کارگاه آموزشی متابولیت های ثانویه در پژوهشکده متابولیت های ثانویه اصفهان برگزار شد

دکتر خان احمدی: مزایا و چالش های متابولیت های ثانویه گیاهی در بیوراکتور

کارگاه آموزشی دو روزه «تولید متابولیت های ثانویه به روش کشت ریشه نابجا» با سخنرانی پروفسور مورتی هوساکاته از دانشگاه کارناتاکا کشور هند، روزهای 8 و 9 اسفندماه 96 با حضور جمعی از اعضای هیات علمی و محققان این حوزه، در محل سالن کنفرانس پژوهشکده متابولیت های ثانویه پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی در اصفهان برگزار شد.

به گزارش روابط عمومی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، در این کارگاه آموزشی، پرفسور هوساکاته، تجربیات خود را درباره مبانی تولید متابولیت های ثانویه گیاهی به روش کشت ریشه در بیوراکتور و نیز روند تجاری سازی تولید جینسینگ به این روش را به پژوهشگران رشته بیوتکنولوژی کشاورزی ارائه کرد. همچنین در افتتاحیه این کارگاه آموزشی، مهندس مرادمند قائم مقام سازمان جهاد کشاورزی اصفهان، با اشاره به مشکلات کشاورزی استان و کشور، بر لزوم استفاده از فناوری ها و راهکارهای نوین برای رفع این چالش ها تاکید کرد.

• ماموریت پژوهشکده متابولیت های ثانویه

در همین رابطه دکتر مرتضی خان احمدی، رئیس پژوهشکده متابولیت های ثانویه درخصوص اهمیت برگزاری این کارگاه آموزشی و مدرس این کارگاه در گفتگو با روابط عمومی پژوهشگاه اظهار داشت: پرفسور مورتی هوساکاته استاد دانشگاه کارناتاکا هند، دارای تجربیات زیادی در زمینه متابولیت های ثانویه گیاهی به روش کشت ریشه نابجا بوده و یکی از اعضای تیم تحقیقاتی است که موفق به تولید تجاری جینسینگ و گل راعی در بیوراکتور شده اند.

عضو هیات علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی گفت: متابولیت های ثانویه، گیاهانی ترکیباتی هستند که برای مواردی از قبیل مقابله با تنش های محیطی و جذب حشرات تولید می شوند و کاربردهای فراوانی به عنوان دارو، رنگ ها و عطرهای طبیعی و آفت کش دارند.

وی اظهار داشت: یکی از ابزارهای زیست فناوری، کشت سلول ها و بافت های گیاهی در محیط های کنترل شده است که از این ابزار برای تولید متابولیت های ثانویه نیز استفاده شده و هم اکنون متابولیت های مختلف از رزمارینیک اسید، متابولیت های جینسینگ، آنتوسیانین ها و تاکسول، تا متابولیت های ثانویه نخل و سیب، برای اهداف دارویی و آرایشی از طریق کشت سلول ها و بافت های گیاهی در انواع بیوراکتورها در مقیاس تجاری تولید می شود.

رئیس پژوهشکده متابولیت های ثانویه یکی از ماموریت های اصلی این پژوهشکده را بکارگیری ابزارهای زیست فناوری در تولید متابولیت های ثانویه پرارزش گیاهی دانست و خاطرنشان کرد: یکی از این ابزارها، تولید متابولیت های ثانویه در محیط های کنترل شده است. در این رابطه سلول های گیاهی کشت می شود و با تنظیم شرایط و استفاده از لاین های سلولی و اندامی، متابولیت های ثانویه تا حدی که اقتصادی و قابل رقابت با آلترناتیوهای خود یعنی کشت در مزرعه باشد، تولید می شود.

خان احمدی افزود: بسیاری از گیاهان بویژه گیاهان دارویی برای تولید این متابولیت ها کشت شده و یا از منابع طبیعی برداشت می شوند. در کشت مرسوم میزان متابولیت های گیاه به شدت از شرایط کشت، تغییرات اقلیمی، و تنش های زنده و غیر زنده تاثیر می پذیرد؛ به گونه ای که تغییرات 50 برابری دراین رابطه گزارش شده اند. علاوه بر این، کشت گیاهان نیازمند آب زیاد و زمان طولانی بوده و برداشت از طبیعت نیز از دست رفتن پوشش گیاهی و ذخایر ژنتیکی را در پی دارد.

• مزایای استفاده از متابولیت های ثانویه و بیوراکتور در تولید آن

وی استفاده از بیوراکتور را برای کاهش اثرات زیست محیطی کشت در مزرعه حایز اهمیت دانست و با اشاره به مزایای آن خاطرنشان کرد: استفاده از بیوراکتور و ظروف سربسته برای تولید متابولیت های ثانویه چند خاصیت دارد که یکنواخت بودن یکی از آنهاست در حالی که در شرایط محیطی میزان بارندگی، آفات، سرما و گرما تاثیرگذار هستند و محصول یکنواختی نداریم. عدم وابستگی به محیط زیست از دیگر مزایای استفاده از بیوراکتور است و در تمام مدت سال امکان تولید متابولیت های ثانویه وجود دارد در حالی که تولید در مزرعه، فصلی است. سومین مزیت آن، عاری از سم و کودهای شیمیایی بودن است و چهارمین مزیت و مهم تر از همه اینکه مصرف آب با استفاده از این روش، بسیار کمتر است.

