An dëser Studie goufen déi stimuléierend Effekter vun der kombinéierter Behandlung vunPlanzewachstumsregulatoren(2,4-D a Kinetin) an Eisenoxid-Nanopartikelen (Fe₃O₄-NPs) op d'In-vitro-Morphogenese an d'Produktioun vu sekundäre Metaboliten an *Hypericum perforatum* L. goufen ënnersicht. Déi optiméiert Behandlung [2,4-D (0,5 mg/L) + Kinetin (2 mg/L) + Fe₃O₄-NPs (4 mg/L)] huet d'Wuesstumsparameter vun de Planzen däitlech verbessert: d'Planzenhéicht ass ëm 59,6% eropgaang, d'Wuerzellängt ëm 114,0%, d'Knospezuel ëm 180,0% an d'Frëschgewiicht vum Kallus ëm 198,3% am Verglach mat der Kontrollgrupp. Dës kombinéiert Behandlung huet och d'Regeneratiounseffizienz (50,85%) verbessert an den Hypericin-Gehalt ëm 66,6% erhéicht. D'GC-MS-Analyse huet héich Gehalter un Hyperosid, β-Patholen a Cetylalkohol gewisen, déi 93,36% vun der gesamter Peakfläch ausmaachen, während den Gehalt un gesamten Phenolen a Flavonoiden ëm bis zu 80,1% eropgaang ass. Dës Resultater weisen drop hin, datt Planzewuesstumsregulatoren (PGRs) an Fe₃O₄ Nanopartikelen (Fe₃O₄-NPs) e synergisteschen Effekt ausüben, andeems se d'Organogenese an d'Akkumulation vu bioaktive Verbindungen stimuléieren, wat eng villverspriechend Strategie fir d'biotechnologesch Verbesserung vu Medizinplanzen duerstellt.
Johanniskraut (Hypericum perforatum L.), och bekannt als Johanniskraut, ass eng méijähreg Krautplanz aus der Famill vun den Hypericaceae, déi wirtschaftleche Wäert huet.[1] Seng potenziell bioaktiv Komponenten enthalen natierlech Tannine, Xanthonen, Phloroglucinol, Naphthalendianthron (Hyperin a Pseudohyperin), Flavonoiden, Phenolsäuren an äthereschen Ueleger.[2,3,4] Johanniskraut kann duerch traditionell Methode propagéiert ginn; awer d'Saisonalitéit vun den traditionelle Methoden, déi niddreg Keimung vun de Somen an d'Ufällegkeet fir Krankheeten limitéieren säi Potenzial fir e groussflächege Kultivatioun an eng kontinuéierlech Bildung vu sekundäre Metabolitten.[1,5,6]
Dofir gëllt d'In-vitro-Gewebekultur als eng effektiv Method fir eng séier Planzeverbreedung, d'Erhale vun de Keimplasma-Ressourcen an eng erhéicht Ertrag vu medizinesche Verbindungen [7, 8]. Planzewuesstumsregulatoren (PGRs) spillen eng entscheedend Roll bei der Reguléierung vun der Morphogenese a si fir d'In-vitro-Kultivatioun vu Kallus a ganze Organismen noutwendeg. D'Optimiséierung vun hire Konzentratiounen a Kombinatioune ass entscheedend fir den erfollegräichen Ofschloss vun dësen Entwécklungsprozesser [9]. Dofir ass d'Verständnis vun der passender Zesummesetzung a Konzentratioun vu Regulatoren wichteg fir d'Wuesstum an d'Regeneratiounskapazitéit vum Johanniskraut (H. perforatum) ze verbesseren [10].
