Comparative Study of Callus Induction, Oil Constituent, Phytochemical Screening and Genentic Profiles of Seeds Extracts of Jatropha glauca L. and Jatropha curcas L.

Abstract

abstract: The aims of this study was to compare callus induction, oil constituent, phytochemical screening

and genetic profile of two Jatropha species; a cultivated (J. curcas) and a wild (J. glauca)

collected from two different regions of Sudan (Omdurman and Sinkat respectively). The

biochemical constituents were determined and the seeds extracts of J. curcas and J. glauca were

screened for their accumulated metabolic compounds. Results indicated that J. glauca has more

total sugars, amino acids and saponin contents than J. curcas, while the later has more protein,

flavonoids, steroids, terpenoid and resins contents. No reducing sugars and tannins were detected

in the two species and there was no variation of the alkaloids. To investigate the physical and

chemical properties of the seeds oil of the two species, the physicochemical analyses were

carried out using standard analytical methods. Results showed that the specific gravity and

refractive index at 25◦C were 0.943 and 1.473 for J. curcas compared to 0.951 and 1.470 for J.

glauca. The recorded acid values, saponification number, peroxide values and percentage of free

fatty acid (mg KOH/g oil) were, in order, 9.537 and 14.025; 193.40 and 206.70; 1.93 and 2.3;

4.769 and 7.012 for J. curcas and J. glauca, respectively. On the other hand, iodine values

(100g/g oil) were 114.64 and 117.08 for J. curcas and J. glauca, respectively.

Fatty acids composition of the two species were revealed using the gas chromatography-mass

spectrometry (GC-MS) technique. The dominant unsaturated fatty acids of J. curcas seeds oil

were oleic acid (37.03%) and linoleic acid (21.60%). Comparatively, the unsaturated fatty acids

of J. glauca were linoleic acid (51.74%) and oleic acid (15.37%). The saturated fatty acids of the

two species were approximately similar.

The effect of different concentrations of two types of auxins 2,4-D (2, 4- dichlorophenoxy acetic

acid) and NAA (Naphthalene acetic acid) on callus induction using leaves and hypocotyls

explants in MS medium of two species of Jatropha were revealed. 100% &90% of callus

induction were achieved on (MS) medium supplemented with different concentrations of 2,4-D

& NAA auxins respectively, using hypocotyls and leaves explants after four weeks. The

maximum callus index was observed on the MS medium containing 0.5 mg/l 2, 4-D as 4.0 ,

whereas the same medium contain 1.0 mg/l NAA obtained the high callus index 3.8 when the

hypocotyls segment were the explants. The texture of J. curcas callus was friable, nodular and

granule. The same callus texture was obtained from J. glauca . The color of callus of J. curcas was pale green, whereas callus of J. glauca was creamy color.

VIII The genetic differences between the two species were assessed using RAPD markers. Out of the

40 amplified RAPD primers, 30 produced 175 bands of which 141 were polymorphic. The number of bands generated per primer varied from 1 (OPC17, OPH4, OPK17, OPR6 and OPY15) to 10 (OPR15) and the size of the amplified products varied from 100 to 1700 bp. The

genetic similarity between the two species was 19.5%. Results also indicate that 12 RAPD

primers have shown amplification products with J. curcas and never with J. glauca. On the other

hand, 9 primers amplified DNA of J. glauca only.

From the study we can concluded that the seed oil of J. curcas may be more suitable for

biodiesel production, and seed oil of J. glauca a potentials source for future industrial use.

IX

ملخص الدراسة

ین 􀑧 ین مختلفت 􀑧 ن منطقت 􀑧 ت م 􀑧 ي جمع 􀑧 الت J. glauca و J. curcus ا􀑧 الأھداف من ھذه الدراسة مقارنة نوعین من نبات الجاتروف

بالسودان ( أم درمان منطقة الرواكیب و سنكات شرق السودان) في :

- استحثاث الكالس .

- اختبار وجود مركبات الایض .

- مكونات الزیت و الخصائص الفیزیائیة والكیمیائیة لھ .

- التركیب الجیني لنوعى النبات .

