Goji Berry Kallus Dokusundaki Antioksidan Aktif Bileşenlerdeki Farklılıkların Metabolomik Teknolojisine Dayalı Analizi
Solanaceae familyasına ve Lycium cinsine ait bir bitki olan Lycium barbarum L., Çin Halk Cumhuriyeti Farmakopesi'nin (bundan böyle "Çin Farmakopesi" olarak anılacaktır) 2020 baskısında yer alan geleneksel bir Çin tıbbi bitkisidir. Polifenoller ve alkaloidler gibi yüksek aktif madde içeriği nedeniyle, iyi antibakteriyel ve anti-enflamatuar etkilere ve yüksek yenilebilir ve tıbbi değere sahiptir. Çin Gıda ve İlaç İdaresi tarafından ilk parti ilaç gıda homolog kataloglarına dahil edilmiştir ve yerli ve yabancı sağlık ürünleri pazarlarında oldukça tercih edilmektedir. Sıcaklık ve nem gibi meteorolojik faktörlerin goji meyvelerinin kalitesi üzerindeki etkisi nedeniyle Ningxia, Qinghai ve diğer eyaletler her zaman goji meyvelerinin ana üretim alanları olmuştur. Bununla birlikte, geleneksel tarımsal üretim hala uzun büyüme döngüleri ve zor manuel düzenleme gibi önemli sorunlarla karşı karşıyadır. Bitki doku kültürü teknolojisi bu soruna bir çözüm sunmaktadır.
Bitki doku kültürü, izole edilmiş bitki organlarını, hücrelerini vb. steril ve yapay olarak kontrol edilen koşullar altında uygun kültür ortamlarında yeniden üreten veya tam bitkilere dönüştüren bir tekniktir. Kallus dokusu, izole edilmiş bitki organlarından kolayca indüklenen amorf bir durumda ince duvarlı bir hücredir. Bitki hücrelerinin pluripotensine göre, wolfberry'nin kallus dokusu doğal wolfberry bitkileriyle aynı genetik bilgiye sahiptir ve kimyasal bileşimi ve biyolojik aktivitesi de yüksek derecede benzerlik gösterecektir. Geleneksel tarımsal yetiştiricilikle karşılaştırıldığında, bitki doku kültürü teknolojisi yoluyla goji berry kallus dokusunu indükleme koşulları daha kontrol edilebilirdir ve kallus dokusunun büyüme döngüsü yapay olarak ekilen goji meyvelerinden daha kısadır. Bu nedenle, bitki doku kültürü yoluyla goji berry kallus dokusunun indüklenmesi, goji berry kaynaklarına erişimi genişletir ve goji berry pazarının artan talebini karşılamaya elverişlidir. Metabolomik, canlı organizmalarda moleküler ağırlığı 1500 Da'dan az olan metabolitlerin türlerini, miktarlarını ve değişimlerini inceleyen bir bilim dalıdır. Astragalus membranaceus ve ginseng gibi tıbbi ve yenilebilir doğal bitkilerin kompozisyon analizinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, goji berry bileşenlerinin mevcut analizi hala doğal koşullar altında yetiştirilen goji berry meyveleri, çiçekleri, yaprakları vb. ile sınırlıdır.
Bu çalışma, goji berry tohumlarından başlayarak istikrarlı bir goji berry kallus kültür sistemi kurmuş, bitki büyüme düzenleyicilerinin farklı kombinasyonları ile indüklenen kallus dokularının antioksidan aktivitesini karşılaştırmış ve kallus dokularının bileşimini ve metabolik yollarını analiz etmek için metabolomik analiz yapmıştır. Çalışma, goji berry kallus dokularındaki antioksidan metabolitlerin kaynaklarını araştırarak, goji berry kaynaklarının derinlemesine geliştirilmesi ve çeşitlendirilmiş uygulamaları için referans sağlamıştır.

Goji berry tohumlarının steril fidelerinden elde edilen kök segmentleri kallus dokusu oluşturmak için eksplant olarak kullanılarak stabil bir goji berry kallus kültür sistemi kurulmuş ve yüksek antioksidan aktiviteye sahip goji berry kallus dokusu NB elde edilmiştir. Hedeflenmemiş metabolomik analiz yoluyla, goji berry kallus dokusunun materyal bileşimi ve metabolik yol farklılıklarının, doğal bitkilere benzer aktif bileşenlere sahip olan ve doğal bitkilerden daha iyi antioksidan aktiviteye sahip olan 752 bileşik içerdiği bulunmuştur. DK ile karşılaştırıldığında, NB'de 55 metabolitte önemli farklılıklar vardı, bunların arasında iyi antioksidan aktiviteye sahip betain gibi ikincil metabolitler de dahil olmak üzere 22 metabolit yukarı regüle edildi. Buna ek olarak, NB'deki laktoz ve laktuloz DK'dakinden 11 kat daha yüksektir. Birincil metabolitler olarak bu şekerler, glikozidaz hidrolizi yoluyla monosakkaritlere dönüştürülebilir ve glukoneogenez yoluyla glutamin gibi önemli antioksidan öncüler üretilebilir, dolaylı olarak ikincil metabolitlerin oluşumunu teşvik edebilir ve goji kallus dokusunda antioksidan kapasiteyi artırabilir. KEGG sonuçları, goji berry kallus dokusunun büyümesini ve metabolit sentezini doğrudan veya dolaylı olarak düzenleyen, esas olarak ABC taşıyıcıları, gliserofosfolipid metabolizması, aminoasil tRNA biyosentezi ve amino asit biyosentez yolları yoluyla 20 metabolik yolda önemli ölçüde farklı metabolitlerin zenginleştirildiğini göstermiştir.

Tespit edilen 55 diferansiyel metabolit arasında betain ve organik asitler kapsamlı olarak çalışılırken, berberin gibi ikincil metabolitler nadiren çalışılmıştır. Epiberberin lipid birikimini azaltmada iyi bir etkiye sahiptir ve insan sağlığı için oldukça faydalıdır. Günümüzde, kallus dokusunda metabolitlerin hedeflenen indüksiyonu için dış koşullar kontrol edilerek, spesifik metabolitler zenginleştirilebilir ve ayırma ve saflaştırma yöntemleri ile güvenli ve güvenilir bitki kaynaklı doğal aktif maddeler elde edilebilir. Khanam ve arkadaşları, farklı kimyasal yapılara sahip bitki büyüme düzenleyicileri ekleyerek nane yağı verimini artırmış ve bitkilerde ikincil metabolitlerin düzenlenmesinin uygulanabilirliğini göstermiştir. Bitki doku kültürünün goji kaynaklarını elde etmenin önemli bir yolu haline gelmesi ve goji kaynaklarının geliştirilmesi, özellikle de ikincil metabolitlerin endüstriyel üretimi için referans sağlaması beklenmektedir.