خان احمدی افزود: به تعبیر دیگر، یکنواختی محصول، قابلیت کنترل شرایط برای رسیدن به غلظت زیاد متابولیت موردنظر، عاری بودن از بقایای سموم، و خصوصا کاهش چشمگیر مصرف آب تا 10 برابر از مزایای استفاده از متابولیت های ثانویه است.

رئیس پژوهشکده متابولیت های ثانویه با اشاره به انجام تحقیقات بین المللی در این حوزه گفت: اخیرا پژوهش های فراوانی در سطح جهان برای تولید این متابولیت ها از طریق کشت سلول ها و اندام گیاهی در ظروف در بسته انجام گرفته و در مواردی به تولید تجاری راه یافته که از جمله کشورهای مطرح در این حوزه می توان به ژاپن، آلمان، کره جنوبی، آمریکا و چین اشاره کرد.

عضو هیات علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی درباره شرایط سودآوری متابولیت های ثانویه اظهار داشت: سودآوری این روش و قابل رقابت شدن آن با کشت های مرسوم و برداشت از طبیعت، مشروط به افزایش غلظت متابولیت های موردنظر به چندین برابر مقادیر تولیدی در گیاه مادری است. بدین منظور باید ساختارهای مناسب بیوراکتور توسعه یافته و شرایط کشت، بهینه سازی و علاوه بر آن از ابزار دیگر زیست فناوری یعنی مهندسی متابولیزم نیز استفاده شود.

• چالش های موجود در حوزه متابولیت های ثانویه

وی چالش های موجود در حوزه متابولیت های ثانویه را لزوم سرمایه گذاری اولیه، برخورداری از محیط کشت، استفاده از تست های ایمنی و نیروی انسانی لازم برشمرد و گفت: برای جبران هزینه ها باید مقدار متابولیت هایی که در راکتور تولید می کنیم بیش از آن چیزی باشد که در گیاه مزرعه است. همچنین دسترسی به لاین هایی که تولید متابولیت آنها بالا باشد و فرایند تولید در بیوراکتور را اقتصادی کنند، بسیار حایز اهمیت است. این امر احتیاج به دانش فنی دارد و ما در پژوهشکده متابولیت های ثانویه به دنیال این دانش فنی هستیم و برگزاری این کارگاه آموزشی نیز در همین راستا بوده است.

خان احمدی در پاسخ به این سوال که وضعیت تحقیقات انجام شده در حوزه متابولیت های ثانویه در چه سطحی است و آیا به تجاری سازی محصول منجر شده یا خیر، اظهار داشت: تحقیقات در این حوزه در ایران، بیشتر دانشگاهی و در قالب پایان نامه بوده است و هنوز مورد تجاری نداشته ایم چراکه این امر، مستلزم زمان زیاد و اقدامات پیوسته است که پژوهشکده متابولیت های ثانویه پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، اقدامات تحقیقاتی و کاربردی را در این حوزه در حال اجرا دارد.

• صرفه جویی در مصرف آب با استفاده از بیوراکتور

وی افزود: اگر بتوانیم 10 درصد متابولیت های دارویی مان را به جای مزرعه در بیوراکتور تولید کنیم، طبق برآوردهای انجام شده، سالانه چندین میلیون مترمکعب آب، صرفه جویی خواهد شد ضمن اینکه بدون نیاز به زمین، اشتغال ایجاد می شود.

رئیس پژوهشکده متابولیت های ثانویه درباره زمان دستیابی به موفقیت در این حوزه مهم تحقیقاتی در آینده گفت: پیش بینی زمان مشخص برای تجاری سازی محصولات در این زمینه دشوار است و به عواملی مانند دستیابی به لاین مناسب، ارتقای تکنولوژی تولید بیوراکتور و... بستگی دارد. امیدواریم طی چند سال آینده به خروجی محصول و تجاری سازی آن دست پیدا کنیم.

عضو هیات علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی درباره سمینارهای تخصصی یا کارگاه های ویژه متابولیت های ثانویه در سطوح ملی و بین المللی خاطرنشان کرد: بیشتر کنفرانس های داخلی و خارجی در حوزه متابولیت های ثانویه، بیشتر در قالب سمینارهای بیوتکنولوژی کشاورزی مطرح می شود.

• استفاده از بیوراکتورهای ارزان قیمت در آینده

وی درخصوص برنامه های آینده پژوهشکده متابولیت های ثانویه پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی گفت: ما در حال کار بر روی بیوراکتورهای ارزان قیمت هستیم تا سرمایه گذاری اولیه را کاهش دهیم چون یکی از هزینه های اصلی تولید متابولیت های ثانویه در بیوراکتور، هزینه سرمایه اولیه است. برای کاهش هزینه ها باید از سیستم های ساده تر استفاده کنیم و برای این منظور دنبال بیوراکتورهای یک بار مصرف و چندصد لیتری هستیم تا با سرمایه کم، تولید انجام شود و این امر نیازمند تحقیقات وسیع است. بعد از توسعه دانش فنی در این حوزه در جهت تجاری سازی آن، سرمایه گذاری نیز میسر خواهد شد که البته نیازمند گذشت زمان است.