Güney Çin porsuklarında paklitaksel içeriği ve mikorizal mantarların izolasyonu, saflaştırılması ve tür tanımlaması
Mikoriza, toprak mantarları ve bitki kökleri arasındaki simbiyotik bir ilişkidir. Bitki köklerinin büyük çoğunluğu ile mutualistik simbiyoz kurabilen faydalı bir mikroorganizma olan mikorizal mantarlar üzerine yapılan araştırmalar temel olarak bu mantarların spesifik morfolojik yapıları ve işlevleri üzerine odaklanmaktadır. Mikorizal mantar miselyumu, henüz mantarlaşmamış konukçu bitkilerin köklerini enfekte ederek kök ucunun yüzeyinde bir mantar kılıfı, kök korteksinde bir Hartian ağı ve köklerin dışında genişlemiş hifler oluşturur. Bitki büyüme ve gelişmesini teşvik etmek, bitki stres direncini ve hastalık direncini artırmak, mineral elementlerin (özellikle N ve P) bitki emilimini ve kullanımını iyileştirmek gibi karakteristik yapılara sahiptir ve ayrıca bitki kök emilim alanını genişletebilir, su kullanım verimliliğini artırabilir, mineral besin maddelerinin emilimini ve kullanımını teşvik edebilir, vücuttaki karbon döngüsünü iyileştirebilir ve rizosfer toprağı ile kök korteks hücreleri arasında yoğun bir misel ağı oluşturarak bitkilerin birincil ve ikincil metabolizmasını etkileyebilir. Mikorizal mantarlar çoğu karasal bitki ile yakın simbiyotik ilişkiler kurar ve farklı mantarlar aynı anda bireysel kök segmentlerini istila edebilir. Yukarıda bahsedilen biyolojik ve fizyolojik ekolojik etkilere ek olarak, bitki köklerinin ikincil metabolizmasını da etkiler ve katılırlar, ancak ilgili az sayıda araştırma raporu vardır.
Taxus chinensis var. mairei ulusal birinci sınıf koruma altındaki bir bitkidir ve Çin'de dağılım gösteren bir Taxus çeşididir. Kuvaterner buzul kalıntısı türlerine aittir ve esas olarak Yangtze Nehri Havzası'nın güneyinde dağılım gösterir. Taxus cinsinin bitkileri şu anda dünyada nesli tükenmekte olan doğal nadir anti-kanser bitkileri olarak kabul edilmektedir. Kökleri, gövdeleri ve yaprakları, paklitaksel ve öncüsü 10-DAB Ⅲ gibi doğal anti-kanser tıbbi bileşenlerin yanı sıra taksan bileşikleri içerir. Bu nedenle, yeni tıbbi kaynaklar aramak için, güney Çin porsuklarının endofitik mantarları hakkında birçok araştırma raporu vardır, ancak güney Çin porsuklarının mikorizal mantarları hakkında çok az araştırma raporu vardır. Zhang Xiangyu ve arkadaşları, güney Çin porsuk bitkilerinin çeşitli organ ve dokularındaki paklitaksel içeriğinin dağılımını incelediklerinde, en yüksek paklitaksel içeriğinin 0.101% olan lifli köklerde olduğunu bulmuşlardır. Daha sonra, Gong Xueyuan ve arkadaşları daha fazla çalışmış ve lifli köklerde bazı mikorizal mantarlar olduğunu bulmuşlardır. İzolasyon ve kültivasyondan sonra, mikorizal dokulardan 21 mikorizal mantar elde edilmiştir. Sıvı fermantasyon saf kültürü yoluyla, bunlardan 4'ünün 10-DAB III ürettiği ancak paklitaksel üretmediği ve 6'sının paklitaksel ürettiği ancak 10-DAB III üretmediği bulunmuştur. Ancak, 21 mikorizal mantarın tür tanımlaması yapılmamıştır. Bu çalışmada mikorizal mantarlar diseke edildikten sonra, merkezi bölgede kırmızı bir yapısal alan bulundu (bkz. Şekil 1) ve dışında ince duvarlı hücreler vardı. Kırmızı yapısal alanın kesilmesi ve soyulması, bunun orijinal kök dokusu olduğunu ortaya çıkarmıştır. Test ve araştırmalardan sonra paklitaksel içeriğinin 0,209% olduğu ve bunun lifli kökten 0,065% daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma aynı zamanda güney Çin porsuğunun mikorizal mantarları ile kök kallus dokusu arasında karşılıklı yetiştirme gerçekleştirmiş ve etkileşimden sonra kallus dokusundaki paklitaksel içeriğinin önemli ölçüde arttığını bulmuştur. Mikorizal arbusküler mikorizal kılıf, sıradan lifli köklere göre mikorizal mantarlar tarafından eklenen tek önemli anatomik yapıdır. Bu nedenle, arbusküler mikorizal kılıftaki mikorizal mantarlar, mikorizal mantarların orijinal kök dokusunda yüksek paklitaksel birikiminde anahtar faktör olmalıdır. Bu ikisi arasındaki korelasyonu ortaya çıkarmak için bu çalışma, doku kültürü yöntemi kullanılarak güney Çin porsuklarında mikorizal mantarların izolasyonu ve saflaştırılması üzerine araştırmayı yeniden başlatmış ve korelasyon mekanizması hakkında bilgi edinmek amacıyla bu mikorizal mantar türlerini tanımlamak için morfolojik gözlem ve moleküler biyoloji tekniklerini kullanmayı planlamıştır. İlgili literatürdeki araştırma raporlarıyla karşılaştırıldığında, güney Çin porsuklarının kök dokularındaki mikorizal mantarların tür çeşitliliği ile güney Çin porsuk bitkilerinin diğer organ dokularındaki endojen mantar biyoçeşitliliği arasında önemli farklılıklar olduğu bulunmuştur, Güney Çin porsuklarındaki mikorizal mantar türlerinin özgüllüğünün aralarında bir korelasyon olabileceğini göstermektedir, Paklitaksel biyosentezinde yer alan organizmaların çeşitliliği ve mikorizal mantarlar ile bitkiler arasında ikincil metabolitlerin üretilmesi için etkileşim üzerine yapılan araştırmalar büyük bilimsel öneme sahiptir.

