БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РОДИОЛЫ РОЗОВОЙ (RHODIOLA ROSEA L.) (ОБЗОР):

Дмитрий Александрович Жданов; Татьяна Константиновна Рязанова; Владимир Александрович Куркин; Анна Владимировна Куркина; Валерий Борисович Браславский

doi:10.14258/jcprm.20230312550

Дмитрий Александрович Жданов Самарский государственный медицинский университет Email: d.a.zhdanov@samsmu.ru
Татьяна Константиновна Рязанова Самарский государственный медицинский университет Email: t.k.ryazanova@samsmu.ru
Владимир Александрович Куркин Самарский государственный медицинский университет http://orcid.org/0000-0002-7513-9352 Email: Kurkinvladimir@yandex.ru
Анна Владимировна Куркина Самарский государственный медицинский университет Email: a.v.kurkina@samsmu.ru
Валерий Борисович Браславский Самарский государственный медицинский университет Email: v.b.braslavskii@samsmu.ru

https://doi.org/10.14258/jcprm.20230312550

Ключевые слова: родиола розовая, Rhodiola rosea L., каллус, фитобиотехнология, фенилпропаноиды, коричный спирт, розин, розавин, п-кумаровый спирт, триандрин, простые фенолы, салидрозид, тирозол

Аннотация

Благодаря богатому химическому составу, включающему уникальные биологически активные соединения, родиола розовая (Rhodiola rosea L.) по-прежнему вызывает интерес у исследователей по всему миру. Однако недостаток сырьевой базы и изменчивость метаболома определяют развитие современных способов получения фармакологически активных веществ in vitro. В статье обобщены и систематизированы сведения о биотехнологических способах получения биологически активных соединений родиолы розовой, которые чаще всего получают из каллуссных тканей. При этом каллусную ткань, как правило, получают из листовых эксплантов, а для ее индукции наибольшее распространение получила питательная среда Мурасиге-Скуга с регуляторами роста в различных комбинациях и концентрациях. В то же время эффективность роста ткани и накопления целевых соединений зависит от генотипа интактного растения, наличия в среде прекурсоров этих соединений, элиситоров, а также факторов внешнего воздействия. В последнее время многообещающим направлением является культивирование трансгенных бородатых (волосовидных) корней, которое раскрывает новые аспекты синтеза, накопления и регуляции производства вторичных метаболитов. Также перспективным направлением является генетическая регуляция биосинтеза значимых вторичных метаболитов. В результате многочисленных исследований продемонстрировано, что биосинтез салидрозида зависит от экспрессии гена TyDC, кодирующего тирозиндекарбоксилазу. Следовательно, понимание молекулярно-генетических механизмов открывает возможности для его регуляции и метаболического инжиниринга. В связи с этим биотехнологические методы могут быть приоритетными для получения салидрозида, розина и их производных на более высоких или, по крайней мере, сравнимых уровнях с дикорастущими или культивируемыми растениями. Среди различных биотехнологических стратегий, применяемых для увеличения накопления салидрозида и гликозидов коричного спирта в клетках и культурах органов родиолы, подход с добавлением в питательную среду предшественников оказался наиболее эффективным. В культурах in vitro наблюдалось значительное увеличение продукции розина и его производных при добавлении в среду предшественников (коричный спирт, коричная кислота и коричный альдегид).

