Статья:

АНАЛИЗ РОСТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУСПЕНЗИОННЫХ КУЛЬТУР АЛТЕЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО И ШАЛФЕЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО

Конференция: XXVII Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: естественные и медицинские науки»

Секция: 2. Биологические науки

Выходные данные
Ключанкова М.В. АНАЛИЗ РОСТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУСПЕНЗИОННЫХ КУЛЬТУР АЛТЕЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО И ШАЛФЕЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО // Молодежный научный форум: Естественные и медицинские науки: электр. сб. ст. по мат. XXVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8(26). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/8(26).pdf (дата обращения: 27.02.2020)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

АНАЛИЗ РОСТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУСПЕНЗИОННЫХ КУЛЬТУР АЛТЕЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО И ШАЛФЕЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО

Ключанкова Мария Владимировна
студент Белорусского государственного университета, Республика Беларусь, г. Минск
Дитченко Татьяна Ивановна
научный руководитель, доц. Белорусского государственного университета, Республика Беларусь, г. Минск

 

Суспензионные культуры растительных клеток являются удобной моделью для проведения молекулярно-биологических и физиолого-биохимических исследований, а также находят широкое применение в биотехнологии растений. Возобновляемым источником ценных фармакологически активных соединений могут служить культуры клеток лекарственных растений. К основным их преимуществам относится гарантированное получение экологически чистых продуктов независимо от сезона, климатических и погодных условий, создание клеточных линий-сверхпродуцентов, возможность автоматизации процесса культивирования, в т. ч. с использованием стандартного оборудования микробиологических производств (биореакторов, постферментационных систем и др.) и др. [2, с. 44].

В зависимости от источника получения и условий культивирования суспензионные культуры могут достаточно сильно различаться. Основными их характеристиками являются скорость роста, плотность, степень агрегированности, жизнеспособность клеток [6, c. 205]. Скорость роста чаще всего оценивают на основе анализа сырого либо сухого веса клеток. По плотности суспензии можно не только охарактеризовать состояние клеточной популяции, но и определить время субкультивирования (отбора инокулюма и пересадки на свежую питательную среду).

Алтей лекарственный (Althaea officinalis L.) относится к слизеполифенолсодержащему лекарственному сырью [1, с. 25]. В фитохимическом аспекте наиболее хорошо изучены полисахариды корней алтея. Листья и соцветия содержат хлорогеновые кислоты, биофлавоноиды и дубильные вещества, поэтому перспективны в качестве источника для получения лекарственных препаратов Р-витаминного действия [5, с. 10]. Следует отметить, что запасы сырья алтея лекарственного в естественных условиях ограничены и недостаточны для широкой промышленной заготовки. Учитывая этот факт, алтей лекарственный достаточно давно введен в культуру. В культуре алтей размножается исключительно семенами, однако при хранении, после первого года вегетации семена имеют слабую энергию прорастания и относительно низкий процент всхожести. В связи с этим значительный практический интерес представляет использование культуры клеток алтея лекарственного в качестве источника биологически активных веществ, обладающих противовоспалительным, Р-витаминным и др. действием.

Шалфей лекарственный (Salvia officinalis L.) официальной фармацией и медициной признан как многосторонне действующее лекарственное растительное сырье. Противовоспалительные и антимикробные свойства шалфея связаны с содержанием в листьях дубильных и флавоноидных соединений, а также с присутствием в надземной части растения антибиотика сальвина, эфирного масла, витаминов P и PP [4, с. 333].

Целью работы было получение суспензионных культур Althаea officinalis L. и Salvia officinalis L. и установление закономерностей прироста их биомассы в течение ростового цикла.

Для инициации первичных клеточных суспензий алтея лекарственного и шалфея лекарственного использовали длительно пассируемые каллусные культуры рыхлого типа, которые легко фрагментировались на отдельные клетки и небольшие агрегаты при помещении в перемешиваемую жидкую среду. Выращивание суспензионных культур осуществлялось на питательной среде по прописи Мурасиге и Скуга, содержащей 3 % сахарозы и фитогормоны. В качестве ауксинов среды включали 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту в концентрации 0,2 мг/л и индолил-3-уксусную кислоту в концентрации 1,0 мг/л, в качестве цитокинина — 0,5 мг/л кинетина. Постоянное перемешивание питательной среды со скоростью 120 об/мин обеспечивали с помощью орбитального шейкера-инкубатора MaxQ 6000 Thermo Scientific. Культивирование осуществлялось при температуре 25°С в темноте. Сухой вес клеток суспензионных культур определяли после отделения сырой биомассы от питательной среды и ее высушивания при температуре 60°С до постоянного веса. Индекс роста культуры рассчитывали, как разницу между конечной и начальной сухой массой, отнесенной к начальной массе. Все эксперименты выполнены в 3-х кратной повторности.

