Создание и физиолого-биохимические характеристики высокопродуктивных по фармакологически ценным вторичным метаболитам и с высокой регенерирующей активностью культур растений in vitro корневого и луковичного происхождения: отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. М. Юрин

Abstract

Объекты исследования: каллусные культуры корневого происхождения эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea (L.) Moench), барвинка малого (Vinca minor L.). Цель работы: создание лабораторного регламента получения и наработки биомассы каллусных культур корневого проихождения Echinacea purpurea (L.) Moench и Vinca minor L. в качестве биотехнологических источников вторичных метаболитов фенольной природы и алкалоидов. Методы НИР: культивирование клеток и тканей растений, спектрофотометрический анализ, тонкослойная хроматография. В результате сформулированы практические рекомендации по получению каллусной культуры Echinacea purpurea из изолированных отрезков корней асептически выращенных проростков, а также каллусной культуры Vinca minor на основе использования в качестве источника эксплантов корней, инициированных на стеблях горизонтальных вегетативных побегов; проведена оптимизация фитогормонального состава питательной среды МС для наработки биомассы полученных каллусных культур корневого происхождения; установлены наиболее эффективные концентрации ауксинов и цитокининов для стимуляции накопления фенольных соединений, флавоноидов и терпеновых индольных алкалоидов в каллусной культуре Vinca minor; выявлены эффекты стимуляции продукции фенольных соединений, в т. ч. фенилпропаноидов и флавоноидов, каллусной культурой Echinacea purpurea при варьировани концентрации источников азота и фосфора в питательной среде; установлены концентрационные зависимости воздействия гербицида оризалина на индекс роста каллусных культур Echinacea purpurea и Vinca minor корневого происхождения и содержание в них вторичных метаболитов фенольной природы; определены величины антирадикальной активности экстрактов из исследуемых каллусных культур и выявлены условия, позволяющие индуцировать их рост; показано, что антирадикальная активность экстрактов из каллусов Echinacea purpurea и Vinca minor корневого происхождения линейно зависит от их биосинтетического потенциала в отношении суммы фенольных соединений. Обработка каллусов абиотическими элиситорами (оризалин, метилжасмонат) приводит к изменению либо количественного соотношения, либо качественного состава синтезируемых фенольных соединений, характеризующихся антирадикальными свойствами, о чем свидетельствует снижение степени положительной корреляции. Показатели антирадикальной активности экстрактов наряду с уровнями накопления вторичных метаболитов фенольной природы предлагается использовать для стандартизации и контроля качества биомассы каллусных культур корневого происхождения Echinacea purpurea и Vinca minor. Разработанный лабораторный регламент получения и наработки биомассы высокопродуктивных по фармакологически ценным вторичным метаболитам каллусных культур корневого происхождения Echinacea purpurea и Vinca minor выступает в качестве научно-методической основы для последующего масштабирования процесса культивирования полученных клеточных линий-продуцентов глубинным способом в периодическом и/или непрерывном режимах. Результаты НИР внедрены в учебный процесс кафедры клеточной биологии и биоинженерии растений Белорусского государственного университета, что подтверждено актом о практическом использовании результатов исследования.