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Дмитрий Александрович Жданов, Самарский государственный медицинский университет

кандидат фармацевтических наук, главный специалист научно-образовательного центра «Фармация», ассистент кафедры химии Института фармации

Татьяна Константиновна Рязанова, Самарский государственный медицинский университет

кандидат фармацевтических наук, директор научно-образовательного центра «Фармация», доцент кафедры управления и экономики фармации

Владимир Александрович Куркин, Самарский государственный медицинский университет

доктор фармацевтических наук, профессор, заведующий кафедрой фармакогнозии с ботаникой и основами фитотерапии

Анна Владимировна Куркина, Самарский государственный медицинский университет

доктор фармацевтических наук, доцент, заведующая кафедрой фармацевтической технологии с курсом биотехнологий

Валерий Борисович Браславский, Самарский государственный медицинский университет

доктор фармацевтических наук, доцент, доцент кафедры фармакогнозии с ботаникой и основами фитотерапии

Литература

Kuluyev B.R., Kruglova N.N., Zaripova A.A., Farkhutdinov R.G. Osnovy biotekhnologii rasteniy: uchebnoye posobiye. [Fundamentals of plant biotechnology: textbook]. Ufa, 2017, 244 p. (in Russ.).

Korsun V.F., Korsun Ye.V. Fitoterapiya. Traditsii Rossiyskogo travnichestva. [Phytotherapy. Traditions of Russian herbalism]. Moscow, 2010, 880 p. (in Russ.).

Karpeyev A.A., Kiseleva T.L., Korshikova Yu.I., Lesiovskaya Ye.Ye., Sakanyan Ye.I. Fitoterapiya: metodicheskiye rekomendatsii MZ RF № 2000/63. [Phytotherapy: guidelines of the Ministry of Health of the Russian Federation No. 2000/63]. Moscow, 2006, 42 p. (in Russ.).

Brunetоn J. Pharmacognosy Phytochemistry Medicinal Plants. Paris, 1995, 934 p.

David B., Wolfender J.L., Dias D.A. Phytochemistry Reviews, 2015, vol. 14(2), pp. 299–315. DOI: 10.1007/s11101-014-9367-z.

Tripathi L., Tripathi J.N. Tropical journal of pharmaceutical research, 2003, vol. 2(2), pp. 243–253. DOI: 10.4314/tjpr.v2i2.14607.

Nikolayeva L.A. Kul'tura tkaney lekarstvennykh rasteniy i yeye biotekhnologicheskoye ispol'zovaniye: tekst lektsiy. [Tissue culture of medicinal plants and its biotechnological use: text of lectures]. St. Petersburg, 1992, 60 p. (in Russ.).

Sasson A. Biotekhnologiya: sversheniya i nadezhdy. [Biotechnology: accomplishments and hopes]. Moscow, 1987, 410 p. (in Russ.).

Ellis B.E. Natural product reports, 1988, vol. 5(6), pp. 581–612. DOI: 10.1039/np9880500581.

McCoy E., O’Connor S.E. Progress in drug research. Fortschritte der Arzneimittelforschung. Progres des recherches pharmaceutiques, 2008, vol. 65, pp. 329–370.

Shirokov A.I., Kryukov L.A. Osnovy biotekhnologii rasteniy: elektronnoye uchebno-metodicheskoye posobiye. [Fun-damentals of plant biotechnology: electronic teaching aid]. Nizhniy Novgorod, 2012, 49 p. (in Russ.).

Stepanova E.F., Shirzad B., Yevseyeva S.B. Farmatsiya i farmakologiya, 2016, vol. 4, no. 5, pp. 36–62. DOI: 10.19163/2307-9266-2016-4-5-36-62. (in Russ.).

Saratikov A.S., Krasnov Ye.A. Rodiola rozovaya (zolotoy koren'): 4-ye izd., pererab. i dop. [Rhodiola rosea (golden root): 4th ed., revised. and additional]. Tomsk, 2004, 292 p. (in Russ.).

Zapesochnaya G.G., Kurkin V.A. Khimiya prirodnykh soyedineniy, 1982, no. 6, pp. 723–727. (in Russ.).

Dascaliuc A., Calugaru-Spatatu T., Ciocarlan A., Costică M., Costică N., Krajewska-Patan A., Dreger M., Mścisz A., Furmanowa M., Mrozikiewicz P.M. Herba polonica, 2008, vol. 54(4), pp. 17–27.

