ПОЛУЧЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ИРИСА СИБИРСКОГО (IRIS SIBIRICA L.) МЕТОДАМИ БИОТЕХНОЛОГИИ

  • Людмила (Lyudmila) Ивановна (Ivanovna) Тихомирова (Tikhomirova) Алтайский государственный университет
  • Наталья (Natal'ya) Григорьевна (Grigor'yevna) Базарнова (Bazarnova) Алтайский государственный университет
  • Татьяна (Tat'yana) Николаевна (Nikolayevna) Ильичева (Ilicheva) Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»
  • Юрий (Yuriy) Цатурович (Tsaturovich) Мартиросян (Martirosian) Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии; Институт биохимической физики РАН
  • Ирина (Irina) Владимировна (Vladimirovna) Афанасенкова (Afanasenkova) Восточно-Казахстанский государственный университет им. С. Аманжолова
Ключевые слова: I. sibirica L., лекарственные растения, культура ткани, вторичные метаболиты, растения-регенеранты, аэропонные технологии

Аннотация

Методы биотехнологии позволяют получить качественное лекарственное растительное сырье в короткие сроки, в большом количестве не уничтожая природные запасы. Такие биотехнологические подходы, как аэропонные технологии, имеют потенциал для крупномасштабного выращивания растений ириса и производства вторичных метаболитов. Микроклональное размножение дает возможность получить здоровый посадочный материал в необходимом количестве, независимо от времени года. Сочетание этих двух технологических подходов позволит разработать биотехнологию круглогодичного производства лекарственного растительного сырья ириса сибирского.

В результате исследования определено необходимое содержание 6-бензиламинопурина в питательных средах на этапе собственно микроразмножения для формирования наибольшего количества адвентивных побегов оптимальной длины. Необходимым содержанием БАП для I. sibirica являлось 2.5–5.0 мкМ. Введение в питательные среды цитокининов совместно с ауксинами, L- глютамином и аденин сульфатом 100 мг/л, а также чередование низких и высоких концентраций цитокинина усиливало регенерационный эффект БАП. При круглогодичном выращивании растений-регенерантов в условиях аэропоники количество биомассы растительного сырья I. sibirica по данному способу составляло примерно 31.2 кг/м2 по сырой массе за один год.

Установлено, что интактные растения и растения-регенеранты I. sibirica, полученные на основе разработанной биотехнологии имели идентичный групповой состав биологически активных веществ. Выявлено, что сумма флавоноидов в листьях аэропонных растений ириса превышала содержание в листьях интактных растениях в 3 раза, а содержание эфирного масла в растениях-регенерантах и в аэропонных листьях сорта Стерх выше на 26% в сравнении с листьями интактных растений. Водные и спиртовые экстракты I. sibirica проявляли противовирусную активность в отношении вируса герпеса. При невысокой токсичности экстракты интактных растений, и растений-регенерантов имели относительно высокий индекс селективности.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.
DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.2018043887

Биографии авторов

Людмила (Lyudmila) Ивановна (Ivanovna) Тихомирова (Tikhomirova), Алтайский государственный университет

кандидат биологических наук, заведующая отделом биотехнологии растений ЮСБС АлтГУ

Наталья (Natal'ya) Григорьевна (Grigor'yevna) Базарнова (Bazarnova), Алтайский государственный университет

доктор химических наук, профессор, заведующая кафедрой органической химии, декан химического факультета

Татьяна (Tat'yana) Николаевна (Nikolayevna) Ильичева (Ilicheva), Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»

доктор биологических наук

Юрий (Yuriy) Цатурович (Tsaturovich) Мартиросян (Martirosian), Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии; Институт биохимической физики РАН

руководитель группы аэропонных технологий выращивания растений, кандидат биологических наук

Ирина (Irina) Владимировна (Vladimirovna) Афанасенкова (Afanasenkova), Восточно-Казахстанский государственный университет им. С. Аманжолова

доцент кафедры химии, кандидат педагогических наук

Литература

Medicinal Plants Industry 2017 // http://tejasisblog.blogspot.ru/2017/05/medicinal-plants-industry-2017.html

Food and Agriculture Organization of the United Nations // http://www.fao.org/biodiversity/2010-international-year-of-biodiversity/en/

Обзор российского рынка лекарственных трав и сборов // http://www.marketcenter.ru/content/doc-2-10792.html

Do¨rnenburg H., Knorr D. Strategies for the improvement of secondary metabolite production in plant cell cultures // Enzyme Microb Tech. – 1995. – V. 17. – P. 674-84.

Roberts S.C. Production and engineering of terpenoids in plant cell culture // Nat Chem Biol. − 2007. − V. 3. − P. 387-395.

