Статья: Введение в суспензионную культуру клеток Artemisia vulgaris L

Рис. 3 Динамика роста суспензионной культуры клеток Artemisia vulgaris L. по сухой массе при разных вариантах культивирования

Полученные данные по изучению динамики роста суспензионной культуры объекта исследования позволили рассчитать индекс роста. Наилучший индекс роста по сырой и сухой массе наблюдали при варианте культивирования № 3 в сочетании фитогормонов 6-БАП и НУК. Однако добавление в питательную среду к этим гормонам кинетина (вариант № 4) демонстрирует наименьший показатель индекса роста. Индекс роста при варианте культивирования № 2 примерно в 2,5 раза уступает данным при варианте № 3 (табл. 1).

Таблица 1

Индекс роста суспензионной культуры клеток Artemisia vulgaris L. при разных вариантах культивирования

Примечание: 2,4-Д - 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота; 6-БАП - 6-бензи- ламинопурин; НУК - а-нафтилуксусная кислота

Комбинация 2,4-Д (2,0 мг/л) и НУК (0,5 мг/л) в питательной среде показала наиболее интенсивную индукцию каллусогенеза, что было замечено и в работах других ученых, в которых эту особенность связывали с функцией 2,4-Д в синтезе ДНК и митозе при взаимодействии с другими фитогормонами [17-19].

Сочетание БАП в концентрации 2,0 мг/л и НУК в концентрации 0,5 мг/л в жидкой среде МС показало наилучший рост суспензионной культуры клеток полыни обыкновенной, инициированных из каллусной культуры, полученной из листовых эксплантов. Полученный штамм суспензионной культуры клеток A. vulgaris L. in vitro имеет листовое происхождение.

Заключение

Растения рода Полынь (Artemisia L.) представляют интерес как источники вторичных метаболитов, востребованных для разработки профилактических и лечебных средств. Возможности клеточной биотехнологии позволяют получить экологически чистые натуральные растительные субстанции в виде суспензионных культур клеток in vitro в бесперебойном режиме с масштабированием до промышленных объемов.

В данной работе нами был определен оптимальный гормональный состав для введения в суспензионную культуру клеток Artemisia vulgaris L. на основе каллусной культуры листового происхождения. В условиях сочетания гормонов НУК и 6-БАП в жидкой среде МС (вариант № 3) получена клеточная биомасса с наилучшим показателем индекса роста, равным 27,9 и 22,3 (по сырой и сухой массе). Наименьший индекс роста клеточной биомассы суспензии наблюдали при культивировании с добавлением кинетина к НУК и 6-БАП (вариант № 4), что меньше показателя при варианте (№ 3) на 79,3-90,3 % по сухой и сырой массе.

Полученные данные будут использованы для изучения дыхательной активности суспензионной культуры клеток полыни обыкновенной и для подбора оптимальных условий аппаратного выращивания в условиях биореактора.

Список литературы

1. Янг Й., Асякина Л. К., Бабич О. О. [и др.]. Изучение физико-химических свойств и биологической активности экстрактов из высушенной биомассы каллусных, суспензионных клеток и корневых культур in vitro // Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50, № 3. С. 480-492. URL: https://doi.org/10.21603/2074- 9414-2020-3-480-492

2. Красноборов И. М. Artemisia L. - Полынь // Флора Сибири: в 14 т. / под ред. Л. И. Малышева, Г. А. Пешковой. Новосибирск: Наука, 1997. Т. 13. 472 с.

3. Захарова В. И. Разнообразие растительного мира Якутии. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. 328 с.

4. Данилова Н. С., Борисова С. З., Иванова Н. С. Краткий обзор полыней Центральной Якутии // Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова. 2011. Т. 8, № 1. С. 11-16.

5. Pandey B. P., Thapa R., Upreti A. Chemical composition, antioxidant and antibacterial activities of essential oil and methanol extract of Artemisia vulgaris and Gaultheria fra- grantissima collected from Nepal // Asian Pacific Journal of Tropical Medicine. 2017. Vol. 10. P. 952-959. URL: https://doi.org/10.1016/j.apjtm.2017.09.005

6. Давлатова М. С., Кароматов И. Д. Полынь обыкновенная // Биология и интегративная медицина. 2017. № 5. С. 101-108.