Kurkin V.A. Rodiola rozovaya (zolotoy koren'): standartizatsiya i sozdaniye lekarstvennykh preparatov: 2-ye izd., pererab. i dop. [Rhodiola rosea (golden root): standardization and drug development: 2nd ed., revised. and additional]. Samara, 2020, 240 p. (in Russ.).

Grech-Baran M., Sykłowska-Baranek K., Pietrosiuk A. Phytochemistry reviews, 2015, vol. 14(4), pp. 657–674. DOI: 10.1007/s11101-014-9368-y.

Patov S.A. Vydeleniye i vstrechnyy sintez glikozidov, obladayushchikh adaptogennymi svoystvami: dis. … kand. khim. nauk. [Isolation and counter synthesis of glycosides with adaptogenic properties: dis. … Cand. Chem. Sciences]. Mos-cow, 2006, 132 p. (in Russ.).

Shi L., Wang C., Zhou X., Yanxia Zhang, Liu Y., Ma C. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2013, vol. 114(3), pp. 295–303. DOI: 10.1007/s11240-013-0325-z.

Brown R.P., Gerbarg P.L., Ramazanov Z. Herbal Gram Journal, 2002, vol. 56, pp. 40–52.

Gupta V., Lahiri S.S., Sultana S., Tulsawani R.K., Kumar R. Food and chemical toxicology, 2010, vol. 48(4), pp. 1019–1025. DOI: 10.1016/j.fct.2010.01.012.

Panossian A., Wikman G., Sarris J. Phytomedicine, 2010, vol. 17(7), pp. 481–493. DOI: 10.1016/j.phymed.2010.02.002.

Nan J.X., Jiang Y.Z., Park E.J., Ko G., Kim Y.C., Sohn D.H. Journal of ethnopharmacology, 2003, vol. 84(2-3), pp. 143–148. DOI: 10.1016/s0378-8741(02)00293-3.

Shvydkov A.M., Mryasova K.P., Asming S.V., Tsvetov N.S., Nikolayev V.G. Vestnik ural'skoy meditsinskoy akad-emicheskoy nauki, 2019, vol. 16, no. 2, pp. 296–302. DOI: 10.22138/2500-0918-2019-16-2-296-302. (in Russ.).

Khapilina O.N., Kupeshev Z.S., Danilova A.N., Kalendar R.N. Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2016, vol. 4, pp. 3–11.

Samarskaya V.O., Malayeva Ye.V. Prirodnyye sistemy i resursy, 2019, vol. 9, no. 3, pp. 13–22. DOI: 10.15688/nsr.jvolsu.2019.3.2. (in Russ.).

Yegorova N.A. Biotekhnologiya efiromaslichnykh rasteniy: sozdaniye novykh form i mikrorazmnozheniye in vitro. [Biotechnology of essential oil plants: creation of new forms and in vitro micropropagation]. Simferopol', 2021, 315 p. (in Russ.).

Kirichenko E.B., Rudenko S.S., Baglaj B.M., Masikevich U.G. Bulletin GBS, 1994, vol. 169, pp. 50–54.

Furmanowa M., Oledzka H., Michalska M., Sokolnicka I., Radomska D. Biotechnology in Agriculture and Forestry 33 (Medicinal and Aromatic Plants VIII). Berlin, 1995, pp. 412–426. DOI: 10.1007/978-3-662-08612-4_23.

Kapchina-Toteva V., Sokolov L. Annuaire de L’Universite de Sofia «St. Kliment Ohridski», 1997, vol. 88(4), pp. 222–226.

Ishmuratova M.M. Plant Resources, 1998, vol. 34(1), pp. 12–23.

Yin W.B., Li W., Du G.S., Huang Q.N. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2004, vol. 24, pp. 1506–1510.

Tasheva K., Kosturkova G. Proceedings of the 3rd International Symposium «New Researches in Biotechnology», Bu-charest, 2010, pp. 103–111.

