nvestigation of antibacterial effects of cell suspension culture and comparison by essential oils and seed extract in Bunium persicum

Khosravinia, S.; Ziaratnia, S.M.; Bagheri, A.; Marashi, S.H.

doi:10.22101/JRIFST.2013.07.03.216

nvestigation of antibacterial effects of cell suspension culture and comparison by essential oils and seed extract in Bunium persicum

Document Type : Original Paper

Authors

¹ MSc. student, Department of Biotechnology and Plant Breeding, Ferdowsi University of Mashhad

² Assistant professor, Research Institute of Food Science and Technology (RIFST)

³ Professor, Department of Biotechnology and Plant Breeding, Ferdowsi University of Mashhad

⁴ Associated professor, Department of Biotechnology and Plant Breeding, Ferdowsi University of Mashhad

10.22101/JRIFST.2013.07.03.216

Abstract

Recently by no incident there is a great concern in people to consume herbal antibiotics rather than using chemical ones due to bacterial resistances witnessed in chemical treatments. In this research the antibacterial activity of aqueous and ethanol extracts of black zira cell suspension culture in comparison with seed extracts and essential oils were investigated against Staphylococus aurous, Escherichia coli and Bacillus subtilis using disk diffusion and digging hole methods. The bacterial concentration was at 10⁶ and 10⁷ CFU/mL. Positive and negative controls were antibiotics (Gentamicin [10 µg/disk], Tetracycline [30 µg/disk]) and solvents (5% DMSO and 80% Ethanol) respectively. Inhibitory effects were studied by measuring the growth inhibiting circle diameter. The Results showed that the range of Minimum Inhibitory Concentration (MIC) were 3.12-6.25, 12.5-50 and 25-50 mg/ml, for the essential oil, the cell extract and the seed extract respectively. According to the results a promising antibacterial activities were revealed from all black zira samples against tested bacteria with the maximum activity to the S. aurous. In contrast to E. coli, the effect of extracts on S. aurous and B. subtilis was dependent to the bacteria concentration. Overall antibacterial effects of cell extracts against tested bacteria were lesser than essential oils (100%) and higher than seed extracts and different dilution of essential oils, therefore it seems cell suspension culture of black zira is a suitable method to produce antibacterial compounds.

Keywords

References

امیری ح. 1385. بررسی اثرات ضد میکروبی اسانس و عصاره‌های مختلف گیاه Smyrnium cordifolium Boiss بر روی برخی از باکتری‌های بیماری‌زا. فصلنامه علوم دارویی، 15:1-19.

امیری ح. 1385. بررسی مواد متشکله موجود در اسانس و اثرات ضد میکروبی اسانس و عصاره‌های مختلف گیاه Allium jesdianu Boiss.& Buhsem. فصلنامه گیاهان دارویی، 39:1-44.

امیری س.، پیغان ر. و معتمدی ح. 1388. بررسی اثر آنتی باکتریالی عصاره اتانولی، متانولی و آبی سیر و عصاره خام سیر بر روی باکتری آئروموناس سوبریای جدا شده از ماهی کپور. خلاصه مقالات اولین همایش دانشجویی کاربرد گیاهان دارویی در ایران، اهواز، 13-12 اسفند، 23.

چلبیان ف.، نوروزی ح. و موسوی س. ۱۳۸۲. بررسی اثرات ضد میکروبی هفت گونه گیاهی از تیره‌های مختلف بر روی برخی از باکتری‌های بیماری‌زا. فصلنامه گیاهان دارویی، 34:7-37.

دانشمندی س.، سلیمانی ن.، ستاری م. و پورفتح اله ع. ا. 1389. اثرات متقابل دارویی و فعالیت ضد باکتریایی اسانس زیره سبز. مجله دانشگاه علوم پزشکی اراک 75:13-82.

شیرازی م. ح.، فاضلی م. ر. و سلطان م. م. ۱۳۸۲. بررسی اثر ضد میکروبی ۱۰ عصاره گیاهی برروی هلیکوباکترپیلوری و مقایسه آن با آنتی بیوتیک‌های موثر انتخابی. فصلنامه گیاهان دارویی، 53:7-60.