Xu J.X., Ge X., Dolan M.C. Towards high-yield production of pharmaceutical proteins with plant cell suspension cultures // Biotechnol Adv. − 2011(a). V. 29. P. 278-99.

Xu J.X., Zhang W., Cao X., Xue S. Abietane diterpenoids synthesized by suspension-cultured cells of Cephalotaxus fortune // Phytochem Lett. − 2011(b). V. 4. P. 52-55.

Кузовкина И.Н., Прокофьева М.Ю., Умралина А.Р., Чернышева Т.П. (2014) Штамм культуры корня шлемника андрахновидного (Scutellaria andrachnoides Vved) Scut. andr. (HRC) – продуцент вогонина и актеозида. Евразийский патент № 020503, 28.11.2014 г.

Кузовкина И.Н., Прокофьева М.Ю., Умралина А.Р., Чернышева Т.П. Штамм культуры каллусной ткани шлемника андрахновидного (Scutellaria andrachnoides Vved) – продуцент вогонозида и актеозида. Евразийский патент № 019010, 30.12.2013 г

Umralina A., Chernyscheva T., Guseva A., Prokofieva M., Kuzovkina I. Physiological and biochemical features of genetically transformed roots of Scutellaria andrachnoides Vved. // International conference on natural products utilization “From plants to pharmacy shelf” ICNPU 2013. BANSKO, Bulgaria. p.178.

7.Кузовкина И.Н., Гусева.А.В., Прокофьева М.Ю. Биотехнологический способ получения вогонина – флавона с селективной цитостатической активностью. // Сборник статей XVI Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике», Санкт-Петербург, изд. Политехнического университета, 2013 С. 228-231.

Неупокоева О.В., Воронова О.Л., Чурин А.А., Суслов Н.И., Шилова И.В., Кузовкина И.Н. Коррекция цитогенетических эффектов паклитаксела и цисплатина экстрактом корней шлемника байкальского // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2013. – Т. 76. . – С. 24-27.

Асланянц JI.K., Маршавина З.В. Об эфирном масле, синтезируемом культурой ткани ириса Iris sibiricа // Прикладная биохимия и микробиология. – 1979. – Т. 15. – С. 769-774.

Асланянц J.K., Маршавина З.В., Казарян А.Г. Продуктивность культуры клеток Iris sibirica L., выращенных на упрощенной питательной среде // Раст. ресурсы. – 1988. – Т. 24. – С. 107-110.

Багдасарова З.М., Асланянц JI.K., Узунян Л.В. Биоконверсия терпеноидов культурой клеток ириса (Iris sibirica) // Прикладная биохимия и микробиология. – 1988. – Т. 24. – С. 774-778.

Kaššák P. Screening of the chemical content of several Limniris group Irises //Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. – 2014– № 3. – Р. 11-14.

Седельникова Л.Л., Кукушкина Т.А. Содержание запасных и биологически активных веществ в вегетативных органах Iris sibirica L. (Iridaceae) // Учёные записки ЗабГУ. – 2016. – Том 11. – № 1. – С. 123-128.

Блинова К.Ф., Калюпанова Н.И. Ксантоновые гликозиды Iris ensata // Химия природных соединений. – 1974. – №4. – С. 535.

Блинова К.Ф., Глызин В.И., Пряхина Н.И. С-гликозид из Iris ensata // Химия природных соединений. – 1977. – №. 1. – С. 535.

Денисова О.А., Глызин В.И., Патудин А.В., Гавриленко Б.Д. Определение содержания ксантонового гликозида мангиферина у некоторых растений родов Iris, Gentiana, Hedysarum // Хим.-фармацевт, журн. – 1980. – Т. 14. – С. 76-77.

Jiang D.J., Dai Z., Li Y.J. Pharmalogical effects of xanthones as cardiovascular protective agents // Cardiovascular Drag Rev. – 2004. – V. 22 (2). – 91-102.

Pinto M.M.M., Sousa M.E., Nascimento M.S.J. Xanthone derivatives: new insight in biological activities // Current Med Chem. − 2005. − V. 12. − P. 2517-2538.

Fotie J., Bohle, D.S. Pharmacological and biological activities of xanthones // Antiinfective agents in medicinal chemistry. − 2006. – V. 5. − P. 15-31.

Ковалёв В.Н., Михайленко О.А. Исаев Д.И. Гурбанов Г.М. Количественное определение мангиферина в корневищах Iris hungarica и Iris sibirica методом ВЭЖХ // Аzərbaycan əczaçiliq və farmakoterapiya jurnali. – 2016. – № 1. – С. 13-17.