Tasheva K., Kosturkova G. Central European Journal of Biology, 2010, vol. 5(6), pp. 853–863. DOI: 10.2478/s11535-010-0092-3.

Ghiorghiţă G., Hârţan M., Maftei D.-E., Nicuţă D. Romanian Biotechnological Letters, 2011, vol. 16(1), pp. 5902–5908.

Bae K.-H., Ko M.-S., Kim N.-Y., Song J.-M., Song G.-P. Journal of Plant Biotechnology, 2012, vol. 39(2), pp. 114–120. DOI: 10.5010/JPB.2012.39.2.114.

Tasheva K., Kosturkova G. Scientific Bulletin, 2013, vol. 17, pp. 16–23.

Tasheva K., Kosturkova G. Scientific Bulletin, 2014, vol. 18, pp. 77–82.

Babich O.O., Prosekov A.Yu., Zaushintseva A.V., Bryukhachev Ye.N., Kupper A.Ye., Khan'zhina A.V., Asya-kina L.K. Sciences of Europe, 2019, vol. 1, no. 43, pp. 3–7. (in Russ.).

Erst A.A., Erst A.S., Shmakov A.I. Turczaninowia, 2018, vol. 21(4), pp. 78–86. DOI: 10.14258/turczaninowia.21.4.9.

Zudova O.V., Cherednichenko M.Yu. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2017, no. 67, pp. 60–63. DOI: 10.21515/1999-1703-67-60-63. (in Russ.).

Romanov G.A., Medvedev S.S. Fiziologiya rasteniy, 2006, vol. 53, no. 2, pp. 309–319. (in Russ.).

Zhao J., Davis L.C., Verpoorte R. Biotechnology Advances, 2005, vol. 23(4), pp. 283–333. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2005.01.003.

Kapoor S., Raghuvanshi R., Bhardwaj P., Sood H., Saxena S., Chaurasia O.P. Journal of photochemistry and photo-biology, 2018, vol. 183, pp. 258–265. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2018.04.018.

Erst A.A., Petruk A.A., Zibareva L.N., Erst A.S. Contemporary Problems of Ecology, 2021, vol. 14, pp. 701–710. DOI: 10.1134/S1995425521060135.

Zakhozhiy I.G. Fiziologo-biokhimicheskiye osnovy nakopleniya produktov vtorichnogo metabolizma – salidro-zida i rozavina v rasteniyakh Rhodiola rosea L.: dis. … kand. biol. nauk. [Physiological and biochemical bases for the accu-mulation of secondary metabolic products - salidroside and rosavin in Rhodiola rosea L. plants: dis. … Cand. Biol. Sci-ences]. St. Petersburg, 2006, 139 p. (in Russ.).

Sheng C.Z., Hu T.Q., Bi H., Yuan Y.J., Jiang Y. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi, 2005, vol. 30(16), pp. 1237–1240.

Tasheva K., Kosturkova G. The Scientific World Journal, 2012, vol. 2012, 13 p. DOI: 10.1100/2012/274942.

Ghiorghiţă G., Hârţan M., Maftei D.-E., Nicuta D. Romanian Biotechnological Letters, 2011, vol. 16(1), p. 5903.

Mirmazloum I., Kiss A., Ladányi M., György Z. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2019, vol. 139(1), pp. 29–37. DOI: 10.1007/s11240-019-01659-7.

Rattan S., Sood A., Kumar P., Kumar A., Kumar D., Warghat A.R. Industrial Crops and Products, 2020, vol. 154, p. 112708. DOI: 10.1016/j.indcrop.2020.112708.

Ma L.-Q., Gao D.-Y., Wang Y.-N., Wang H.-H., Zhang J.-X., Pang X.-B., Hu T.-S., Lü S.-Y., Li G.-F., Ye H.-C., Li Y.-F., Wang H. Plant Biology, 2008, vol. 10, pp. 323–333. DOI: 10.1111/j.1438-8677.2007.00024.x.