 

Dünya çapında 1 çeşit ve 1 hibrit olmak üzere 11 tür Taxus bitkisi bulunmaktadır. Bunlar arasında 9 tür Taxus endofitik mantarı paklitaksel üretme yeteneğine sahiptir. Li ve arkadaşları paklitaksel üreten endofitik mantar kültür ortamını Taxus cuspidata'nın süspansiyon kültür hücreleriyle birlikte kültürlemiş ve sonuçlar sadece paklitaksel salınım oranını artırmakla kalmayıp aynı zamanda Taxus cuspidata'nın hücre zarında önemli bir hasara neden olmadığını göstermiştir, bu da endofitik mantar fermantasyon ortamının paklitakselin aktif taşınmasıyla ilgili enzimleri aktive etme işlevsel aktivitesine sahip olabileceğini göstermektedir. Fındık ağacı hücreleri ve suşlarının birlikte kültürünün etkili olduğunu ve bu birlikte kültür sisteminde maksimum paklitaksel üretiminin elde edilmesinde fungal aşılama ve birlikte kültür süresinin önemli faktörler olduğunu gösteren çalışmalar da vardır. Bununla birlikte, paklitaksel biyosentezinde endofitik mantarlar ve Taxus chinensis hücreleri arasındaki biyolojik ilişki hakkında net bir rapor bulunmamaktadır. Gong ve arkadaşları, güney Taxus chinensis mikorizal mantarlarının paklitaksel ve 10-DAB Ⅲ üretme yeteneğine sahip olduğunu, ancak alt kültürden sonra hızla bozulduğunu ve kaybolduğunu bildirmiştir. Bu nedenle, mikorizal mantarlar ile mikorizal ilkel kök dokularındaki daha yüksek paklitaksel içeriği arasındaki korelasyon mekanizması hala daha fazla araştırma için değer taşımaktadır.
Çin porsuğu bitkisini endofitik mikorizal bir bitki olarak sınıflandıran ve güney Çin porsuğunun arbusküler mikorizal mantarlarla arbusküler vezikül mikorizal mantarlar oluşturabileceğine işaret eden monograflar vardır. Sporların morfolojik çeşitliliği, ekosistemlerdeki mantarların gerçek çeşitliliğini ortaya koymak için yeterli değildir. Mikorizal mantar araştırmalarında moleküler biyoloji tekniklerinin uygulanması, taksonomik çeşitliliği önemli ölçüde artırabilir. Çalışmalar, genetik çeşitliliğin popülasyonlar ve hatta bireysel sporlar içinde yüksek olduğunu göstermiştir. Buna ek olarak, mikorizal mantar topluluklarının bileşimindeki farklılıkların bitkiler üzerinde çeşitli etkileri olabileceğini ve potansiyel olarak bitki çeşitliliği, ekosistem çeşitliliği ve üretkenliğin belirlenmesinde rol oynayabileceğini gösteren kanıtlar vardır. Bu çalışmanın sonuçları, güney Çin porsuklarının mikorizal mantarlarının diğer organ dokularındaki endofitik mantarlardan farklı bir mikrobiyal topluluğa sahip olduğunu göstermiştir. Orijinal kök dokusu, sıradan köklerden ve diğer organ dokularından çok daha yüksek bir paklitaksel içeriğine sahiptir ve kallus dokusu ile mikorizal mantarlar arasındaki etkileşim, paklitaksel içeriğini artırabilir. Bu nedenle, paklitaksel biyosentezinde mikorizal mantarlar ve güney Çin porsuklarının kök hücreleri arasındaki sinerjik mekanizma incelenmeye değer önemli bir yöndür. Bu, mikorizal mantarların geliştirilmesi ve kullanımı ve doğal organik fonksiyonel aktif bileşiklerin verimli yeşil üretimi için önemli bilimsel öneme ve uygulama değerine sahiptir.