Establishment of hydroponic root culture systems of Rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique
Doctor of Philosophy(Pharmaceutical Sciences), 2023
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | English |
| Published: |
Prince of Songkla University
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19408 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | English |
| id |
th-psu.2016-19408 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
English |
| topic |
Rhinacanthus nasutus chitosan herbal raw materials elicitation Trichoderma harzianum ทองพันชั่ง วัตถุดิบสมุนไพร ไฮโดรโปนิกส์ อิลิซิเตชั่น ไตรโคเดอร์มา ไคโตซาน |
| spellingShingle |
Rhinacanthus nasutus chitosan herbal raw materials elicitation Trichoderma harzianum ทองพันชั่ง วัตถุดิบสมุนไพร ไฮโดรโปนิกส์ อิลิซิเตชั่น ไตรโคเดอร์มา ไคโตซาน Thongtham Suksawat Establishment of hydroponic root culture systems of Rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique |
| description |
Doctor of Philosophy(Pharmaceutical Sciences), 2023 |
| author2 |
Pharkphoom Panichayupakaranant |
| author_facet |
Pharkphoom Panichayupakaranant Thongtham Suksawat |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
Thongtham Suksawat |
| author_sort |
Thongtham Suksawat |
| title |
Establishment of hydroponic root culture systems of Rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique |
| title_short |
Establishment of hydroponic root culture systems of Rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique |
| title_full |
Establishment of hydroponic root culture systems of Rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique |
| title_fullStr |
Establishment of hydroponic root culture systems of Rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique |
| title_full_unstemmed |
Establishment of hydroponic root culture systems of Rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique |
| title_sort |
establishment of hydroponic root culture systems of rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique |
| publisher |
Prince of Songkla University |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19408 |
| _version_ |
1800917841799544832 |
| spelling |
th-psu.2016-194082024-05-28T09:20:23Z Establishment of hydroponic root culture systems of Rhinacanthus nasutus and increased rhinacanthin production using elicitation technique การสร้างระบบเพาะเลี้ยงรากทองพันชั่งแบบไฮโดรโปนิกและการเพิ่มการสร้างสารไรนาแคนตินโดยใช้เทคนิคอิลิศิเตชัน Thongtham Suksawat Pharkphoom Panichayupakaranant Faculty of Pharmaceutical Sciences (Pharmacognosy and Pharmaceutical Botany) คณะเภสัชศาสตร์ ภาควิชาเภสัชเวทและเภสัชพฤกษศาสตร์ Rhinacanthus nasutus chitosan herbal raw materials elicitation Trichoderma harzianum ทองพันชั่ง วัตถุดิบสมุนไพร ไฮโดรโปนิกส์ อิลิซิเตชั่น ไตรโคเดอร์มา ไคโตซาน Doctor of Philosophy(Pharmaceutical Sciences), 2023 The purpose of the study was to determine how Rhinacanthus nasutus natural growth parts and harvesting times affected the production of rhinacanthin-C, -D, and -N in plant raw materials. In addition, a study of the quality of commercially available plant raw materials and tea infusion health products from R. nasutus in terms of rhinacanthin content was carried out prior to establish hydroponic root culture systems of R. nasutus that produce high root biomass and a high content of rhinacanthin-C, -D, and -N. Elicitation techniques were used to improve rhinacanthin production in the hydroponic system of R. nasutus. The rhinacanthin content in different parts of the plant varied significantly. Roots consistently had the highest total rhinacanthin levels, with September harvests yielding the highest concentrations (4.91% w/w). In contrast, leaves contained the second-highest levels of rhinacanthins (4.42% w/w) during the same season. In March, both roots and leaves exhibited lower rhinacanthin levels (3.73% and 3.18% w/w, respectively). On