György Z., Tolonen A., Pakonen M., Neubauer P., Hohtola A. Plant Science, 2004, vol. 166, pp. 229–236. DOI: 10.1016/j.plantsci.2003.09.011.

Furmanowa M., Hartwich M., Alfermann A.W., Koźmiński W., Olejnik M. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 1999, vol. 56(2), pp. 105–110. DOI: 10.1023/A:1006232023274.

Kurkin V.A., Zapesochnaya G.G., Dubichev A.G., Vorontsov Ye.D., Aleksandrova I.V. Khimiya prirodnykh soyed-ineniy, 1991, no. 4, pp. 481–490. (in Russ.).

Poletayeva T.I., Aleksandrova I.V., Krasnov Ye.A. Aktual'nyye problemy farmakologii i poiska novykh lekarstvennykh preparatov. [Actual problems of pharmacology and search for new drugs]. Tomsk, 1984, no. 1, pp. 149–152. (in Russ.).

Patent 1725756 (USSR). 1992. (in Russ.).

György Z., Hohtola A. Methods in molecular biology, 2009, vol. 547, pp. 305–312. DOI: 10.1007/978-1-60327-287-2_24.

György Z. Glycoside production by in vitro Rhodiola rosea cultures: Ph.D. thesis. Oulu, 2006, 244 p.

Krajewska-Patan A., Mscisz A., Kedzia B., Lutomski J. Herba Polonica, 2002, vol. 48(2), pp. 77–81.

Krajewska-Patan A., Dreger M., Lowicka A., Górska-Paukszta M., Mścisz A., Mielcarek S., Baraniak M., Buch-wald W., Furmanowa M., Mrozikiewicz P.M. Herba Polonica, 2007, vol. 53(4), 11 p.

Tasheva K. In vitro cultures of Rhodiola rosea – investigations of possibilities to propagation and conservation of the species and production of biologically active substances: Ph.D. thesis. Sofia, 2011.

Savin P.S., Savina T.A., Myasnikova S.B. Voprosy biologicheskoy, meditsinskoy i farmatsevticheskoy khimii, 2019, vol. 22, no. 5, pp. 25–29. DOI: 10.29296/25877313-2019-05-05. (in Russ.).

Javid A., Gampe N., Gelana F., György Z. Agronomy, 2021, vol. 11(12), p. 2531. DOI: 10.3390/agronomy11122531.

Patent 2726067 (RU). 2020. (in Russ.).

Asyakina L., Sukhikh S., Ivanova S., Prosekov A., Ulrikh E., Chupahin E., Babich O. Biomolecules, 2021, vol. 11(3), p. 365. DOI: 10.3390/biom11030365.

Erst A.A., Petruk A.A., Erst A.S., Krivenko D.A., Filinova N.V., Maltseva S.Y., Kulikovskiy M.S., Banaev E.V. Plants, 2022, vol. 11, p. 124. DOI: 10.3390/plants11010124.

China National Intellectual Property Administration. URL: http://english.cnipa.gov.cn/.

The United States Patent and Trademark Office. URL: https://www.uspto.gov/.

European Patent Office. URL: https://www.epo.org/index.html.

Google Patents: digital library for patents. URL: https://patents.google.com/.

Patent 101773070 (CN). 2010.

Patent 106520665 (CN). 2017.

Chu C. Proceedings of Symposium on plant tissue culture. Peking, 1980, pp. 43–50.

Patent 110050697 (CN). 2019.

Rybakova G.R. Nakopleniye biomassy i soderzhaniye salidrozida v rodiole rozovoy (Rhodiola rosea L.) pri razlich-nykh spektral'nykh rezhimakh iskusstvennogo oblucheniya i vozmozhnosti yeye ispol'zovaniya kak funktsional'noy do-bavki: dis. … kand. biol. nauk. [Accumulation of biomass and content of salidroside in Rhodiola rosea L. under differ-ent spectral conditions of artificial irradiation and the possibility of its use as a functional additive: dis. … Cand. Biol. Sciences]. Krasnoyarsk, 2002, 184 p. (in Russ.).

