СИНТЕТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА: РОЛЬ В МИКРОКЛОНАЛЬНОМ РАЗМНОЖЕНИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ DIOSCOREA NIPPONICA MAKINO, ОБРАЗОВАНИИ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ПОЛИФЕНОЛОВ

DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2020-01-07
Номер журнала: 
1
Год издания: 
2020

Е.А. Калашникова д.б.н., профессор, кафедра генетики, селекции и биотехнологии, Государственный аграрный университет МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва) E-mail: Kalash0407@mail.ru Зайцева С.М. к.б.н., доцент, кафедра кормления и кормопроизводства, Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина (Москва) E-mail: Smzaytseva@yandex.ru Доан Тху Тхуи к.б.н., доцент, агрономический факультет, Вьетнамский национальный аграрный университет (Республика Вьетнам, г. Ханой) E-mail: doanthuycgct@gmail.com Р.Н. Киракосян к.б.н., доцент, кафедра генетики, селекции и биотехнологии, Государственный аграрный университет МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва)

Актуальность работы. Благодаря клональному микроразмножению стало возможно сохранять исчезающие лекарственные растения, создавая генетические банки in vitro. Полученные в кратчайшие сроки растения-регенеранты, генетически идентичные исходному интактному растению, могут рассматриваться как потенциальные источники вторичных метаболитов – ценных биологически активных веществ, широко применяемых в фармацевтической промышленности. Цель исследования – изучение влияния гормонального состава питательной среды на микроклональное размножение растений Dioscorea nipponica Makino, а также на процессы образования и локализации фенольных соединений в растениях-регенерантах, размноженных в условиях in vitro. Материал и методы. Объектом исследования служили интактные растения Dioscorea nipponica Makino и полученные на их основе микроклоны. Для индукции образования пазушных побегов, адвентивных почек и микроклубней первичные экспланты культивировали на питательной среде, содержащей минеральные соли по прописи Мурасига и Скуга, а также различные вещества с цитокининовой и ауксиновой активностью, при температуре 24 С и 16-часовом фотопериоде. Для укоренения микропобегов использовали модифицированную среду, содержащую 1/2 нормы макросолей, 20 г/л сахарозы, 7 г/л агара, а также ИУК в концентрации 1 мг/л. Адаптацию растений проводили в контейнерах, содержащих про-автоклавированный субстрат. В спиртовых растительных экстрактах спектрофотометрическим методом определяли содержание суммы раство-римых фенольных соединений (с реактивом Фолина–Дениса), флаванов (с ванилиновым реактивом) и флавонолов (с хлористым алюминием). Ло-кализацию полифенолов определяли гистохимическими методами (0,08%-ным раствором реактива Fast Blue, реакция с ванилиновым реактивом в парах соляной кислоты). Результаты. Получены микроклоны лекарственных растений, обладающие высокой биосинтетической способностью к образованию полифе-нолов (флаванов и флаванолов), которые характеризовались интенсивным ростом, формированием мощной биомассы и адвентивных корней. Флаваны являлись мажорными компонентами фенольного комплекса растений-регенерантов. Выводы. В условиях in vitro сохраняется видоспецифичная способность к синтезу фенольных соединений. В образовании биофлавоноидов наблюдается органоспецифичность, которая в менее выраженной степени сохраняется и в условиях in vitro. Выявлено, что интенсивность окрашивания тканей микроклонов была несколько ниже, что согласуется с данными по количественному содержанию в них полифенолов. Син-тетические регуляторы роста с цитокининовой активностью (особенно препарат Дропп) оказывают яркое стимулирующее влияние не только на процесс клонального микроразмножения, но и на биосинтетическую активность в отношении веществ фенольной природы. Биохимические дан-ные находят подтверждение при гистохимических исследованиях.

Ключевые слова: 
фенольные соединения
флаваны
флаванолы
локализация
диоскорея ниппонская
микроклоны

