekspresje fan spesifike plantgenen te regeljen en te reagearjen op miljeu-faktoaren. Fierder kinne ynduksjemiddels de aktivearring fan nije genen triggerje, dy't op har beurt enzymatyske aktiviteit stimulearje, úteinlik meardere biosyntetyske paden aktivearje en liede ta de foarming fan sekundêre metaboliten. Fierder liet in oare stúdzje sjen dat it ferminderjen fan skaad de bleatstelling oan sinneljocht fergruttet, wêrtroch't de deitemperatueren yn 'e natuerlike habitat fan *Hypericum perforatum* ferhege wurde, wat ek bydraacht oan in ferhege hypericine-opbringst. Op basis fan dizze gegevens ûndersocht dizze stúdzje de rol fan izer-nanopartikels as potinsjele ynduksjemiddels yn weefselkultuer. De resultaten lieten sjen dat dizze nanopartikels genen kinne aktivearje dy't belutsen binne by hesperidine-biosynteze troch enzymatyske stimulearring, wat liedt ta ferhege opgarjen fan dizze ferbining (Fig. 2). Dêrom kin, yn ferliking mei planten dy't ûnder natuerlike omstannichheden groeie, bewearre wurde dat de produksje fan sokke ferbiningen yn vivo ek ferbettere wurde kin as matige stress wurdt kombineare mei de aktivearring fan genen dy't belutsen binne by de biosynteze fan sekundêre metaboliten. Kombinaasjebehannelingen hawwe oer it algemien in posityf effekt op 'e regeneraasjesnelheid, mar yn guon gefallen wurdt dit effekt ferswakke. It is opmerklik dat behanneling mei 1 mg/L 2,4-D, 1,5 mg/L kinase, en ferskillende konsintraasjes ûnôfhinklik en signifikant de regeneraasjesnelheid mei 50,85% ferheegje koene yn ferliking mei de kontrôlegroep (Fig. 4c). Dizze resultaten suggerearje dat spesifike kombinaasjes fan nanohormonen synergistysk kinne wurkje om plantgroei en metabolietproduksje te befoarderjen, wat fan grut belang is foar weefselkultuer fan medisinale planten. Palmer en Keller [50] lieten sjen dat 2,4-D-behanneling ûnôfhinklik kallusfoarming yn St. perforatum koe ynducearje, wylst de tafoeging fan kinase kallusfoarming en regeneraasje signifikant ferbettere. Dit effekt wie te tankjen oan de ferbettering fan hormonale lykwicht en stimulearring fan seldieling. Bal et al. [51] fûnen dat Fe₃O₄-NP-behanneling ûnôfhinklik de funksje fan antioxidant-enzymen koe ferbetterje, wêrtroch woartelgroei yn St. perforatum befoardere waard. Kultuermedia mei Fe₃O₄-nanopartikels yn konsintraasjes fan 0,5 mg/L, 1 mg/L, en 1,5 mg/L ferbetteren de regeneraasjesnelheid fan flaaksplanten [52]. It gebrûk fan kinetine, 2,4-dichloorbenzothiazolinone, en Fe₃O₄ nanopartikels ferbettere de kallus- en woartelfoarmingssnelheden signifikant, lykwols moatte de potinsjele side-effekten fan it brûken fan dizze hormonen foar in vitro-regeneraasje wurde beskôge. Bygelyks, langduorjend of hege-konsintraasje gebrûk fan 2,4-dichloorbenzothiazolinone of kinetine kin resultearje yn somatyske klonale fariaasje, oksidative stress, abnormale kallusmorfology, of vitrifikaasje. Dêrom foarspellet in hege regeneraasjesnelheid net needsaaklikerwize genetyske stabiliteit. Alle regenerearre planten moatte wurde beoardiele mei molekulêre markers (bygelyks RAPD, ISSR, AFLP) of cytogenetyske analyze om har homogeniteit en oerienkomst mei in vivo-planten te bepalen [53,54,55].
Dizze stúdzje liet foar it earst sjen dat it kombineare gebrûk fan plantgroeiregulators (2,4-D en kinetine) mei Fe₃O₄-nanopartikels de morfogenese en de opgarjen fan wichtige bioaktive metaboliten (ynklusyf hypericine en hyperoside) yn *Hypericum perforatum* kin ferbetterje. It optimalisearre behannelingsregime (1 mg/L 2,4-D + 1 mg/L kinetine + 4 mg/L Fe₃O₄-NP's) maksimalisearre net allinich kallusfoarming, organogenese en opbringst fan sekundêre metabolieten, mar liet ek in mild yndusearjend effekt sjen, wat potinsjeel de stresstolerânsje en medisinale wearde fan 'e plant ferbetteret. De kombinaasje fan nanotechnology en plantweefselkultuer biedt in duorsum en effisjint platfoarm foar grutskalige in vitro-produksje fan medisinale ferbiningen. Dizze resultaten meitsje de wei frij foar yndustriële tapassingen en takomstich ûndersyk nei molekulêre meganismen, doseringsoptimalisaasje en genetyske presyzje, wêrtroch fûneminteel ûndersyk nei medisinale planten keppele wurdt oan praktyske biotechnology.
Pleatsingstiid: 12 desimber 2025