طالعی غ.، مشکوه م. ه. و موسوی ز. 1386. بررسی اثر ضد باکتریایی اسانس زیره سیاه و بومادران. خلاصه مقالات سومین همایش گیاهان دارویی، تهران، 3-2 آبان، 481.

عباسی ن.، عزیزی جلیلیان ف.، عبدی م. و سیف منش م. 1385. بررسی اثر ضد میکروبی عصاره گیاه Scrophularia striata Boiss بر روی استافیلوکوکوس اورئوس و پسودوموناس ائروژینواز و مقایسه آن با آنتی بیوتیک‌های موثر انتخابی. فصلنامه گیاهان دارویی، 10:1-18.

روجعلیان ف.، کسری کرمانشاهی ر.، عزیزی م. و باسامی م. ر. 1389. بررسی اثر ضد باکتریایی و خاصیت سینرژیستی اسانس سه گیاه دارویی علیه برخی از پاتوژن‌های مهم مواد غذایی به روش میکرودایلوشن. فصلنامه تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 133:26-146.

قهرمان ا. 1372. فلور رنگی ایران. جلد اول، انتشارات موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، صفحات 234-235.

مشکی باف م. ح.، عبداللهی ع.، فصیحی‌ رامندی م.، عدنانی ساداتی س. ج.، مروج ع. و حاتمی ش. 1389. اثرات ضد باکتریایی عصاره هیدروالکی پونه کوهی، مروه تلخ، زرشک وحشی، چای کوهی. مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی سمنان، 240:11-245.

مقتدر م.، ایرج منصوری ع.، سالاری ح. و فرهمند آ. 1388. شناسایی ترکیب‌های شیمیایی و بررسی اثر ضد میکروبی اسانس زیره سیاه (Bunium persicum Boiss.). فصلنامه تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 20:25-28.

مومنی ل. و زمان‌زاده ب. 1388. بررسی اثرات ضد میکروبی عصاره پیاز و زنجبیل بر روی باکتری‌ها و قارچ کاندیدا آلبیکانس جدا شده از نمونه‌های ادرار افراد مبتلا به عفونت‌های ادراری- تناسلی. مجله دانشگاه علوم پزشکی شهر‌‌کرد، 81:11-87.

Abubaker A.Z., Ehsan B.R. & Bipinraj N.K. 2010. Antimicrobial activity of six Indian spices. The IUP Journal of Biotechnology, 3: 40-45.

Bendahou M., Muselli A., Grignon-Dubois M., Benyoucef M., Desjobert J.M., Bernardini A. & Costa J. 2008. Antimicrobial activity and chemical composition of Origanum glandulosum Desf. essential oil and extract obtained by microwave extraction: Comparison with hydrodistillation. Food Chemistry, 106: 132-139.

Chintalwar G.J., Gupta S., Roja G. & Bapat V.A. 2003. Protoberberine alkaloids from callus and cell suspension cultures of Tinospora cordifolia. Pharmocetical Biology, 41: 81-86.

Gachkar L., Yadegari D., Bagher Rezaei M., Taghizadeh M., Alipoor Astaneh S. & Rasooli I. 2007. Chemical and biological characteristics of Cuminum cyminum and Rosmarinus officinalis essential oils. Food Chemistry, 102: 898-904.

Goudarzi M., Hamedi A.B., Malekpoor F., Abdizadeh R., Ghasemi Pirbalouti A. & Raissy M. 2011. Sensitivity of Lactococcus garvieae isolated from rainbow trout to some Iranian medicinal herbs. Medicinal Plants Research, 5: 3067-3073.

Haghbeen K., Pourmolaei S., Mareftjo M.J., Mousavi A., Akbari Noghabi K., Hosseini Shirazi F. & Meshkat A. 2011. Detailed Investigations on the Solid Cell Culture and Antimicrobial Activities of the Iranian Arnebia euchroma. Journal of Biomedicine and Biotechnology, 4:1-8.

Iacobellis N.S., Cantore P.L., Capasso F. & Senatore F. 2005. Antibacterial activity of Cuminum cyminum and Carun carvi essential oils. Agricultural and Food Chemistry, 53: 57-61.