the contrary, R. nasutus powders sourced from ten distinct suppliers and two tea products demonstrated relatively low total rhinacanthin concentrations, spanning from 0.14% to 0.55% w/w. These concentrations were similar to those observed in powders derived from aerial components, falling within the range of 0.27% to 0.53% w/w. According to the optimization of R. nasutus hydroponics, aeration (4.5 L/min) through 10% MS in light-protected growing containers significantly increased dried root biomass (143.31 mg/plant) and total rhinacanthin content (2.21% w/w) compared to those without aeration and in translucent growing containers. An appropriate MS concentration of 20% was found to considerably enhance root biomass (247.03 mg/plant) and rhinacanthin content (2.65% w/w). Based on the harvesting time, the plant grown for three months produced sufficient root biomass (142.91 mg/plant) and rhinacanthin content (2.70% w/w). Notably, increasing the harvesting duration resulted in an increase in root biomass and rhinacanthin content, which reached 232.07 mg/plant and 3.04% w/w at five months, respectively. Additionally, blue-red lighting increased root biomass and rhinacanthin content up to 250.47 mg/plant and 3.31% w/w, respectively. The addition of 0.15 mg/mL chitosan boosted rhinacanthin production to 6.10% dry weight (DW). The productivity obtained was 2.24 times more than that produced with untreated root (2.72% w/w DW). Furthermore, a 1 mg/mL T. harzianum treatment dosage increased rhinacanthin synthesis up to 2.22-fold (6.04% w/w DW) compared to untreated root. While lawsone (6 M) treatment modestly increased rhinacanthin production to (4.19% w/w DW) compared to untreated root. Chitosan, Trichoderma harzianum, and lawsone were the most effective elicitors for increasing rhinacanthin production in a hydroponic system of R. nasutus. In sequential dual elicitation, the root and leaf dry weights were unaffected by any of the treatments. Chitosan at 0.15 mg/mL for 48 h increased rhinacanthin production by 2.24-fold to 6.10% w/w dry weight (DW). The treated leaves generated a substantial quantity of rhinacanthin (5.44% w/w DW) after 24 h of chitosan treatment. Furthermore, a 24 h treatment with 1 mg/mL T. harzianum boosted rhinacanthin production up to 2.22-fold (6.04% w/w DW) in roots and 1.5-fold (6.66% w/w DW) in leaves. While 72 h of lawsone (6 M) treatment boosted rhinacanthin production in roots by (4.55% w/w DW) and leaves by 1.13-fold (5.17% w/w DW). During simultaneous dual elicitation, rhinacanthin production was maximum in roots at 72 h, reaching up to 4.51% w/w DW and 5.76% w/w DW in leaves. When chitosan was applied to T. harzianum-treated roots for 72 hours, the highest rhinacanthin production (9.65%w/w DW) was observed. The current study indicated the best approach for obtaining R. nasutus herbal raw material during the rainy season by employing roots or leaves with the maximum rhinacanthin concentration. R. nasutus hydroponics were developed and improved to overcome raw material scarcity and poor quality. Furthermore, the elicitation strategy utilizing T. harzianum and chitosan yielded a significant rhinacanthin concentration. การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของส่วนต่างๆ ของพืชและระยะเวลาที่เก็บเกี่ยวต่อการสร้างสาร rhinacanthin-C, rhinacanthin-D และ rhinacanthin-N จากวัตถุดิบสมุนไพร รวมทั้งยังศึกษาคุณภาพของวัตถุดิบสมุนไพรที่มีจำหน่ายจากที่ต่างๆและผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพจากชาชงทองพันชั่งในในแง่ของปริมาณสาร rhinacanthins จากนั้นยังมีการพัฒนาการสร้างระบบไฮโดรโปนิกส์ของต้นทองพันชั่งที่สามารถได้วัตถุดิบสมุนไพรที่มีปริมาณสูง ร่วมกับการศึกษาการใช้เทคนิคอิลิซิเตชั่นเพื่อกระตุ้นการสร้างสาร rhinacanthins ในระบบไฮโดรโปนิกส์ของทองพันชั่งดังกล่าว ในบรรดาส่วนต่างๆ ของต้นทองพันชั่งตลอดฤดูกาลเก็บเกี่ยว พบว่าส่วนรากมีปริมาณสาร rhinacanthins มากที่สุด รองลงมาคือ ส่วนใบ โดยส่วนอื่นๆ มีปริมาณสาร rhinacanthins ค่อนข้างต่ำ โดยราก (4.91% w/w) และใบ (4.42% w/w) ทองพันชั่งมีสาร rhinacanthins สูงที่สุดในเดือนกันยายน และต่ำที่สุดในเดือนมีนาคม (3.73% และ 3.18% w/w ตามลำดับ) และพบว่าตัวอย่างวัตถุดิบทองพันชั่งในรูปแบบผงทั้งหมด 10 ตัวอย่าง และผลิตภัณฑ์ชาชงทองพันชั่ง 2 ตัวอย่าง มีปริมาณสาร rhinacanthins ค่อนข้างต่ำ ในช่วง 0.14 ถึง 0.55% w/w ซึ่งมีปริมาณใกล้เคียงกับวัตถุดิบทองพันชั่งจากส่วนเหนือดิน (0.27-0.53% w/w) การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมต่อระบบไฮโดรโปนิกส์ของทองพันชั่ง พบว่าการให้อากาศ (4.5 ลิตรต่อนาที) ในระบบเพาะเลี้ยงที่มีอาหารเพาะเลี้ยงชนิด Murishge and Skoog ที่ความเข้มข้น 10% ในภาชนะเพาะเลี้ยงชนิดทึบแสงสามารถเพิ่มปริมาณผลผลิตรากทองพันชั่งแห้ง (143.31 มก./ต้น) และปริมาณสาร rhinacanthins (2.21% w/w) ได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับระบบที่ไม่มีการให้อากาศและภาชนะเพาะเลี้ยงชนิดโปร่งแสง นอกจากนี้ความเข้มข้นของอาหารเพาะเลี้ยงที่ 20% สามารถเพิ่มปริมาณผลผลิตรากทองพันชั่ง (247.03 มก./ต้น) และปริมาณสาร rhinacanthins (2.65% w/w) ได้อย่างมีนัยสำคัญ การเก็บเกี่ยวที่ระยะเวลาสามเดือนจะให้ผลผลิตรากทองพันชั่งเท่ากับ 142.91 มก./ต้น และมีปริมาณสาร rhinacanthins เท่ากับ 2.70% w/w และหากเพิ่มระยะเวลาการเก็บเกี่ยวเป็น 5 เดือน จะทำให้ผลผลิตรากทองพันชั่งและปริมาณสาร rhinacanthins เพิ่มขึ้นเป็น 232.07 มก./ต้น และ 3.04% w/w ตามลำดับ นอกจากนี้ แสงสีน้ำเงิน-แดงยังช่วยเพิ่มผลผลิตรากทองพันชั่งและปริมาณสาร rhinacanthins ได้ถึง 250.47 มก./ต้น และ 3.31% w/w ตามลำดับ ในการศึกษาการใช้เทคนิคอิลิซิเตชั่นในระบบเพาะเลี้ยงไฮโดรโปนิกส์ของทองพันชั่ง พบว่าการใช้สาร chitosan ที่ความเข้มข้น 0.15 มก./มล. เป็น elicitor สามารถเพิ่มการสร้างสาร rhinacanthins ได้ถึง 6.10% w/w ซึ่งมากกว่ากลุ่มควบคุมถึง 2.24 เท่า นอกจากนี้ การใช้สารสกัดเชื้อราชนิด Trichoderma harzianum ที่ความเข้มข้น 1 มก./มล. ยังเพิ่มการสร้างสาร rhinacanthin ได้ถึง 2.22 เท่า (6.04% w/w DW) เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม ในขณะที่การใช้สาร lawsone ที่ความเข้มข้น 6 M สามารถเพิ่มการสร้างสาร rhinacanthins (4.19% w/w DW) ได้น้อยกว่าสาร chitosan และสารสกัด T. harzianum แต่ยังมากว่ากว่าในกลุ่มควบคุม จากการศึกษาปัจจัยของระยะเวลาในการกระตุ้นการสร้างสาร rhinacanthins ด้วย elicitor พบว่าสาร chitosan ที่ความเข้มข้น 0.15 มก./มล. ไม่ส่งผลต่อปริมาณผลผลิตรากทองพันชั่งแต่สามารถกระตุ้นการสร้างสาร rhinacanthins ในรากถึง 6.10% w/w (ใช้เวลาในการกระตุ้น 48 ชม.) และในใบถึง 5.44% w/w (ใช้เวลาในการกระตุ้น 24 ชม.) และสารสกัด T. harzianum ที่เวลา 24 ชม. สามารถกระตุ้นการสร้างสาร rhinacanthins ในรากถึง 2.32 เท่า (6.04% w/w) และในใบถึง 1.50 เท่า (6.66% w/w) ในขณะที่สาร lawsone สามารถกระตุ้นการสร้างสาร rhinacanthins ในรากได้เพียง 4.55% w/w และในใบได้เพียง 5.17% w/w โดยใช้เวลาในการกระตุ้น 72 ชม. ในการศึกษาการใช้เทคนิคอิลิซิเตชั่นแบบ dual elicitation ในระบบเพาะเลี้ยงไฮโดรโปนิกส์ของทองพันชั่ง พบว่าการกระตุ้นด้วยสาร chitosan และสารสกัด T. harzianum พร้อมกันโดยใช้เวลาในการกระตุ้น 72 ชม. ทำให้มีการสร้างสาร rhinacanthins ในรากเท่ากับ 4.51% w/w และในใบเท่ากับ 5.76% แต่การใช้เทคนิคอิลิซิเตชั่นแบบ sequential dual elicitation โดยเริ่มจากการกระตุ้นด้วยสารสกัด T. harzianum เป็นเวลา 48 ชม. แล้วกระตุ้นต่อด้วยสาร chitosan เป็นเวลา 72 ชม. พบว่าสามารถกระตุ้นการสร้างสาร rhinacanthins ในรากได้ถึง 9.65% w/w และในใบได้ถึง 7.59% w/w โดยที่การกระตุ้นด้วยสาร chitosan เป็นเวลา 24 ชม. แล้วกระตุ้นต่อด้วยสารสกัด T. harzianum เป็นเวลา 96 ชม. ไม่ส่งผลต่อการเพิ่มการสร้างสาร rhinacanthins การศึกษานี้ชี้ให้เห็นถึงแนวทางที่เหมาะสมต่อการผลิตวัตถุดิบสมุนไพรทองพันชั่งโดยเฉพาะในช่วงฤดูฝนโดยใช้รากหรือใบจะทำให้มีความเข้มข้นของสาร rhinacanthins สูงที่สุด นอกจากนี้ได้มีการพัฒนาระบบไฮโดรโปนิกส์จากทองพันชั่งร่วมกับการใช้เทคนิคอิลิซิเตชั่นโดยการใช้สารสกัด T. harzianum และสาร chitosan เพื่อเพิ่มปริมาณการสร้างสาร rhinacanthins ทั้งในรากและใบทองพันชั่ง เพื่อใช้ทดแทนวัตถุดิบทองพันชั่งที่ขาดแคลนและมีคุณภาพต่ำ 2024-05-28T08:50:07Z 2024-05-28T08:50:07Z 2023 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19408 en Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf Prince of Songkla University |