Список литературы: 
  1. Носов А.М. Регуляция синтеза вторичных соединений в культуре клеток растений. Биология культивируемых клеток и биотехнология растений / Под ред. Р.Г. Бутенко. М.: Наука, 1991.
  2. Takeda H, Kotake T. Expression and function of cell wall-bound cationic peroxidase in Asparagus somatic embryogenesis. Plant physiology preview. 2003; 131:1765-1774.
  3. Manorma Sharma, Archana Sharma, Ashwani Kumar, Saikat Kumar Basu Enhancement of Secondary Me-tabolites in Cultured Plant Cells Through Streess Stimulus. American Journal of Plant Physiology. 2011; 6(2):50-71.
  4. Hodeba D. Mignouna Mathew M. Abang Robert Asiedu R. Geeta. Culturing Meristematic Tissue and Node Cuttings from Yams (Di-oscorea). Cold Spring Harbor Proto-cols 2009 (11):pdb.prot5325, November 2009 with 28 Reads DOI: 10.1101/pdb.prot5325.
  5. Алексеева Г.М., Белодубровская Г.А., Блинова К.Ф., Гончаров М.Ю. Фармакогнозия. Лекарственное сырье растительного и животного происхождения / Под ред. Г.П. Яковлева. СПб: СпецЛит, 2013.
  6. Тюкавкина Н.А. Биофлавоноиды. М.: Издательский дом «Русский врач», 2002. 56 с.
  7. Запрометов М. Н. Фенольные соединения и методы их исследования. Биохимические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971. С. 185-197.
  8. Soukupova J., Cvikrova M., Albrechtova J. Histochemical and Biochemical Approaches to the Study of Phenolic Compounds and Peroxidases in Needles of Norway Spruce (Piceaabies). New Phytol. 2000; 146:403-414.
  9. Y-M Zhao, Y-Y Hong, Y-F Zhou, B-C Wu. Pollination biological character of Dioscorea nipponica subsp. Rosthornii. Journal of Plant Resources and Environment. 2008б; 17(2):15-21.
  10. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растения. LVI Тимирязевские чтения. М.: Наука, 1996. 45 с.
  11. Jaakola L., Hohtola A. Effect of latitude on flavonoid biosynthesis in plants. Plant, cell and Environment. 2010; 33(8):1238-1247.
  12. Santiago L., Louro R. Compartmentation of phenolic compounds and phenylalanine ammonia-lyase in ltaves of Phyllanthus tenellus and their induction by copper sulphate. Annals of botany. 2000; 86:1023-1032.
  13. Laurent Laplaze, Hassen Gherbi, Thierry Frutz, Katharina Pawlowski, Claudine Franche, Jean-Jacques Macheix, Florence Auguy, Didier Bogusz, and Emile Duhoux. Flavan-Containing Cells Delimit Frankia-Infected Compartments in Casuarina glauca Nodules. Plant Physiology. 1999; 121:113–122.
  14. Запрометов М.Н. Николаева Т.Н. Способность изолированных хлоропластов из листьев фасоли осуществлять биосинтез фенольных соединений. Физиология растений. 2003; 50(5):699-702.
  15. Giovanni Fgati, Elisa Azzarello, Susanna Polastri, Massimiliano Tattini. Flavanoids as antioxidants: Localisation and functional significance. Plant Science. 2012; 196:67-76.
  16. Доан Тху Тхуи, Калашникова Е.А., Зайцева С.М., Киракосян Р.Н. Фенольные соединения растений Диоскореи кавказской (Dioscorеa caucasica Lipsky), особенности их образования и локализации. Естественные и технические науки. 2018; 2:24-27.
  17. Chattopadhyay S.K. Studies on the Himalayan yew Taxus wallichiana. Part VII. The taxoids and phenolic constituents of the roots of Taxus wallichiana. Indianjournal of chemistry section B-organic chemistry including medical chemistry. 2000; 39(7):562-566.
  18. Faraz Rad, Morad Jafari, Mahmoud Pouryousef Miyandoab, Nabi Khezrinejad. An Efficient Plant Regeneration System via Direct Organogenesis with in Vitro Flavonoid Accumulation and Analysis of Genetic Fidelity among Regenerants of Teucriumpolium L. Horticulture, Environment and Biotechnology 55(6):568-577 · January 2015 with 186 ReadsDOI: 10.1007/s13580-014-0611-7.
  19. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro ибиотехнология на их основе. М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. 160 с.
  20. Hiroaki Hayashi, Yasumasa Ikeshiro, Noboru Hiraoka, Hirobumi Yamamoto. Organ specific localization of flavonoids in Glycyrrhizaglabra L. Plant Science. May 1996; 116(2):233-238 DOI: 10.1016/0168-9452(96)04387-7.
  21. Доан Тху Тхуи, Калашникова Е.А., Зайцева С.М., Киракосян Р.Н. О способности микроклонов лекарственных растений на примере Dioscorеa caucasica Lipskyк образованию биофлаваноидов. Естественные и технические науки. 2018; 2:38.
  22. Калашникова Е.А., Зайцева С.М., ДоанТхуТхуи, Киракосян Р.Н. Изучение биологической активности экстрактов, полученных из микроклонов лекарственных растений различных таксономических групп в условиях in vitro. Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2018; 2:50-58.
  23. Запрометов М.Н., Стрекова В.Ю., Субботина Г.А., Загоскина Н.В. Действие кенетина на дифференциацию и образование фенольных соединений в каллусной культуре чайного растения. Физиология растений. 1986; 33(2):356-364.
  24. Доан Тху Тхуи, Зайцева С.М., Калашникова Е.А., Киракосян Р.Н. О влиянии регуляторов роста на способность микроклонов лекарственных растений Dioscorea caucasia Lypsky к образованию и локализации полифенолов. Актуальные вопросы ветеринарной биологии. 2018; 2(38):39-45.
  25. Bhaising S.R., Maheshwari V.L. Plant tissue culture – a potential source ofmedicinal compounds. J. Scientific andIndustrial research. 1998; 57:703-708.
  26. Дубравина Г.А., Зайцева С.М., Загоскина Н.В. Изменения в образовании и локализации фенольных соединений при дедифференциации тканей тисса ягодного и тисса канадского в условиях in vitro. Физиология растений. 2005; 52:755-762.
  27. Qunfeng Zhang, Meiya Liu, Jianyun Rua. Metabo-lomics analysis reveals the metabolic and functional roles of flavonoids in light-sensitive tea leaves. Plant Biology. 2017 March 8.
  28. Eichholz I., Huyskens-Keil S., Keller A., Ulrich D., Kroh L.W., Rohn S. UV-B-induced changes of volatile metabolites and phenolic compounds in blueberries (Vaccinium corymbosum L.). Food Chem. 2011; 126:60-64.
  29. Dixon R., Paiva N. Stress-indusedphynylpropanoid metabolism. Plant cell. 1995; 7:1085-1097.
  30. Grandmaison J., Olah G.M., Van Calsteren M.R., Furlan V. Characteriza-tion and localization of plant phenolics likely involved in the pathogen re-sistance expressed by endomycorrhizal roots. Mycorrhiza. 1993; 3:155–164.