Eisenoxid-Nanopartikelen (Fe₃O₄) sinn eng Klass vun Nanopartikelen, déi fir d'Gewebekultur entwéckelt goufen oder nach entwéckelt ginn. Fe₃O₄ huet bedeitend magnetesch Eegeschaften, eng gutt Biokompatibilitéit an d'Fäegkeet, de Planzewuesstum ze förderen an d'Ëmweltstress ze reduzéieren, dofir huet et vill Opmierksamkeet a Gewebekulturdesignen op sech gezunn. Méiglech Uwendungen vun dësen Nanopartikelen kënnen d'Optimiséierung vun der In-vitro-Kultur enthalen, fir d'Zelldeelung ze förderen, d'Nährstoffopnam ze verbesseren an antioxidant Enzymer z'aktivéieren [11].
Obwuel Nanopartikel gutt fördernd Effekter op de Planzewuesstum gewisen hunn, bleiwen Studien iwwer déi kombinéiert Uwendung vu Fe₃O₄ Nanopartikelen an optiméierte Planzewuesstumsregulatoren an *H. perforatum* rar. Fir dës Wëssenslück ze schléissen, huet dës Studie d'Effekter vun hire kombinéierten Effekter op d'In-vitro-Morphogenese an d'Produktioun vu sekundäre Metaboliten evaluéiert, fir nei Erkenntnesser fir d'Verbesserung vun de Charakteristike vu Medizinplanzen ze liwweren. Dofir huet dës Studie zwou Ziler: (1) d'Konzentratioun vu Planzewuesstumsregulatoren optimiséieren, fir d'Kallusbildung, d'Sprossregeneratioun an d'Wuerzelbildung in vitro effektiv ze förderen; an (2) d'Effekter vu Fe₃O₄ Nanopartikelen op Wuestumsparameter in vitro evaluéieren. Zukünfteg Pläng enthalen d'Evaluatioun vun der Iwwerliewensquote vu regeneréierte Planzen während der Akklimatiséierung (in vitro). Et gëtt erwaart, datt d'Resultater vun dëser Studie d'Mikropropagatiounseffizienz vun *H. perforatum* däitlech verbesseren an doduerch zu der nohalteger Notzung an de biotechnologeschen Uwendungen vun dëser wichteger Medizinplanz bäidroen.
An dëser Studie hu mir Blattexplantate vun jäerleche Johanniskrautplanzen (Mutterplanzen) aus dem Feld kritt. Dës Explantate goufe benotzt fir d'In-vitro-Kulturbedingungen ze optimiséieren. Virun der Kultivatioun goufen d'Blieder e puer Minutten grëndlech ënner fléissendem destilléiertem Waasser gespullt. D'Explantatuewerfläche goufen duerno desinfizéiert andeems se 30 Sekonnen an 70% Ethanol ënnergetaucht goufen, gefollegt vun enger Ënnergetauch an eng 1,5% Natriumhypochlorit (NaOCl)-Léisung mat e puer Drëpsen Tween 20 fir 10 Minutten. Schlussendlech goufen d'Explantate dräimol mat sterilem destilléiertem Waasser gespullt, ier se an dat nächst Kulturmedium transferéiert goufen.
Iwwer déi nächst véier Wochen goufen d'Parameter vun der Sprossregeneratioun gemooss, dorënner d'Regeneratiounsquote, d'Zuel vun de Sprossen pro Explant an d'Längt vun de Sprossen. Wann déi regeneréiert Sprossen eng Längt vun op d'mannst 2 cm erreecht hunn, goufe se an e Bewuerzelungsmedium transferéiert, dat aus engem hallefkonzentréierte MS-Medium, 0,5 mg/L Indolebutyrsäure (IBA) an 0,3% Guargummi besteet. D'Bewuerzelungskultur gouf dräi Wochen laang weidergefouert, an där Zäit goufen d'Bewuerzelungsquote, d'Zuel vun de Sprossen an d'Längt vun de Sprossen gemooss. All Behandlung gouf dräimol widderholl, mat 10 Explanten pro Widderhuelung, wat ongeféier 30 Explanten pro Behandlung ergëtt huet.
