دانلود مقاله شناسایی لاستیک طبیعی و بررسی فعالیت بیوسنتتیک در درخت انجیر

لاستیک طبیعی از درخت انجیر (Ficus carica) کشت شده در کره به صورت بخشی از مطالعه گیاهان تولید کننده لاستیک استخراج گردید. آنالیز رزونانس مغناطیسی هسته ای کربن 13 و مادون قرمز ترانسفورم فوریر نمونه های تهیه شده با عصاره گیری توسط استون و بنزن نشان داد که بقایای محلول در بنزن شامل لاستیک طبیعی، سیس-1،4-پلی ایزوپرن می باشند. مقدار لاستیک در لاتکس درخت انجیر حدود 4 درصد بود در حالی که مقدار لاستیک در برگ، پوست، و میوه به ترتیب 0.3، 0.1 و 0.1% درصد بود. کراماتوگرافی نفوذ ژل نشان داد که اندازه مولکولی لاستیک طبیعی از درخت انجیر حدود 190 kD می باشد. مشابه با درخت لاستیک (Hevea brasiliensis) و گوایول(Parthenium argentatumGray)، بیوسنتز لاستیک در درخت انجیر ارتباط تنگاتنگی با ذرات لاستیک دارد. ترانسفراز لاستیک در ذرات لاستیک، قرابت بالایی را برای پیروفسفات فارنزیل نسبت به پیروفسفات ایزوپنتیل نشان داد طوری که مقادیر ظاهری km به ترتیب 2.8 و 228 میکرومول بود. بررسی سروم لاتکس از درخت انجیر با الکترفوروز ژل سولفات-پلی اکری لامید دودسیل سدیم، اندازه پروتین های اصلی را 25 و 48 kD نشان داد و چندین پروتین با وزن مولکولی کم تر از 20 و بالاتر از kd نشان داد. توالی یابی جزیی آمینو اسید با پایانه N و تحلیل های ایمنو شیمیایی نشان داد که پروتین های 25 و 48 KD جدید بوده و ارتباطی با ترانسفراز های دیگر لاستیک نداشت. اثر EDTA و یون منیزیم در بیوسنتز آزمایشگاهی در درخت انجیر و درحت لاستیک حاکی از این بود که یون فلزی دوظرفیتی موجود در سروم لاتکس، یک فاکتور مهم در تعیین فعالیت های بیوسنتتیک لاستیک مختلف در درخت انجیر و لاستیک می باشد.

لاستیک طبیعی، یک پلیمر متشکل از 320 تا 35000 مولکول ایزوپرن است. در میان گونه های گیاهی تولید کننده لاستیک طبیعی، درخت لاستیک برزیلی،(Hevea brasiliensis) تنها منبع تجاری به دلیل مقدار لاستیک زیاد و کیفیت بالا می باشد( باکوس 1985). با این حال، کاهش سطح زیر کشت نهالستان های لاستیک و الرژی های تهدید کننده حیات در محصولات با منشا لاتکس درخت لاستیک همراه با افزایش تقاضا برای لاستیک با کیفیت بالا، نیازی زیادی به استفاده از منابع طبیعی لاستیک احساس می شود. در سال های اخیر، گوایول(Parthenium argentatumGray)، که لاستیک را در سلول های پارانشیمی تجمع می کند و دارای لاستیک با وزن مولکولی بالا در مقایسه با درخت لاستیک است( باورز 1990)، تحقیقات زیادی را به خود جلب کرده است. علی رغم برخی محدودیت ها در استفاده از محصولات جایگزین لاستیک نظیر سرعت رشد پایین و مقدار کم ذرات لاستیک، گوایول به عنوان یک جایگزین تجاری برای لاتکس هیپو الرژنیک محسوب می شود( کرنیش 1996، 1998).

