In Vitro Propagation and Phytochemical Profiles of Kaempferia koratensis Picheans.

Abstract

This research studied a propagation protocol for Kaempferia koratensis Picheans. which is an endangered plant of Thailand using the plant tissue culture technique. Microshoot (1 cm long) of K. koratensis was cultured on solid and liquid Murashige and Skoog (MS) supplemented with various concentrations of auxin, cytokinin, and their combinations for eight weeks. The results showed that the highest number of shoots and roots were 4.60 shoots/explant when the microshoots were cultured on solid MS medium added with 2.0 mg/l BA plus 3.0 mg/l TDZ and 0.2 mg/l NAA and 8.60 roots/explant when the microshoots were cultured on solid MS medium added with 4 mg/l BA plus 0.2 mg/l NAA respectively. In liquid MS medium, the best result for shoot multiplication was 6.0 shoots/ explant achieved on MS medium supplemented with 1 mg/l Kinetin, 2 mg/l TDZ and 0.2 mg/l NAA. The in vitro-derived plantlets of K. koratensis Pichean. were transplanted into a pot containing soil, sand and soil: sand (1: 1) in a greenhouse. The survival rates were 100% when K. koratensis Pichean. was transplanted to all potting mixtures. Comparative study on phytochemical profile of K. koratensis by total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC) and antioxidant activity of leaves of micropropagated plants and leaves and rhizomes of conventionally propagated plants. The result showed that the leaves of K. koratensis from in vitro plants when cultured on MS medium without plant growth regulators showed the highest values of TPC (107.21 mg GAE/g DW) and TFC (15.73 mg Ru/g DW). Leaves of K. koratensis from natural conditions showed the highest antioxidant activity 8.18 mg TE/g DW and 28.97 mg Feso4/g DW when measured by DPPH assay and FRAP assay, respectively. Leaves of micropropagated plants and leaves and rhizomes of conventionally propagated plants were extracted and analyzed phytochemical profile by high-performance liquid chromatography (HPLC) and gas-chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Seven phenolic compounds (gallic acid, vanillic acid, cinnamic acid, caffeic acid, syringic acid, ferulic acid and p-coumaric) and 3 flavonoid (rutin, kaempferol and quercetin) compounds were found in leaves and rhizomes of K. koratensis when analyzed with HPLC. GC-MS analysis showed 19 compounds

งานวิจัยนี้ศึกษาวิธีการขยายพันธุ์เปราะโคราช (Kaempferia koratensis Picheans.) ซึ่งเป็นพืชถิ่นเดียวของประเทศไทยด้วยเทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช ต้นอ่อนเปราะโคราช (ขนาด 1 ซม.) มาเพาะเลี้ยงในอาหารแข็งและอาหารเหลวสูตร MS ที่เติมฮอร์โมนออกซิน ไซโทไคนิน และเติมฮอร์โมนร่วมกันที่ระดับความเข้มข้นแตกต่างกัน เพาะเลี้ยงเป็นเวลา 8 สัปดาห์ พบจำนวนยอดมากที่สุด 4.60 ยอด/ชิ้นส่วนพืช เมื่อเพาะเลี้ยงต้นอ่อนในอาหารแข็งสูตร MS ที่เติม BA 2 มก./ล. ร่วมกับ TDZ 3 มก./ล. และ NAA 0.2 มก./ล. และพบจำนวนรากมากที่สุด 8.60 ราก/ชิ้นส่วนพืช เมื่อเพาะเลี้ยงต้นอ่อนในอาหารแข็งสูตร MS ที่เติม BA 4.0 มก./ล. และ NAA 0.2 มก./ล. ในอาหารเหลวสูตร MS พบการเกิดยอดมากที่สุด 6.0 ยอด/ชิ้นส่วนพืช เมื่อเพาะเลี้ยงต้นอ่อนในอาหารสูตร MS ที่เติม Kinetin 1.0 มก./ล. TDZ 2.0 มก./ล. และ NAA 0.2 มก./ล. ต้นอ่อนเปราะโคราชที่ได้จากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อนำมาย้ายปลูกในกระถางที่มีดินร่วน ดินทราย และดินร่วนผสมดินทราย (1:1) ภายในเรือนเพาะชำ พบอัตราการรอดชีวิตของต้นอ่อนเปราะโคราช 100% เมื่อย้ายปลูกในวัสดุทุกชนิด การศึกษาสารพฤกษเคมีของต้นเปราะโคราชที่เจริญเติบโตในสภาพธรรมชาติ เปรียบเทียบกับต้นพืชที่เพาะเลี้ยงในหลอดทดลอง พบว่าใบเปราะโคราชที่เพาะเลี้ยงในหลอดทดลอง บนอาหารสูตร MS ที่ไม่เติมฮอร์โมน มีปริมาณของสารประกอบฟีนอลิกมากที่สุดเท่ากับ 107.21 มิลลิกรัมสมมูลของกรดแกลลิกต่อกรัมน้ำหนักแห้ง และมีปริมาณสารประกอบฟลาโวนอยด์มากที่สุดเท่ากับ 15.73 มิลลิกรัมสมมูลของรูทินต่อกรัมน้ำหนักแห้ง เมื่อวิเคราะห์ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี DPPH assay และ FRAP assay พบว่าใบเปราะโคราชที่เจริญเติบโตในสภาพธรรมชาติมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงสุด 8.18 มิลลิกรัมสมมูลโทรลอกซ์ต่อกรัมน้ำหนักแห้ง และ 28.97 มิลลิกรัมสมมูลเฟอร์รัสซัลเฟตต่อกรัมน้ำหนักแห้ง ตามลำดับ ใบที่เพาะเลี้ยงในหลอดทดลอง ใบและเหง้าของเปราะโคราชที่เจริญเติบโตในสภาพธรรมชาตินำมาสกัดและวิเคราะห์พฤกษเคมีด้วยเทคนิคโครโมโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (HPLC) และแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมทรี (GC-MS) พบสารประกอบฟีนอลิก 7 ชนิด (กรดแกลลิก กรดวานิลลิก กรดชินนามิก กรดคาเฟอิก กรดไซรินจิก กรดเฟอรูลิก และกรดคูมาริก) และสารประกอบฟลาโวนอยด์ 3 ชนิด (รูทิน แคมพ์เฟอรอล และเคอร์ซิติน) ในเปราะโคราชเมื่อวิเคราะห์ด้วยเทคนิค HPLC จากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค GC-MS พบสารประกอบ 19 ชนิด