D'Planzenhéicht gouf a Zentimeter (cm) mat engem Lineal gemooss, vun der Basis vun der Planz bis zur Spëtzt vum héchste Blat. D'Wuerzellängt gouf direkt nodeems d'Séimlinger virsiichteg erausgeholl an de Wuessmedium ewechgeholl goufen a Millimeter (mm) gemooss. D'Zuel vun de Knospen pro Explant gouf direkt op all Planz gezielt. D'Zuel vun de schwaarze Flecken op de Blieder, bekannt als Knëppchen, gouf visuell gemooss. Et gëtt ugeholl, datt dës schwaarz Knëppchen Drüsen sinn, déi Hypericin oder oxidativ Flecken enthalen, a gi als physiologeschen Indikator fir d'Reaktioun vun der Planz op d'Behandlung benotzt. Nodeems de ganze Wuessmedium ewechgeholl gouf, gouf dat frësch Gewiicht vun de Séimlinger mat enger elektronescher Skala mat enger Genauegkeet vu Milligramm (mg) gemooss.
D'Method fir d'Berechnung vun der Kallusbildungsquote ass wéi follegt: Nodeems Explantaten véier Wochen an engem Medium kultivéiert goufen, deen verschidde Wuestumsregulatoren (Kinasen, 2,4-D a Fe3O4) enthält, gëtt d'Zuel vun Explantaten, déi fäeg sinn, Kallus ze bilden, gezielt. D'Formel fir d'Berechnung vun der Kallusbildungsquote ass wéi follegt:
All Behandlung gouf dräimol widderholl, mat op d'mannst 10 Explantaten, déi an all Widderhuelung ënnersicht goufen.
D'Regeneratiounsquote reflektéiert den Undeel vum Kallusgewebe, deen de Knospendifferenzéierungsprozess no der Kallusbildungsphase erfollegräich ofschléisst. Dësen Indikator weist d'Fäegkeet vum Kallusgewebe, sech an differenzéiert Gewief ze transforméieren a sech zu neie Planzenorganer ze wuessen.
De Bewuerzelungskoeffizient ass de Verhältnes vun der Zuel vun de Branchen, déi bewuerzele kënnen, zu der Gesamtzuel vun de Branchen. Dësen Indikator reflektéiert den Erfolleg vun der Bewuerzelungsphase, déi entscheedend bei der Mikropropagatioun a bei der Planzeausbreedung ass, well eng gutt Bewuerzelung dozou bäidréit, datt d'Séiwierker a Wuessbedingungen besser iwwerliewe kënnen.
Hypericinverbindunge goufen mat 90% Methanol extrahéiert. Fofzeg mg gedréchent Planzematerial goufen zu 1 ml Methanol bäigefüügt an 20 Minutte laang bei 30 kHz an engem Ultraschallreiniger (Modell A5120-3YJ) bei Raumtemperatur am Däischteren sonikéiert. Nom Sonikéiere gouf d'Prouf 15 Minutte laang bei 6000 rpm zentrifugéiert. Den Iwwerstand gouf gesammelt, an d'Absorptioun vum Hypericin gouf bei 592 nm mat engem Plus-3000 S Spektrophotometer no der Method vum Conceiçao et al. [14] gemooss.