اگرچه بیش از 2000 گونه گیاهی تولید لاستیک طبیعی می کنند، مکانیسم مولکولی بیوسنتز لاستیک در بسیاری از این گونه ها به طور مفصل بررسی نشده است. تلاش هایی هدفمند برای ایزوله سازی و مطالعه آنزیم های کلیدی دخلیل در تولید لاستیک در درخت لاستیک، گوایول و Ficus elastica صورت گرفته است(Madhavan , Benedict, 1984; Dennis , Light, 1989; Light , Dennis, 1989; Cornish , Backhaus, 1990; Cornish, 1993; Siler , Cornish, 1993). با این حال، نقش و کارکرد بسیاری از پروتین های دخیل در دستگاه بیوسنتز لاستیک هنوز مشخص نشده است. برای درک بهتر نقش این پروتین ها در کیفیت و اندازه لاستیک تولید شده در گیاهان، ما از یک روش قیاسی برای مطالعه آنزیم ها و پروتین های مربوط به دستگاه بیوسنتز لاستیک در گونه های مختلف گیاهی استفاده کردیم.

درخت انجیر (Ficus carica)، به منظور تولید میوه در بیش تر بخش های جنوبی مناطق معتدله کشت می شود. آنزیم های پروتولیتی( انر و کیار 1993)، آمینو اسید ها، مواد معدنی و قند ها( کیم و همکاران 1992)، تری ترپن ها( احمد و همکاران 1988)، و اسید های آلی( شیراشیشی و همکاران 1996) این درخت به شدت شناخته شده است(شیراشی و همکاران 1996). توسعه درخت انجیر به عنوان یک محصول جایگزین لاستیک، بسیار نوید بخش و با اهمیت است زیرا تولید حجم زیادی لاتکس می کند، سرعت رشد زیادی دارد و طول عمر آن نیز بالا بوده و برای تکثیر رویشی نیز بسیار مناسب است و وسیله ای برای تقویت درختان تحت مهندسی ژنتیک می باشد. با این حال در خصوص بیوسنتز لاستیک در درخت انجیر گزارشی وجود ندارد. ارزیابی کمیت و کیفیت لاستیک طبیعی تولید شده در درخت انجیر و تعیین فعالیت بیوسنتتیک لاستیک در ذرات لاستیک و سروم لاتکس، جزو اهداف مهم در توسعه درخت انجیر به صورن یک گیاه تولید کننده لاستیک جایگزین است.

در این گزارش، ما اقدام به مقایسه محتوی و اندازه مولکولی سیس-1،4-پلی ایزوپرن در درخت انجیر نسبت به درخت لاستیک کردیم و در عین حال، فعالیت بیوسنتتیک لاستیک شیره لاتکس و پروتین های مربوط به ذرات لاستیک در درخت انجیر بررسی شد. نتایج ما نشان می دهد که درخت انجیر حاوی فعالیت بیوسنتیگ متفاوتی از درخت لاستیک دارد از جمله این درخت نیاز به یون فلزی دو ظرفیتی لازم برای فعالیت بیوسنتتیک بهینه لاستیک در شیره لاتکس درخت انجیر دارد. تحلیل ایمنوشیمیایی و توالی یابی آمینو اسیدی جزیی پروتین ها ارتباط نزدیکی با ذرات لاستیک داشت که پروتین با اندازه 25 کیلو دالتون ارتباطی با ترانسفراز لاستیک نداشت.

نتایج

مادون قرمز تبدیل فوریر و NMR نشان می دهد که عصاره بنزن، یک لاستیک طبیعی است

لاستیک طبیعی از طریق عصاره گیری پی در پی با استون و بنزن بدست آمده و عصاره های بنزن با استفاده از FTIR وNMR. کربن 13 تجزیه تحلیل شد. طیف های مشابه FTIR برای بررسی وجود عصاره های بنزن درخت انجیر و لاستیک مشاهده شدند. طیف های مادون قرمز مشابه با رفرنس های سیس-1، 4- پلی ایزوپرن بودند و این موید این مطلب است که عصاره بنزن یک لاستیک طبیعی است.