Накопление полифенолов на начальных этапах фотоморфогенеза in vitro культур чайного растения в условиях различной интенсивности светового воздействия
- Авторы: Зубова М.Ю.1, Нечаева Т.Л.1, Катанская В.М.1, Белоусова А.В.2, Живухина Е.А.2, Загоскина Н.В.1
-
Учреждения:
- Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
- Московский педагогический государственный университет
- Выпуск: Том 27, № 6 (2024)
- Страницы: 57-63
- Раздел: Защита и биотехнология растений
- URL: https://journals.eco-vector.com/1560-9596/article/view/633518
- DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2024-06-08
- ID: 633518
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Актуальность. Важным направлением в биотехнологии клеточных культур растений является поиск факторов и воздействий, способствующих повышению накопления в них фармакологически ценных метаболитов, в том числе полифенолов. К числу таких факторов относится свет, воздействие которого активирует процессы фотоморфогенеза в культурах in vitro, влияя на их дифференциацию и метаболизм. Эти процессы зависят как от интенсивности светового потока, так и от индивидуальных характеристик культивируемых в условиях in vitro клеток и тканей, а также экономической ценности синтезируемых растительных метаболитов. Одной из перспективных фармакологически ценных культур являются растения чая (Camellia sinensis L.), а также инициированные из них каллусные культуры, для которых характерно накопление различных полифенолов, включая флаваны – вещества с Р-витаминной капилляроукрепляющей активностью.
Цель исследования – сравнить воздействие света различной интенсивности на морфофизиологические характеристики каллусных культур чая, а также накопление и локализацию в них полифенолов.
Материал и методы. Объектом исследования служили каллусные культуры растений чая стеблевого происхождения, выращиваемые в течении 40 дней при интенсивности света: 50 мкмоль·м-2 с-1, 75 мкмоль·м-2 с-1 и 100 мкмоль·м-2 с-1 (низкая, средняя и высокая интенсивность соответственно). Анализировали морфофизиологические параметры куллусов (цвет, плотность, оводнённость), содержание в них суммы полифенолов и флаванов, а также их локализацию.
Результаты. Выращивание каллусов чая на свету сопровождалось их переходом к фотоморфогенезу, что проявлялось в позеленении культур и формировании в клетках хлоропластов. Наибольшая эффективность этого процесса отмечена при высокой интенсивности света, которая коррелировала с максимальным накоплением полифенолов и флаванов, превышающим таковой в культурах, выращиваемых при более низких значениях светового потока. Следовательно, выращивание каллусных культур чая при различной интенсивности света позволяет регулировать накопление в них полифенолов – биологически активных растительных метаболитов с антиоксидантной активностью.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
М. Ю. Зубова
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: mariia.zubova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7704-8537
к.б.н., науч. сотрудник
Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35Т. Л. Нечаева
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
Email: nechaevatatyana.07@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3341-4763
науч. сотрудник
Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35В. М. Катанская
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
Email: vera@katanski.com
ORCID iD: 0000-0002-9306-5705
к.б.н., мл. науч. сотрудник
Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35А. В. Белоусова
Московский педагогический государственный университет
Email: alina98belka@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-6093-8850
студентка, Институт биологии и химии
Россия, Москва, 119991, ул. Малая Пироговская, д. 1, стр. 1Е. А. Живухина
Московский педагогический государственный университет
Email: zhivukhina@yandex.ru
к.б.н., доцент, Институт биологии и химии
Россия, Москва, 119991, ул. Малая Пироговская, д. 1, стр. 1Н. В. Загоскина
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
Email: nzagoskina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1457-9450
д.б.н., профессор
Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35Список литературы
- Kusnetsov V.V., Doroshenko A S., Kudryakova N.V., Danilova M.N. Role of phytohormones and light in deetiolation. Russian Journal of Plant Physiology. 2020; 67: 971–984. doi: 10.1134/S1021443720060102.
- Запрометов М.Н. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и функции в растениях. М: Наука. 1993; 272 с. [Zaprometov M.N. Fenol'nye soedineniya: rasprostranenie, metabolizm i funkcii v rasteniyah. M: Nauka. 1993, 272 s. (In Russ.).].