Скорость прироста биомассы является важнейшей характеристикой любой культуры растительных клеток и тканей in vitro. В нашей работе ростовую активность суспензионных культур Althаea officinalis L. и Salvia officinalis L. определяли, анализируя динамику накопления массы сухого вещества в цикле выращивания. Для этого каждые 2—3 сут. после переноса инокулюма на свежую питательную среду производили определение сухого веса клеток, что позволило получить кривые роста суспензионных культур. В случае суспензионной культуры Althаea officinalis L. кривая роста имела лаг-период длительностью 2 сут., экспоненциальную фазу с 3 по 8 сут., затем наступала фаза замедления роста (9—10 сут.) и стационарная фаза (11—14 сут.), после чего отмечалась фаза деградации. Для суспензионной культуры Salvia officinalis L. продолжительность лаг-фазы составила 5 сут., фаза экспоненциального роста охватывала интервал с 6 по 12 сут., замедление роста отмечалось на 13—14 сут., а стационарная фаза была достаточно короткой (15—16 сут.), после чего культура в большинстве случаев приобретала темную окраску, свидетельствующую о запуске процессов старения.

В целом следует отметить, что кривые роста обеих культур имели характерный S-образный вид, однако динамика прироста их биомассы отличалась. Расчет индекса роста показал, что суспензионная культура Althаea officinalis L. обладает, как минимум, вдвое более высокой ростовой активностью по сравнению с суспензионной культурой Salvia officinalis L.

С целью получения суспензионных культур с высокой пролиферативной активностью и оптимизации условий их культивирования in vitro очень важно учитывать плотность суспензии. Этот показатель зависит не только от состава питательной среды и физических условий культивирования, но и соотношения между объемом среды и клеточной биомассы. Если начальная клеточная плотность снижается ниже критической эффективной плотности (критическое минимальное количество клеток на единицу объема), суспензионная культура не будет расти, а при плотности клеток, превышающей критический уровень, удлиняется лаг-фаза и фаза экспоненциального роста [3, c. 161]. В связи с этим представляло интерес исследование влияния начальной массы инокулюма на прирост биомассы суспензионных культур Althаea officinalis L. и Salvia officinalis L. Полученные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Величины индекса роста суспензионных культур в зависимости от начального размера инокулюма

Параметр

Варианты опыта

Althаea officinalis L.

Начальная масса инокулюма, г/л

1,8±0,2

2,9±0,2

5,5±0,4

Индекс роста

9,0±0,1

5,1±0,1

2,3±0,1

Salvia officinalis L.

Начальная масса инокулюма, г/л

1,9±0,03

3,9±0,05

5,2±0,06

Индекс роста

3,0±0,02

2,1±0,01

1,4±0,01

 

Наиболее высокие значения индекса роста исследуемых культур достигались при начальной массе инокулюма равной 1,8—1,9 г/л. Ее увеличение приводило к заметному снижению индекса роста обеих суспензионных культур. Если в случае клеточной суспензии Salvia officinalis L. возрастание начальной массы инокулюма в 2,5 раза сопровождалось снижением индекса роста в среднем в 2 раза, то для суспензионной культуры Althаea officinalis L. — практически в 4 раза. Следовательно, изначально высокая плотность суспензионной культуры приводит к дальнейшему торможению прироста биомассы, что, вероятно, связано с более быстрым истощением питательной среды, а также накоплением нежелательных продуктов жизнедеятельности.

Установленные закономерности прироста биомассы суспензионных культур Althаea officinalis L. и Salvia officinalis L. в дальнейшем могут найти применение при разработке эффективных режимов их биотехнологического использования в качестве источников фармакологически активных соединений, альтернативных традиционно используемому природному лекарственному сырью.

 

Список литературы:

  1. Алтей лекарственный Althaea officinalis L. (Аналитический обзор) / Б.М. Зузук [и др.] // Провизор. — 2005. — С. 25—31.
  2. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе / Р.Г. Бутенко. — М.: «ФБК-ПРЕСС», 1999. — 160 с.
  3. Калинин Ф.Л. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений. / Ф.Л. Калинин, В.В. Сарнацкая, В.Е. Полищук. — Киев: «Наук. Думка», 1980. — 480 с.
  4. Куркин В.А. Фармакогнозия: Учебник для фармацевтических вузов и факультетов / В.А. Куркин. — Самара: «СамГМУ», 2004. — 1239 с.
  5. Особенности сезонного накопления фенольных соединений в растениях алтея лекарственного (Althaea officinalis L.) при интродукции в Беларуси / Ж.А. Рупасова [и др.] // Весцi Нацыянальнай Акадэмii навук Беларусi. — 1999. № 3. — С. 10—14.
  6. Современные проблемы и методы биотехнологии — [Электронный ресурс] — / Н.А. Войнов [и др.]: под науч. ред. Т.Г. Волковой. — Красноярск: «ИПК СФУ», 2009. — 418 с. — Режим доступа. — URL: http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/1323/u_manual.pdf (Дата обращения 07.09.2015).