Kabuche Z., Boutaghane N., Laggoune S., Kabuche A., Aitkaki Z. & Benlabed K. 2005. Comparative antibacterial activity of five Lamiaceae essential oils from Algeria. International Journal of Aromatherapy, 15: 129-133.

Khaidrov K.K.H., Sadykov Y.V.D., Lebedeva L.D. & Ismaailov M.B. 1991. Composition and pharmacological activity of essential oil from Bunium persicum Boiss. Burdenko fedsch Khimiko Farmatsevticheskii Zhurnal, 25: 73-75.

Khosravinia S., Ziaratnia S.M., Bagheri A., Rajabzadeh G. & Marashi S.H. 2012. Comparison of Cuminaldehyde Contents from Cell Suspension Cultures and Seeds of [Bunium persicum (Boiss.) B. Fedtsch.]. Notulae Scientia Biologicae, 4: 49-54.

Marjorie M.C. 1999. Plant Products as Antimicrobial Agents. Clinical Microbiology Review, 12: 564-582.

Menghani E., Pareek A., Negi R.S. & Ojha C.K. 2011. Search for Antimicrobial Potentials from Certain Indian Medicinal Plants. Research Journal of Medicinal Plant, 5: 295-301.

Mewis I., Smetanska I.M., Muller C.T. & Ulrichs C. 2011. Specific poly-phenolic compounds in cell culture of Vitis vinifera L. cv. Gamay Freaux. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2: 148-161.

Neef H., Declercq P. & Laekeman G. 1995. Hypoglycaemic activity of selected European plants. Phytotherapy Research., 9: 45-48.

Oroojalian F., Kasra-Kermanshahi R., Azizi M. & Bassami M.R. 2010. Phytochemical composition of the essential oils from three Apiaceae species and their antibacterial effects on food-borne pathogens. Food Chemistry, 120:765-770.

Rahman M.A., & Bari M.A. 2013. Antibacterial Activity of Cell Suspension Cultures of Castor (Ricinus communis L. cv. Roktima). European Journal of Medicinal Plants, 3:65-77.

Sharififar F., yassa N., & Mozaffarian V. 2010. Bioactivity of Major Components from the Seeds of Bunium persicum (boiss.) Fedtch. Journal of Pharmacy Science, 3: 300-304.

Simoes-Gurgel C., Rocha A.S., Cordeiro L.S., Gayer C.R.M., Castro T.C., Coelho M.G.P., Albarello N., Mansur E. & Rosa A.C.P. 2012. Antibacterial activity of field-grown plants, in vitro propagated plants, callus and cell suspension cultures of Cleome rosea Vahl. Journal of Pharmacy Research, 5: 3304-3308.

Singh G., Kapoor I.P.S., Pandey S.K., Singh U.K. & Singh R.K. 2002. Studies on essential oils: Part 10; Antibacterial activity of volatile oils from some species. Phytotherapy Research, 16: 680-682.

Sokmen A. 2001. Antiviral and Cytotoxic Activities of Extracts from the Cell Cultures and Respective Parts of Some Turkish Medicinal Plants. Turkish Journal of Biology, 25: 343-350.

Syed M. & Hanif M. 1985. Antimicrobial activity of the essential oil of the umbelliferae family part 1. Cuminum cyminum, Coriandrum sativum, Foeniculum vulgar and Bunium persicum oils. Pakistan Journal of Scientific and Industrial Research, 55: 116-120.

Villarreal M.L., Arias C., Feria-Velasco A., Tonatiuh Ramırez O. & Quintero R. 1997. Cell Suspension Culture of Solanum chrysotrichum (Schldl.)-A Plant producing an Antifungal Spirostanol Saponin. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 50: 39-44.

Weinstine R.A. 2001. Controlling antimicrobial resistance in hospitals: Infection control and use of antibiotics. Emerging Infectious Disease, 7: 188-192.

Ziaratnia S.M., Ohyama K., Fattah Hussein A.A., Muranaka T., Lall N., Kunert K.J. & Meyer J.J.M. 2009. Isolation and identification of a novel chlorophenol from a cell suspension culture of Helichrysum aureonitens. Chemicall and Pharmaceutical Bulletin, 11: 1282-1283.