Déi meescht Behandlungen mat Planzewuesstumsregulatoren (PGRs) an Eisenoxid-Nanopartikelen (Fe₃O₄-NPs) hunn keng schwaarz Nodulbildung op regeneréierte Sprossblieder induzéiert. Bei kenger vun de Behandlungen mat 0,5 oder 1 mg/L 2,4-D, 0,5 oder 1 mg/L Kinetin oder 1, 2 oder 4 mg/L Eisenoxid-Nanopartikelen goufen keng Nodulen observéiert. E puer Kombinatioune weisen eng liicht Erhéijung vun der Nodulenentwécklung (awer net statesch signifikant) bei méi héije Konzentratioune vu Kinetin an/oder Eisenoxid-Nanopartikelen, wéi d'Kombinatioun vun 2,4-D (0,5–2 mg/L) mat Kinetin (1–1,5 mg/L) an Eisenoxid-Nanopartikelen (2–4 mg/L). Dës Resultater sinn an der Figur 2 gewisen. Schwaarz Nodulen representéieren Hypericin-räich Drüsen, déi souwuel natierlech optrieden wéi och nëtzlech sinn. An dëser Studie goufen schwaarz Knuetchen haaptsächlech mat der Verbrongung vum Gewief a Verbindung bruecht, wat op e gënschtegt Ëmfeld fir d'Akkumulatioun vun Hypericin hiweist. D'Behandlung mat 2,4-D, Kinetin a Fe₃O₄ Nanopartikelen huet de Kalluswuesstum gefördert, d'Verbrongung reduzéiert an de Chlorophyllgehalt erhéicht, wat op eng verbessert metabolesch Funktioun an eng potenziell Reduktioun vun oxidativen Schued hiweist [37]. Dës Studie huet d'Effekter vu Kinetin a Kombinatioun mat 2,4-D an Fe₃O₄ Nanopartikelen op d'Wuesstum an d'Entwécklung vum Johanniskrautkallus evaluéiert (Fig. 3a-g). Fréier Studien hunn gewisen, datt Fe₃O₄ Nanopartikelen antifungal an antimikrobiell Aktivitéiten hunn [38, 39] a wa se a Kombinatioun mat Planzewuestumsregulatoren benotzt ginn, d'Planzeverteidegungsmechanismen stimuléiere kënnen an d'zellulär Stressindizes reduzéieren [18]. Och wann d'Biosynthese vu sekundäre Metabolitten genetesch reguléiert ass, hänkt hiren tatsächlechen Ertrag staark vun den Ëmweltbedingungen of. Metabolesch a morphologesch Verännerunge kënnen d'Niveaue vu sekundäre Metabolitten beaflossen, andeems se d'Expressioun vu spezifesche Planzengenen reguléieren a op Ëmweltfaktoren reagéieren. Ausserdeem kënnen Induktoren d'Aktivéierung vun neie Genen ausléisen, déi dann d'enzymatesch Aktivitéit stimuléieren, schlussendlech verschidde biosynthetesch Weeër aktivéieren an zu der Bildung vu sekundäre Metabolitten féieren. Ausserdeem huet eng aner Studie gewisen, datt d'Reduktioun vun der Schietung d'Sonneliichtbelaaschtung erhéicht, wouduerch d'Dagestemperaturen am natierlechen Liewensraum vum *Hypericum perforatum* eropgoen, wat och zu enger erhéichter Hypericin-Ausbezuelung bäidréit. Baséierend op dësen Donnéeën huet dës Studie d'Roll vun Eisen-Nanopartikelen als potenziell Induktoren an der Gewëbekultur ënnersicht. D'Resultater weisen, datt dës Nanopartikelen Genen, déi an der Hesperidin-Biosynthese involvéiert sinn, duerch enzymatesch Stimulatioun aktivéiere kënnen, wat zu enger erhéichter Akkumulatioun vun dëser Verbindung féiert (Fig. 2). Dofir kann een am Verglach mat Planzen, déi ënner natierleche Bedéngungen wuessen, argumentéieren, datt d'Produktioun vun esou Verbindungen in vivo och verbessert ka ginn, wann e mëttelméissege Stress mat der Aktivéierung vu Genen kombinéiert gëtt, déi an der Biosynthese vu sekundäre Metabolitten involvéiert