Rybakova G.R., Tikhomirov A.A., Chepeleva G.G. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2002, no. 3, pp. 77–83. (in Russ.).

Teks'ye U. Gidroponika dlya vsekh. Vso o sadovodstve na domu. [Hydroponics for everyone. All about gardening at home]. Moscow, 2013, 296 p. (in Russ.).

Tasheva K., Katerova Z., Kosturkova G. Scientific Bulletin, 2015, vol. 19, pp. 70–75.

Deus-Neumann B., Zenk M.H. Planta medica, 1984, vol. 50(5), pp. 427–431. DOI: 10.1055/s-2007-969755.

Roychowdhury D., Halder M., Jha S. Transgenesis and Secondary Metabolism. Cham, 2016, pp. 323–346. DOI: 10.1007/978-3-319-27490-4_8-1.

Zhou X., Wu Y., Wang X., Liu B., Xu H. Biological & Pharmaceutical Bulletin, 2007, vol. 30(3), pp. 439–442. DOI: 10.1248/bpb.30.439.

Zych M., Pietrosiuk A., Karasiewicz M., Bogacz A., Kujawski R., Mrozikiewicz P.M., Krajewska-Patan A., Furman-owa M. Herba Polonica, 2008, vol. 54(4), pp. 7–16.

Tasheva K., Kosturkova G. Agro Life Scientific Journal, 2012, vol. 1, pp. 132–139.

Himmelboe M., Lauridsen U.B., Hegelund J., Müller R., Lütken H. Acta Horticulturae, 2015, vol. 1098, pp. 143–149. DOI: 10.17660/ActaHortic.2015.1098.15.

Martínez M.I., Barba-Espín G., Favero B.T., Lütken H. Bragantia, 2020, vol. 79(2), pp. 213–223. DOI: 10.1590/1678-4499.20190428.

Mirmazloum I., Forgács I., Zok A., Pedryc A., György Z. Acta scientiarum Polonorum Hortorum cultus = Ogrodnic-two, 2014, vol. 13, pp. 95–106.

György Z., Jaakola L., Neubauer P., Hohtola A. Journal of plant physiology, 2009, vol. 166, pp. 1581–1586.

Zhang J.X., Ma L.Q., Yu H.S., Zhang H., Wang H.T., Qin Y.F., Shi G.L., Wang Y.N. Plant cell reports, 2011, vol. 30, pp. 1443–1453. DOI: 10.1007/s00299-011-1053-7.

Lan X., Chang K., Zeng L., Liu X., Qiu F., Zheng W., Quan H., Liao Z., Chen M., Huang W., Liu W., Wang Q. PLoS ONE, 2013, vol. 8(10), e75459. DOI: 10.1371/journal.pone.0075459.

Yu H.S., Ma L.Q., Zhang J.X., Shi G.L., Hu Y.H., Wang Y.N. Phytochemistry, 2011, vol. 72(9), pp. 862–870. DOI: 10.1016/j.phytochem.2011.03.020.

Torrens-Spence M.P., Pluskal T., Li F.S., Carballo V., Weng J.K. Molecular plant, 2018, vol. 11(1), pp. 205–217. DOI: 10.1016/j.molp.2017.12.007.

Krajewska-Patan A., Gryszczyńska A., Mielcarek S., Furmanowa M., Buchwald W., Mikołajczak P.M., Czerny B., Mrozikiewicz P.M. Postępy Fitoterapii, 2013, vol. 1, pp. 22–27.

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РОДИОЛЫ РОЗОВОЙ (RHODIOLA ROSEA L.) (ОБЗОР)

УДК 615.322:57.085.23+547.9

Аннотация

Скачивания

Metrics

Биографии авторов

Литература