J. ي􀑧 ابونینات ف 􀑧 ھ و الص 􀑧 نتائج المستخلص الكحولي لبذور النوعین من الجاتروفا تمثلت في وجود السكریات والأحماض الامینی

كریات 􀑧􀑧 ود الس 􀑧􀑧 دم وج 􀑧􀑧 د. وع 􀑧􀑧 تیروید و التیربنوی 􀑧􀑧 د و الاس 􀑧􀑧 روتین و الفلافنوی 􀑧􀑧 ي الب 􀑧􀑧 س ف 􀑧􀑧 ا العك 􀑧􀑧 بینم J. curcus ن􀑧􀑧 ي م 􀑧􀑧 اعل glauca

اتین و 􀑧􀑧 ذور النب 􀑧􀑧 ن ب 􀑧􀑧 تخلص م 􀑧􀑧 ت المس 􀑧􀑧 ة للزی 􀑧􀑧 ة والفیزیائی 􀑧􀑧 ل الكیمیائی 􀑧􀑧 ت التحالی 􀑧􀑧 ات . أجری 􀑧􀑧 ن النب 􀑧􀑧 وعین م 􀑧􀑧 ي الن 􀑧􀑧 ات ف 􀑧􀑧 ة و التانین 􀑧􀑧 المختزل

ت ٠.٩٤٣ 􀑧 ة كان 􀑧 ھ مئوی 􀑧 ي ٢٥ درج 􀑧 ار ف 􀑧 ل الانكس 􀑧 وعي ومعام 􀑧 ل الن 􀑧 ي أن الثق 􀑧 ائج إل 􀑧 باستخدام الطرق التحلیلیة القیاسیة وأشارت النت

ة 􀑧 اض الدھنی 􀑧 بة الأحم 􀑧 ید ونس 􀑧 عدد التصبین و قیمة البیروكس .J. glauca مقارنة مع ٠.٩٥١ و ١.٤٧٠ J.curcus و ١.٤٧٣ فى

(J. glauca و J.curcus) ٤.٧٦٩ و ٧.٠١٢ للنوعین . ١.٩٣ و ٢.٣ . ١٩٣.٤٠ و ٢٠٦.٧٠ . الحرة ھي ٩.٥٣٧ و ١٤.٠٢٥

.J. glauca و ١١٧.٠٨ لدى J. curcus على التوالي. من ناحیة أخرى، كانت قیم رقم الیود ھى ١١٤.٦٤

ر 􀑧 یحتوى على الأحماض الدھنیة غی J. curcus باستخدام جھاز كروماتوغرافیا الغاز ذو المطیاف الكتلي وجد ان زیت بذور

یحتوى على الأحماض الدھنیة J. glauca المشبعة (حمض اللینولیك ( ٢١.٦٠ %) وحض الاولیك ( ٣٧.٣ )، بینما زیت بذور

ر 􀑧 تلاف كبی 􀑧 د اخ 􀑧 بعة لا یوج 􀑧 غیر المشبعة (حمض اللینولیك ( ٥١.٧٤ %) وحض الاولیك ( ١٥.٣٧ ).بینما الأحماض الدھنیة المش

فیھا بین النوعین .

حمض ) NAA 2.4 و – D) تم تحدید تأثیر تراكیز مختلفة لنوعین من الاوكسینات ٢و ٤ ثنائى كلورو فینوكسى حامض الخلیك

الخلیك النفثالینى)، على استحثاث الكالس باستخدام الأوراق الأولیة والسویقة الجنینیة السفلى للنوعین من النبات. حققت نسبة

باستخدام NAA 2.4 و –D مضافا إلیھ تراكیز مختلفة من MS ٩٠ %) لإنتاج الكالس فى الوسط الغذائي ،% عالیة ( ١٠٠

مضافا MS معدل نمو للكالس فى الوسط الغذائي 􀔩 الأجزاء النباتیة كالسویقة الجنینیة السفلى والأوراق الأولیة . ووجد أن أعل

من صفات الكالس الناشئ من نبات . NAA 2.4 ھي ٤ و ١ ملیجرام / لتر من ٣.٨ –D إلیھ ٥. ملیجرام / لتر من

J. glauca انھ ذو لون اخضر فاتح ویتكون من حبیبات صغیرة كرویة وھشة. وصفات الكالس الناشئ من نبات J.curcus

انھ ذو لون كریمي ویتكون من حبیبات صغیرة كرویة وھشة. یوجد اختلاف معنویي تأثیر التراكیز المختلفة للھرمونیین في

بدایة نمو الكالس ومعدلھ والنسبة المئویة لإنتاجھ.

ار 􀑧 م اختی 􀑧 ت .RAPD markers تخدام 􀑧 ات باس 􀑧 ین للنب 􀑧 وعین المختلف 􀑧 ین الن 􀑧 ي ب 􀑧 قیاس الاختلاف في المادة الوراثیة أو التركیب الجین

.. ھي % ١٩.٥ J. glauca و J.curcus وأشارت النتائج إلى أن نسبة التشابھ بین primers نوع٤٠