Developing Zingiber cassumunar Roxb. Production system using plant tissue culture techniques for enhancing secondary metabolites production.

Abstract

This study aimed to develop the production of high quality Zingiber cassumunar (Roxb.) rhizhome using plant tissue culture technique. The first experiment was to examine the effect of cytokinin and nanosheets. It was found that the Murashige and Skoog (MS) medium, with the addition of benzylaminopurine (BAP) at concentrations of 1 or 2 mg/L, could stimulate the highest number of new shoots (2.78 shoots). The highest growth was also observed. The second experiment assessed the impact of nutrient modification (nitrogen, mesosnutrients, and micronutrients groups) with the addition of BAP growth regulator. The result revealed that the growth of Z. cassumunar was not affected. In the third experiment, the effect of elicitors including phenylalanine (Phe), jasmonic acid (JA), and salicylic acid (SA) on growth and the production of secondary metabolites, was examined. As a result, the growth of Z. cassumunar was significantly highest in the MS medium alone. Five medium formulas were then selected, and plant growth on those mediums was analyzed for biochemical substance production. The highest total phenolic compounds were found in the medium containing 20 mg/L of Phe plus 75 mg/L of JA and the one containing 30 mg/L of Phe plus 50 mg/L of JA (1.87 and 1.86 mg GAE/g DW, respectively). Furthermore, antioxidant activity was higher in plant growth in the medium with the addition of elicitors than in the one without elicitors. The last experiment studied the influence of sugar concentrations on rhizome growth and survival rate after transplantation. The medium added with a 9% sugar concentration enhanced the growth of rhizomes and increased survival rates of post-transplantation.

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาระบบการผลิตหัวพันธุ์ไพล (Zingiber cassumunar Roxb.) คุณภาพสูง โดยนำเทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชมาประยุกต์ใช้ ในการทดลองที่ 1 ศึกษาผลของไซโตไคนินร่วมกับการเติมนาโนชีท พบว่า การใช้สูตรอาหารพื้นฐาน Murashige and Skoog (MS) ที่เติม benzylaminopurine (BAP) เพียงอย่างเดียว ที่ความเข้มข้น 1 หรือ 2 มิลลิกรัมต่อลิตร ชักนำการเกิดยอดใหม่ได้มากที่สุด (2.78 ยอด) และมีการเจริญเติบโตที่ดีที่สุดอีกด้วย ส่วนการทดลองที่ 2 การศึกษาผลของการปรับธาตุอาหารในกลุ่ม nitrogen, mesosnutrients และ micronutrients ร่วมกับการเติมสารควบคุมการเจริญเติบโต BAP พบว่า การปรับธาตุอาหารร่วมกับการเติม BAP ไม่มีผลต่อการเจริญเติบโตของไพล สำหรับการทดลองที่ 3 ศึกษาผลของการเติมสารกระตุ้น ได้แก่ phenylalanine (Phe), jasmonic acid (JA) และ salicylic acid (SA) ต่อการเจริญเติบโตของไพลภายใต้สภาพปลอดเชื้อและการสร้างสารทุติยภูมิ พบว่า สูตรอาหารที่ไม่เติมสารกระตุ้นส่งผลให้ต้นไพลที่เพาะเลี้ยงมีการเจริญเติบโตทางด้านลำต้นดีที่สุด แต่เมื่อทำการคัดเลือกสูตรอาหารมา 5 สูตร แล้วนำไปวิเคราะห์สารสำคัญ พบว่า สูตรอาหารที่เติม Phe ความเข้มข้น 20 มิลลิกรัมต่อลิตร ร่วมกับการเติม JA ความเข้มข้น 75 มิลลิกรัมต่อลิตร และสูตรอาหารที่เติม Phe ความเข้มข้น 30 มิลลิกรัมต่อลิตร ร่วมกับการเติม JA ความเข้มข้น 50 มิลลิกรัมต่อลิตร มีปริมาณสารประกอบฟีนอลิกรวมมากที่สุด (1.87 และ 1.86 mg GAE/ g DW) และยังพบว่าสูตรอาหารที่เติมสารกระตุ้น มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระที่สูงกว่าสูตรที่ไม่เติมสารกระตุ้น และการทดลองที่ 4 ศึกษาผลของการปรับความเข้มข้นของน้ำตาลซูโครสต่อการเกิดเหง้าและอัตราการรอดหลังย้ายปลูก พบว่า สูตรอาหารที่ปรับความเข้มข้นของน้ำตาลร้อยละ 9 มีการเกิดเหง้าหัวและอัตราการรอดหลังย้ายปลูกดีที่สุด