OBTAINING PLANT MATERIALS SIBERIAN IRIS (IRIS SIBIRICA L.) BY METHODS OF BIOTECHNOLOGY
Abstract
Methods of biotechnology allow to obtain high-quality medicinal plant raw materials in a short time, in large quantities without destroying natural reserves. Biotechnological approaches such as aeroponic technologies have the potential for large-scale cultivation of iris plants and production of secondary metabolites. Microclonal reproduction makes it possible to obtain a healthy planting material in the required amount, regardless of the time of year. The combination of these two technological approaches will allow to develop biotechnology of year-round production of medicinal plant raw materials of Siberian iris.
The study determined the content of 6-benzylaminopurine on the stage actually micropropagation for the formation of the greatest number of adventitious shoots of optimal length. The required content of BAP in the nutrient medium for I. sibirica was 2.5–5.0 µM. The introduction of cytokinins in the nutrient medium together with auxins, L-glutamine and adenine sulfate 100 mg/l, as well as the alternation of low and high concentrations of cytokinin enhanced the regenerative effect of BAP. With year-round cultivation of regenerative plants in aeroponic conditions, the amount of biomass of plant raw materials I. sibirica for this method was about 31.2 kg / m2 of crude weight in one year.
It is established that intact plants and regenerative plants I. sibirica, obtained on the basis of the developed biotechnology, had identical group composition of biologically active substances. It is revealed that the sum of flavonoids in the leaves of hydroponic iris plants exceeded the content in the leaves of intact plants by 3 times, and the content of essential oil in regenerate plants and hydroponic leaves of the Sterch variety but higher by 26% compared with the leaves of intact plants.
Aqueous and alcoholic extracts of I. sibirica showed antiviral activity against herpes virus. With low toxicity, both intact plants and regenerative plants had a relatively high selectivity index.
Downloads
Metrics
References
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.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
The authors, which are published in this journal, agree to the following conditions:
1. Authors retain the copyright to the work and transfer to the journal the right of the first publication along with the work, at the same time licensing it under the terms of the Creative Commons Attribution License, which allows others to distribute this work with the obligatory indication of the authorship of this work and a link to the original publication in this journal .
2. The authors retain the right to enter into separate, additional contractual agreements for the non-exclusive distribution of the version of the work published by this journal (for example, to place it in the university depository or to publish it in a book), with reference to the original publication in this journal.
3. Authors are allowed to post their work on the Internet (for example, in a university repository or on their personal website) before and during the review process of this journal, as this may lead to a productive discussion, as well as more links to this published work.