7. Кароматов И. Д., Аминова М. З., Авезова Х. Ж. Противомалярийные средства растительного происхождения в народной и научной фитотерапии // Биология и интегративная медицина. 2018. № 11. С. 81-92.

8. Кароматов И. Д., Давлатова М. С. Лекарственные растения с противогельминтной и противоэхинококкозной активностью // Биология и интегративная медицина. 2018. № 11. С. 116-130.

9. Minda D., Ghiulai R., Banciu C. D. [et al.]. Phytochemical profile, antioxidant and wound healing potential of three Artemisia species: in vitro and in ovo evaluation // Applied Sciences. 2022. Vol. 12, № 3. P. 1359. URL: https://doi.org/10.3390/app12031359

10. Haq F. U., Roman M., Ahmad K. [et al.]. Artemisia annua: trials are needed for COVID-19 // Phytotherapy Research. 2020. Vol. 34, № 10. P. 2423-2424. URL: https://doi.org/10.1002/ptr.6733

11. Orege J. I., Adeyemi S. B., Tiamiyu B. B. [et al.]. Artemisia and Artemisia-based products for COVID-19 management: current state and future perspective // Advances in Traditional Medicine. Springer. 2021. URL: https://doi.org/10.1007/s13596-021-00576-5

12. Hasan A., Biswas P., Bondhon T. A. [et al.]. Can Artemisia herba-alba Be Useful for Managing COVID-19 and Comorbidities? // Molecules. 2022. Vol. 27, № 2. P. 492. URL: https://doi.org/10.3390/molecules27020492

13. Бутенко Р. Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе: учеб. пособие. М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. 160 с.

14. Кучарова Е. В., Охлопкова Ж. М., Антонова Е. Е. Получение каллусных культур полыни обыкновенной (Artemisia vulgaris L.) // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2020. № 1 (29). С. 3-11. doi:10.21685/2307-9150-2020-1-1

15. Salehi M., Karimzadeh G., Naghavi M. R. Synergistic effect of coronatine and sorbitol on artemisinin production in cell suspension culture of Artemisia annua L. cv. Anamed // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2019. Vol. 137. P. 587-597. URL: https://doi.org/10.1007/s11240-019-01593-8

16. Huang Y. L., Yuan S. C., Chen F. C. Establishment of an efficient micropropagation system in anthurium hybrids through in vitro callogenesis and suspension culture // Horticulture Journal. 2020. Vol. 89. P. 54-60. URL: https://doi.org/10.2503/hortj.UTD-112

17. Песяк С. В. Действие селективного света на рост клеточных культур растения Artemisia annua L. // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2010. № 2. С. 29-36.

18. Ganesan C. M., Paulsamy S. Standardized protocol for the in vitro culture of Artemisia annua L. - A medicinal plant at high altitudes of Nilgiris, the Western Ghats // Journal of Research in Biology. 2011. Vol. 1, № 3. P. 173-178.

19. Dangash A., Ram M., Niranjan R. [et al.]. In vitro selection and hormonal regulation in cell culture of Artemisia annua L. plant // JSM Cell Dev Biol. 2015. Vol. 3, № 1. P. 1013.

References

1. Yang Y., Asyakina L.K., Babich O.O. et al. Study of the physicochemical properties of the biological activity of the extraction from the dried biomass of callus, suspension cells and root cultures in vitro. Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv = Technique and technology of food production. 2020;50(3):480-492. (In Russ.). Available at: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-3-480-492

2. Krasnoborov I.M. Artemisia L. - wormseed. Flora Sibiri: v 14 t. = Flora of Siberia: in 14 volumes. Novosibirsk: Nauka, 1997;13:472. (In Russ.)

3. Zakharova V.I. Raznoobrazie rastitel'nogo mira Yakutii = Diversity of the flora of Yakutia. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2005:328. (In Russ.)

4. Danilova N.S., Borisova S.Z., Ivanova N.S. Brief review of polynyas in Central Yakutia. Vestnik Severo-Vostochnogo federal'nogo universiteta imeni M.K. Ammosova = Bulletin of the North-Eastern Federal University in Yakutsk. 2011;8(1):11-16. (In Russ.)