Јевремовић C., Крстић-Милошевић D., De Carlo A., Benelli K., Lambardi M., Антонић D., Триfуновић M., Момчилов., Лојић M., Суботић A. Култура ткива и криопрезервација као методе за повећање продукције мангиферина код балканске перунике (Iris reichenbachii Heuffel.) // Зборник радова III Симпозијума биолога и еколога Републике Српске. СБЕРС. – 2015. V. 1. – P. 41-53. doi:10.7251/SKP1607041J

Minina S.A., Abu-Skhela G.R.I., Astakhova T.V., Pryakhina N.I., Zenkevich I.G., Kosman V.M. Technology of dry extract production from the above-ground part of milk-white iris herbs (Iris lactea Pall.) // Pharm Chem J. – 1999. – V. 33 (4). – P. 211-213.

Minina S.A., Astakhova T.V., Pryakhina N.I., Abu-Skela G. Selecting the optimum composition and developing the technology for tablets of milk-white iris extract // Pharm Chem J. – 2001. – V. 35 (2). – P. 85-87.

Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений / Р.Г. Бутенко. – М.: Наука, 1964. – 272 с.

Калинин Ф.Л., Сарнацкая В.В., Полищук В.Е. Методы культуры в физиологии и биохимии растений / Ф.Л. Калинин, В.В. Сарнацкая, В.Е. Полищук. – Киев, 1980. – 488 с.

Murashige T., Skoog F. A Revised Medium for Rapid Growth and Bioassaya with Tobacco Tissue cultures // Physiol. Plant. – 1962. – V. 15. – № 4. – Р. 473.

ГОСТ 24027.2-80. Сырье лекарственное растительное. Методы определения влажности, содержания золы, экстрактивных и дубильных веществ, эфирного масла. / Введ. 1981–01–01. // М.: Из-во стандартов, 1981. – 10 с.

Лавренов В. К. Полная энциклопедия лекарственных растений / В. К. Лавренов // Изд-во ОЛМА-ПРЕСС, 1999. – 56 c.

Косман В.М., Фаустова Н.М., Пожарицкая О.Н., Шиков А.Н., Макаров В.Г. Накопление биологически активных веществ в подземных частях лапчатки белой (Potentilla alba L.) в зависимости от срока культивирования. // Химия растительного сырья. – 2013. – №2. – С. 139-146.

Музычкина Р.А. Технология производства и анализ фитопрепаратов. / Р.А. Музычкина, Д.Ю. Корулькин, Ж.А. Абилов // Алматы, 2011. – 360 с.

Зюков Д.Г. Андреевич Е.Н., Чипига А.П. Технология и оборудование эфирномасличного производства / Д.Г. Зюков, Е.Н. Андреевич, А.П. Чипига // М.: Пищ. пром-сть, 1979. – 190 с.

Finter N. B. Dye uptake methods for assessing viral cytopathogenicity and their application to interferon assays // J. Gen. Virol. – 1969. – № 5. – P. 419-427.

Доспехов Б.Д. Методика полевого опыта / Б.Д. Доспехов. – М.: Колос, 1979. – 416 с.

Зайцев Г.Н. Математика в экспериментальной ботанике / Г.Н. Зайцев. – М.: Наука, 1990. – 296 с.

Тихомирова Л.И. Биотехнологические аспекты размножения Iris sibirica L. в культуре in vitro // Биотехнология. − 2013. − № 2. − С. 74-78.

Государственная фармакопея РФ XIII издания // Москва, 2015:. www.femb.ru/feml.

Тихомирова Л.И., Базарнова Н.Г., Халявин И.А. Элементный состав Iris sibirica L. в культуре in vitro// Химия растительного сырья. − 2017. − № 2. − C. 119-126.

Растения-регенеранты I. sibirica
Опубликован
2018-12-11
Как цитировать
[1]
Тихомирова (Tikhomirova)Л. (Lyudmila) И. (Ivanovna), Базарнова (Bazarnova)Н. (Natal’ya) Г. (Grigor’yevna), Ильичева (Ilicheva)Т. (Tat’yana) Н. (Nikolayevna), Мартиросян (Martirosian)Ю. (Yuriy) Ц. (Tsaturovich) и Афанасенкова (Afanasenkova)И. (Irina) В. (Vladimirovna) 2018. ПОЛУЧЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ИРИСА СИБИРСКОГО (IRIS SIBIRICA L.) МЕТОДАМИ БИОТЕХНОЛОГИИ. Химия растительного сырья. 4 (дек. 2018), 235-245. DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.2018043887.
Выпуск
Раздел
Биотехнологии