CC BY
271
Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения
КАЛЛУСНАЯ КУЛЬТУРА КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК МИКРОКЛОНАЛЬНОГО РАЗМНОЖЕНИЯ
О.А. Захарова1,
Л.А. Любаковская1,
Н.С. Гурина1,
Е.В. Спиридович2
1 Витебский государственный медицинский университет, Витебск;
2 Центральный ботанический сад АН Беларуси, Минск.
1 E-mail: provisorfarm@km.ru
CALLUS AS ALTERNATIVE SOURCE
OF MICROCLONARIC MULTIPLICATION
O.A. Zakharova1,
L.A. Lyubakovskaya1,
N. S. Gurina1, E. V. Spiridovich2
1 Vitebsk State Medal of People's Friendship University, Vitebsk, Belarus;
2 Minsk Central Botanical Garden of BAS, Minsk, Belarus.
Callus culture that has a high reproductive rate provides plant regeneration and is consequently one of clonal plant reproduction sources. Callus retains the ability to synthesize second metabolites, in particular flavonoids, which characterize callus as an alternative source of a medicinal raw material.
B настоящее время особое внимание привлекает метод микрокло-нального размножения растений, позволяющий размножать растения, используя культуру изолированных тканей и органов. Данный метод позволяет:
1) размножать растения, плохо размножающиеся обычными методами;
2) быстро размножать ценные клоны растений;
3) работать в лабораторных условиях круглый год и планировать выпуск растений к определённому сроку;
4) получать оздоровленный материал из поражённых вирусами и бактериями растений;
5) создать «банк» ценных форм растений, посредством хранения пробирочных растений при пониженных температурах.
Метод микроклонального размножения имеет особое значение для большинства древесных растений, поскольку сортовые качества их сохраняются только при прививке культурных черенков на дикие подвои. Так, например, сортовая сирень размножается путём прививок. Однако культурный привой может погибнуть, от корня начнут расти дикие побеги. Используя метод микроклонального размножения, представляется возможным получать сирень, способную образовывать корни, корневые побеги которой будут сортовыми. B настоящее время возможность применять методы клонального размножения in vitro апробирована для 433 видов растений, принадлежащих к 82 семействам.
Культивируемые клетки высших растений могут рассматриваться в качестве типичного микрообъекта. Клеточные культуры, по сравнению с традиционным растительным сырьем, имеют ряд преимуществ:
1) возможность круглогодичного получения сырья независимо от природных условий региона и климатических параметров года;
2) возможность оптимизации и стандартизации условий выращивания;
3) перспективы полной автоматизации и компьютеризации процессов выращивания.
Кроме того, основанием для использования культивируемых клеток (каллуса) высших растений является:
1) их способность синтезировать традиционно используемые продукты растительного происхождения;
2) создавать принципиально новые продукты, превосходящие традиционные или открывающие новые области применения;
3) биотрансформировать дешевые предшественники в ценный конечный продукт.
Одной из моделей микроклонального размножения растений является каллусная культура.
Каллус - система растительных тканей, состоящая из тонкостенных, паренхимных клеток, выращенных на искусственных питательных средах.
Поскольку в единице объёма каллусной ткани содержится до миллиона клеток, каждая из которых потенциально может развиваться в растение, эти методы теоретически наиболее перспективны с точки зрения коэффициента размножения. Следовательно, метод микрокло-нального размножения растений позволяет им наиболее полно реализовать свой потенциал к размножению.
Используя различные физиологически активные вещества, представляется возможным индуцировать из каллуса процессы гисто-, органо-и эмбриогенеза. B связи с этим поиски веществ, участвующих в процессах дифференциации и морфогенезе, не прекращаются. Известно, что процессы гистогенеза, предшествующие появлению точек роста в недифференцированной ткани, начинаются с меристематического очага, в котором обнаруживаются фенольные соединения. B литературе имеются данные, свидетельствующие о повышении содержания фенольных соединений в период интенсивного деления клеток.
Целью исследования явилось изучение содержания флавоноидов в каллусной культуре сирени сорта М. Шолохов.
Каллусная культура сирени была получена из листьев, цветков и стеблей, используя стандартную среду Мурасиге и Скуга. Каллус суб-культивировали через 21 сутки. Инкубирование культур проводили при 26+1°С в темноте. Исходные каллусные культуры сирени не
Рис. Содержание флавоноидов в каллусе сирени стеблевого,
листового и цветочного происхождения
? 20 и
1 19 -
18,71
18,99
стеблевой листовой цветочный каллус каллус каллус
ЛИТЕРАТУРА
Бутенко Р.Г. 1964. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. - М.: Наука. 272 с.