5. Pandey B.P., Thapa R., Upreti A. Chemical composition, antioxidant and antibacterial activities of essential oil and methanol extract of Artemisia vulgaris and Gaultheria fra- grantissima collected from Nepal. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine. 2017;10:952-959. Available at: https://doi.org/10.1016/j.apjtm.2017.09.005

6. Davlatova M.S., Karomatov I.D. Wormseed. Biologiya i integrativnaya meditsina = Biology and integrative medicine. 2017;(5):101-108. (In Russ.)

7. Karomatov I.D., Aminova M.Z., Avezova Kh.Zh. Antimalarial drugs of plant origin in folk and scientific herbal medicine. Biologiya i integrativnaya meditsina = Biology and integrative medicine. 2018;(11):81-92. (In Russ.)

8. Karomatov I.D., Davlatova M.S. Medicinal plants with anthelmintic and antiechinococcosis activity. Biologiya i integrativnaya meditsina = Biology and integrative medicine. 2018;(11):116-130. (In Russ.)

9. Minda D., Ghiulai R., Banciu C.D. et al. Phytochemical profile, antioxidant and wound healing potential of three Artemisia species: in vitro and in ovo evaluation. Applied Sciences. 2022;12(3):1359. Available at: https://doi.org/10.3390/app12031359

10. Haq F.U., Roman M., Ahmad K. et al. Artemisia annua: trials are needed for COVID-19. Phytotherapy Research. 2020;34(10):2423-2424. Available at: https://doi.org/10.1002/ ptr.6733

11. Orege J.I., Adeyemi S.B., Tiamiyu B.B. et al. Artemisia and Artemisia-based products for COVID-19 management: current state and future perspective. Advances in Traditional Medicine. Springer. 2021. Available at: https://doi.org/10.1007/s13596-021- 00576-5

12. Hasan A., Biswas P., Bondhon T.A. et al. Can Artemisia herba-alba Be Useful for Managing COVID-19 and Comorbidities? Molecules. 2022;27(2):492. Available at: https://doi.org/10.3390/molecules27020492

13. Butenko R.G. Biologiya kletok vysshikh rasteniy in vitro i biotekhnologii na ikh osnove: ucheb. posobie = Biology of cells of higher plants in vitro and biotechnologies based on them: textbook. Moscow: FBK-PRESS, 1999:160. (In Russ.)

14. Kucharova E.V., Okhlopkova Zh.M., Antonova E.E. Obtaining callus cultures of worm- seed (Artemisia vulgaris L.). Izvestiya vysshikh uchebnykh zavede-niy. Povolzhskiy region. Estestvennye nauki = University proceedings. Volga region. Natural sciences. 2020;(1):3-11. (In Russ.). doi:10.21685/2307-9150-2020-1-1

15. Salehi M., Karimzadeh G., Naghavi M.R. Synergistic effect of coronatine and sorbitol on artemisinin production in cell suspension culture of Artemisia annua L. cv. Anamed. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2019;137:587-597. Available at: https://doi.org/rn.1007/sn240-019-01593-8

16. Huang Y.L., Yuan S.C., Chen F.C. Establishment of an efficient micropropagation system in anthurium hybrids through in vitro callogenesis and suspension culture. Horticulture Journal. 2020;89:54-60. Available at: https://doi.org/10.2503/hortj.UTD-112

17. Pesyak S.V. The effect of selective light on the growth of plant cell cultures Artemisia annua L. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya = Bulletin of Tomsk State University. Biology. 2010;(2):29-36. (In Russ.)

18. Ganesan C.M., Paulsamy S. Standardized protocol for the in vitro culture of Artemisia annua L. - A medicinal plant at high altitudes of Nilgiris, the Western Ghats. Journal of Research in Biology. 2011;1(3):173-178.

19. Dangash A., Ram M., Niranjan R. et al. In vitro selection and hormonal regulation in cell culture of Artemisia annua L. plant. JSM Cell Dev Biol. 2015;3(1):1013.