Биотехнология выращивания каллусных культур ятрышника шлемовидного - перспективного источника биоактивных веществ
Автор: Лосева Анна Ивановна, Позднякова Анна Владимировна, Просеков Александр Юрьевич, Остапова Елена Владимировна, Альтшулер Ольга Генриховна
Рубрика: Актуальные проблемы развития пищевых и биотехнологий
Статья в выпуске: 4 т.9, 2021 года.
Бесплатный доступ
Одним из востребованных в фармакологической сфере растением является Orchis maculata L., содержащий алкалоиды, флавоноиды, каротиноиды, антоцианы и стерины - вещества, проявляющие биологически активное действие. На территории России данный вид занесен в Красную книгу, следовательно, актуально использовать биотехнологические методы выращивания in vitro. Данная работа направлена на подбор фитогормонов в питательной среде для получения максимального прироста биомассы каллусной культуры in vitro. Объектом исследования стала 28-дневаная каллусная культура Orchis maculata L., выращенная на различных питательных средах: основа среда Мурасиге-Скуга, варьирование количеством фитогормонов (от 0,1 мг до 2,0 мг) - цитокинов (кинетин, 6-БАП) и ауксинов (ИМК, 2,4-Д). Из каллусных клеток, обладающих наибольшим сухим остатком, получали экстракт (экстрагент - 70 % этанол, продолжительность 60 мин, температура 60 °С, соотношение сырье:экстрагент - 1:10). Спиртовой экстракт подвергался анализу на определение качественного и количественного состава БАВ с помощью ВЭЖХ (Shimadzu LC-20 Prominence) и ТСХ (Sorbfil ПТСХ-АФ-А). Наибольший прирост биомассы каллуса наблюдается при соотношении цитокин:ауксин - 1:1. На 28 сутки культивирования индекс роста = 11,71 ± 0,01 наблюдался при использовании 6-БАП+2,4-Д (1,0 мг + 1,0 мг на 1 л), на питательной среде № 29. Наибольшее содержание сухих веществ (23,81 ± 0,02 %) наблюдалось при использовании среды № 13: кинетин (1,5 мг)+2,4-Д (1,5 мг). Методом ТСХ в этанольном экстракте каллусных клеток (выращенных на среде № 13) было обнаружено содержание кверцетина и кверцетин-3,7-O-β-D-глюкопиранозидов в трисахаридной и дисахаридной форме. Методом ВЭЖХ - рутина (73,07 ± 3,65 мг/кг), кверцетина (15,08 ± 0,75 мг/кг), апигенина (23,63 ± 1,18 мг/кг), колеофолида (12,53 ± 0,63 мг/кг). Представленная в данной работе питательная среда позволит получать каллусную культуру Orchis maculata L. для дальнейшего извлечения из нее БАВ, представляющих интерес в целях здравоохранения.
Ятрышник, салеп, биотехнология in vitro, каллус, фитогормоны, биологически активные вещества, алкалоиды, флавоноиды, каротиноиды, антоцианы, стерины
Короткий адрес: https://sciup.org/147236412
IDR: 147236412 | УДК: 577.171.4 | DOI: 10.14529/food210402
Callus orchis maculata L. as a source of bioactive substances: biotechnology of cultivation
Orchis maculata L. is a medicinal plant that contains alkaloids, flavonoids, carotenoids, anthocyanins, and sterols. However, this plant is listed in the Red Book of Russia. Therefore, domestic pharmacology needs in vitro biotechnological methods for its industrial cultivation. The research objective was to select phytohormones in a nutrient medium that would increase the callus biomass of Orchis maculata L. The study featured callus cultures grown on various nutrient media and such phytohormones as cytokines (kinetin, 6-BAP) and auxins (BCI, 2,4-D). The amount of the phytohormones varied from 0.1 mg to 2.0 mg. The callus cells with the highest dry residue were subjected to extraction with 70 % ethanol at 60 °С for 60 min; the ratio of raw materials : extractant was 1:10. The extract was analyzed for the qualitative and quantitative composition of biologically active substances using HPLC (Shimadzu LC-20 Prominence) and TLC (Sorbfil PTSKh-AF-A). The greatest increase in callus biomass was observed when the ratio of cytokine: auxin was 1:1. On cultivation day 14, the growth index was 7.71 ± 0.01 when using 6-BAP + 2.4-D (1.0 mg + 1.0 mg per 1 L) on nutrient medium No. 29. Medium No. 13, kinetin (1.5 mg) + 2,4-D (1.5 mg), provided the highest amount of dry substances (10.47 ± 0.02). The TLC method (medium No. 13) revealed the content of quercetin and quercetin-3,7-O-β-D-glucopyranosides in trisaccharide and disaccharide forms. The HPLC method detected rutin (73.07 ± 3.65 mg/kg), quercetin (15.08 ± 0.75 mg/kg), apigenin (23.63 ± 1.18 mg/kg), and coleofolide (12.53 ± 0.63 mg / kg). The resulting nutrient medium made it possible to obtain enough callus Orchis maculata L. to extract biologically active substances for medicinal purposes.