Бардинская М. С. 1964. Растительные клеточные оболочки и их образование. - М: Наука. 56 с.
Куркин B.A. Запесочная Г.Г. Кри-венчук П.Е. 1980. // Химия природных соединений. № 3. С.418.
Куркин B.A., Запесочная Г.Г., Гри-ненко H.A. 1990. // Химия природных соединений. № 1. С. 98-99.
Лікарські рослини. Енциклопедичний довідник за редакціею академіка АН УССР А.М. Гродзінського. - Киів: Головна редакція укр. радянськой енциклопедіі імені М.П. Бажана 1989. С.70.
Михайлов О.Ф., Бессонова B.П. 1970. Цитогистологическая картина дифференцировки новообразований в каллусе изолированной семядоли гороха // Культура изолированных органов, тканей и клеток растений. - М.: Наука. С. 123.
Энциклопедический словарь лекарственных растений и продуктов животного происхождения / Под ред. Г.П. Яковлева и К.Ф. Блиновой. -СПб.: Спец. литература. 1999. С.153.
Inouge H., Nishioka T. 1972. // Tetrahedron. Vol. 28. № 15. Р.4231.
различались по внешнему виду: окраска была буро-зелёная, консистенция - плотная, активность роста у листа и стебля - очень высокой, у цветка - высокой.
Лиофильно высушенный до постоянной массы каллус экстрагировали 96% этанолом в соотношении 1:60 в течение одного часа, экстракт охлаждали, фильтровали. Затем каллус повторно экстрагировали в течение 30 минут, экстракт охлаждали, фильтровали. Экстракты объединяли и использовали для определения содержания флавоноидов.
Содержание флавоноидов определяли после реакции с нитритом натрия в кислой среде и дальнейшей алкализации, согласно методике T. Siatka, M Kasparova. К 5 мл этанольного экстракта добавляли 3 мл серной кислоты (0,2 моль/л), 3 мл нитрита натрия (3 моль/л), 3 мл гидроксида натрия (10%), и объём доводили водой очищенной до 25 мл. Количество параллелей - 5. Интенсивность окрашенных соединений определяли спектрофотометрически на СФ - 26 при л = 420 nm. Содержание фла-воноидов рассчитывали на кверцетин (мг/г сухого веса каллуса).
Полученные данные показывают, что каллусы стеблевого, листового и цветочного происхождения различаются по содержанию фла-воноидов (Рисунок). Наибольшее содержание флавоноидов зарегистрировано в цветочном каллусе (18.99±0.09 мг/г), это на 11.8% выше, чем в стеблевом каллусе (16.75±0.42 мг/г) и на 1.47% выше, чем в листовом (18.71±0.32 мг/г). B листовом каллусе содержание флавоноидов оказалось на 10.33% выше, чем в стеблевом.
Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о том, что культивируемые клетки сохраняют, как правило, способность к синтезу вторичных веществ, свойственных материнскому виду. Причем культивируемые клетки могут, по сравнению с исходными тканями, содержать, во-первых, больше или меньше тех или иных веществ, во-вторых, синтезировать совершенно новые вещества. Немаловажную роль в этом играет химический состав каллусов, который может определяться многими причинами:
1)особенностью химического состава исходного органа и способностью каллуса к сохранению характерного для этого органа типа синтеза;
2) изменение в уровне синтеза веществ под влиянием условий культивирования in vitro и др.
Наблюдавшиеся в наших исследованиях различия в содержании флавоноидов в каллусной ткани различного происхождения могут быть связаны с различной способностью видов каллусов синтезировать флавоноиды. Не исключено, что пролиферат, составивший доминирующую массу клеток одного типа каллуса, происходит от иного по биохимическим характеристикам типа клеток.
Таким образом, ценность использования каллуса заключается не только в его применении в качестве материала для ускорения размножения кустарниковых и древесных форм, на размножение которых уходит от 5 до 15 лет, но и получения из них продуктов вторичного метаболизма, в частности, флавоноидов, имеющих лекарственное значение.
Кроме того, устойчивость каллуса к микроорганизмам определяется широким спектром синтезируемых им веществ вторичного метаболизма, специфичных для высших растений.
Международная конференция