sinn. Kombinatiounsbehandlungen hunn am Allgemengen e positiven Effekt op d'Regeneratiounsquote, awer a verschiddene Fäll ass dësen Effekt geschwächt. Besonnesch ass et ze bemierken, datt d'Behandlung mat 1 mg/L 2,4-D, 1,5 mg/L Kinase a verschiddene Konzentratioune onofhängeg an däitlech d'Regeneratiounsquote ëm 50,85% am Verglach mat der Kontrollgrupp erhéije konnt (Fig. 4c). Dës Resultater suggeréieren, datt spezifesch Kombinatioune vun Nanohormonen synergistesch wierke kënnen, fir de Planzewuesstum an d'Metabolitproduktioun ze förderen, wat vu grousser Bedeitung fir d'Gewebekultur vu Medizinplanzen ass. Palmer a Keller [50] hunn gewisen, datt d'2,4-D-Behandlung onofhängeg d'Kallusbildung am St. perforatum induzéiere konnt, während d'Zousätzlech vu Kinase d'Kallusbildung an d'Regeneratioun däitlech verbessert huet. Dësen Effekt war op d'Verbesserung vum hormonellen Gläichgewiicht an d'Stimulatioun vun der Zelldeelung zeréckzeféieren. Bal et al. [51] hunn festgestallt, datt d'Fe₃O₄-NP-Behandlung onofhängeg d'Funktioun vun antioxidativen Enzymen erhéije konnt, wouduerch de Wuesstum vum Wuesstum am St. perforatum gefördert gouf. Kulturmedien, déi Fe₃O₄ Nanopartikel a Konzentratioune vun 0,5 mg/L, 1 mg/L an 1,5 mg/L enthalen, hunn d'Regeneratiounsquote vu Leinsplanzen verbessert [52]. D'Benotzung vu Kinetin, 2,4-Dichlorbenzothiazolinon a Fe₃O₄ Nanopartikelen huet d'Kallus- a Wuerzelbildungsraten däitlech verbessert, awer déi potenziell Niewewierkunge vun der Benotzung vun dësen Hormonen fir d'In-vitro-Regeneratioun mussen berécksiichtegt ginn. Zum Beispill kann eng laangfristeg oder héichkonzentréiert Benotzung vun 2,4-Dichlorbenzothiazolinon oder Kinetin zu somatescher klonaler Variatioun, oxidativem Stress, anormaler Kallusmorphologie oder Vitrifikatioun féieren. Dofir predizéiert eng héich Regeneratiounsrate net onbedéngt genetesch Stabilitéit. All regeneréiert Planze sollten mat molekulare Markéierer (z.B. RAPD, ISSR, AFLP) oder zytogenetescher Analyse bewäert ginn, fir hir Homogenitéit an Ähnlechkeet mat In-vivo-Planzen ze bestëmmen [53,54,55].
Dës Studie huet fir d'éischt Kéier gewisen, datt déi kombinéiert Notzung vu Planzewuesstumsregulatoren (2,4-D a Kinetin) mat Fe₃O₄ Nanopartikelen d'Morphogenese an d'Akkumulation vu wichtege bioaktive Metabolitten (dorënner Hypericin an Hyperosid) an *Hypericum perforatum* verbessere kann. Dat optiméiert Behandlungsschema (1 mg/L 2,4-D + 1 mg/L Kinetin + 4 mg/L Fe₃O₄-NPs) huet net nëmmen d'Kallusbildung, d'Organogenese an den Ausbezug vu sekundäre Metabolitten maximéiert, mä huet och e liichten induzéierenden Effekt gewisen, wat potenziell d'Stresstoleranz an de medizinesche Wäert vun der Planz verbessert. D'Kombinatioun vun Nanotechnologie a Planzegewebekultur bitt eng nohalteg an effizient Plattform fir eng grouss In-vitro-Produktioun vu medizinesche Verbindungen. Dës Resultater maachen de Wee fräi fir industriell Uwendungen a fir zukünfteg Fuerschung iwwer molekulare Mechanismen, Dosisoptimiséierung a genetesch Präzisioun, wouduerch d'Grondfuerschung iwwer Medizinplanzen mat der praktescher Biotechnologie verbonnen gëtt.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 12. Dezember 2025