- Zagoskina N.V., Zubova M.Y., Nechaeva T.L. et al. Polyphenols in plants: structure, biosynthesis, abiotic stress regulation, and practical applications (Review). Intern. J. Molecular Sciences. 2023; 24(18). doi: 10.3390/ijms241813874.
- Мизина П.Г. Растительные и минеральные биологически активные комплексы для медицинских технологий здоровьесбережения. М.: ВИЛАР. 2021. 164 с. [Mizina P.G. Rastitel'nye i mineral'nye biologicheski aktivnye kompleksy dlya medicinskih tekhnologij zdorov'esberezheniya. M.: VILAR. 2021. 164 s. (In Russ.).].
- Chandran H., Meena M., Barupal T., Sharma K. Plant tissue culture as a perpetual source for production of industrially important bioactive compounds. Biotechnol. reports. 2020; 26: e00450. doi: 10.1016/j.btre.2020.e00450.
- Batista D.S., Felipe S.H.S., Silva T.D. et al. Light quality in plant tissue culture: does it matter? In vitro Cell. Dev. Biol.-Plant. 2018; 54: 195–215. doi: 10.1007/s11627-018-9902-5.
- Wang C., Han J., Pu Y. et al. Tea (Camellia sinensis): a review of nutritional composition, potential applications, and omics research. Applied Sciences. 2022;12(12): 5874. doi: 10.3390/app12125874.
- Ossipov V., Zubova M., Nechaeva T. et al. The regulating effect of light on the content of flavan-3-ols and derivatives of hydroxyben-zoic acids in the callus culture of the tea plant, Camellia sinensis L. Biochemical Systematics and Ecology. 2022; 101: 104383. doi: 10.1016/j.bse.2022.104383.
- Nikolaeva T.N., Lapshin P.V., Zagoskina N.V. Method for determining the total content of phenolic compounds in plant extracts with Folin–Denis reagent and Folin–Ciocalteu reagent: modification and comparison. Rus. J. Bioorganic Chemistry. 2022; 48: 1519–1525. doi: 10.1134/S1068162022070214.
- Zagoskina N.V., Dubravina G.A., Alyavina A.K. et al. Effect of ultraviolet (UV-B) radiation on the formation and localization of phenolic compounds in tea plant callus cultures. Rus. J. Plant Physiol. 2003; 50: 270–275.
- Lysenko V., Kirichenko E., Logvinov A. et al. Ultrastructure, CO2 assimilation and chlorophyll fluorescence kinetics in photosynthe-sizing Glycine max callus and leaf mesophyll tissues. Horticulturae. 2023; 9: 1211. DOI:10.3390/ horticulturae9111211.
- Landi M., Zivcak M., Sytar O. et al. Plasticity of photosynthetic processes and the accumulation of secondary metabolites in plants in response to monochromatic light environments: A review. Bio-chim. Biophys. Acta (BBA) - Bioenergetics. 2020; 1861(2): 148131. doi: 10.1016/j.bbabio.2019.148131.
- Liu X., Wang P., Li R. et al. Cellular and metabolic characteristics of peach antherderived callus. Scientia Horticultura. 2023; 311: 111796. doi: 10.1016/j.scienta.2022.111796.
- Cackett L., Luginbuehl L.H., Schreier T.B. et al. Chloroplast development in green plant tissues: the interplay between light, hormone, and transcriptional regulation. New Phytologist. 2022; 233(5): 2000–2016. doi: 10.1111/nph.17839.
- Otegui M.S. Imaging polyphenolic compounds in plant tissues. Recent advances in polyphenol research. 2021; 7: 281–295. doi: 10.1002/9781119545958.ch11.
- Тараховский Ю.С., Ким Ю.А., Абдрасилов Б.С. и др. Флавоноиды: биохимия, биофизика, медицина. Пущино: Sуnchrobook. 2013. 310 с. [Tarahovskij Yu.S., Kim Yu.A., Abdrasilov B.S. i dr. Flavonoidy: biohimiya, biofizika, medicina. Pushchino: Sуnchro-book. 2013. 310 s. (In Russ.).].
- Siemińska-Kuczer A., Szymańska-Chargot M., Zdunek A. Recent advances in interactions between polyphenols and plant cell wall polysaccharides as studied using an adsorption technique. Food Chemistry. 2022; 373: 131487. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.131487.
Дополнительные файлы