Текст научной статьи Биотехнология выращивания каллусных культур ятрышника шлемовидного - перспективного источника биоактивных веществ
Список литературы Биотехнология выращивания каллусных культур ятрышника шлемовидного - перспективного источника биоактивных веществ
- Gantait S., Das A., Mitra M., Chen J.T. Secondary metabolites in orchids: Biosynthesis, medicinal uses, and biotechnology // South Afri-can Journal of Botany. 2021. Vol. 139. P. 338–351. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.03.015.
- Henneresse T., Tyteca D. Insect Visitors and Potential Pollinators of Orchis militaris (Orchidaceae) in Southern Belgium // Journal of insect science (Online). 2016. Vol. 16(1). Р. 104. https://doi.org/10.1093/jisesa/iew088.
- Nuerxiati R., Abuduwaili A., Mutailifu P., Wubulikasimu A., Rustamova N., Jingxue C., Aisa H. A., Yili A. Optimization of ultrasonic-assisted extraction, characterization and biological activities of polysaccharides from Orchis chusua D. Don (Salep) // International Journal of Biologi-cal Macromolecules. 2019. Vol. 141. P. 431–443. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.08.112.
- Салманова, Р. К. Использование Ятрышников флоры Нахчыванской автономной республики в народной медицине // Вестник современных исследований. 2018. № 10.3(25). С. 86–87.
- Tekinşen K.K., Güner A. Chemical composition and physicochemical properties of tubera salep produced from some Orchidaceae species // Food Chemistry. 2010. Vol. 121. Issue 2. P. 468–471. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.12.066.
- Hossain M. M., Therapeutic orchids: traditional uses and recent advances – An overview // Fitoterapia. 2011. Vol. 82. Issue 2. P. 102–140. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2010.09.007.
- Ковригина Л.Н., Филиппова А.В., Романова Н.Г., Монгуш Б.О. Охраняемые орхидные в Кемеровском районе // Вестник Кемеровского государственного университета. Серия: Биологические, технические науки и науки о Земле. 2017. № 4. С. 4–8. DOI: 10.21603/2542-2448-2017-4-4-8.
- Popova E., Kim H.H., Saxena P.K., Florent Engelmann, Hugh W. Pritchard, Frozen beauty: The cryobiotechnology of orchid diversi-ty // Biotechnology Advances. 2016. Vol. 34. Issue 4. Р 380–403. https://doi.org/10.1016/ j.bio-techadv.2016.01.001.
- Круглова Н.Н., Титова Г.Е., Сельдими-рова О.А. Каллусогенез как путь морфогенеза in vitro у злаков // Онтогенез. 2018. Т. 49. № 5. С. 273–288. DOI: 10.1134/S0475145018050038.
- Гвасалия М.В., Маляровская В.И., Рахмангулов Р.С. Влияние регуляторов роста на индукцию каллусогенеза in vitro растений чая (Camellia sinensis (l.) O. Kuntze) // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2020. № 2(61). С. 51–56.
- Молчан О.В., Юрин В.М. Влияние фитогормонов на каллусогенез и ростовые характеристики культур in vitro Vinca major L. // Труды Белорусского государственного университета. Серия: Физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем. 2016. Т. 11. № 1. С. 162–169.
- Шейко Е.А. Редкие виды орхидей умеренной зоны и современные методы их эффективного сохранения в искусственных условиях // Живые и биокосные системы. 2013. № 4. URL: http://www.jbks.ru/archive/ issue-4/article-3
- Murashige T., Scoog F. A Revised Me-dium for Rapid Growth and Bio Assays with To-bacco Tissue Culture // Physiology Plantarum. 1962. Vol. 15. Р. 473–497.
- Yeow L.C., Chew B.L, Sreeramanan S. Elevation of secondary metabolites production through light-emitting diodes (LEDs) illumina-tion in protocorm-like bodies (PLBs) of Den-drobium hybrid orchid rich in phytochemicals with therapeutic effects // Biotechnology Reports. 2020. Vol. 27. Р. e00497. https://doi.org/10.1016/ j.btre.2020.e00497.
- Lee P.L., Chen J.T. Plant regeneration via callus culture and subsequent in vitro flowering of Dendrobium huoshanense // Acta Physiol Plant. 2014. Vol. 36. P. 2619–2625. https://doi.org/10.1007/s11738-014-1632-7.
- Bhattacharyya P., Kumaria S., Diengdoh R., Tandon P. Genetic stability and phytochemical analysis of the in vitro regenerated plants of Den-drobium nobile Lindl., an endangered medicinal orchid // Meta Gene. 2014. Vol. 2. P. 489–504. https://doi.org/10.1016/j.mgene.2014.06.003.
- Филиппова С.Н., Дитченко Т.И., Логвина А.О., Юрин В.М. Разработка эффективных способов депонирования каллусных культур ценных лекарственных растений // Труды БГУ. 2015. Т. 10. № 1. С. 205–220.
- Sukhikh S., Noskova S., Ivanova S., Skrypnik L., Pungin A., Ulrikh E., Chupakhin E., Babich O. Study of the Properties of In Vitro Dactylorhiza maculata (L.) Soó (Family Orchidaceae) // Extracts. Plants (Basel, Switzer-land), 2021. Vol. 10(7). Р. 1330. https://doi.org/ 10.3390/plants10071330.
