Накопление полифенолов на начальных этапах фотоморфогенеза in vitro культур чайного растения в условиях различной интенсивности светового воздействия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. Важным направлением в биотехнологии клеточных культур растений является поиск факторов и воздействий, способствующих повышению накопления в них фармакологически ценных метаболитов, в том числе полифенолов. К числу таких факторов относится свет, воздействие которого активирует процессы фотоморфогенеза в культурах in vitro, влияя на их дифференциацию и метаболизм. Эти процессы зависят как от интенсивности светового потока, так и от индивидуальных характеристик культивируемых в условиях in vitro клеток и тканей, а также экономической ценности синтезируемых растительных метаболитов. Одной из перспективных фармакологически ценных культур являются растения чая (Camellia sinensis L.), а также инициированные из них каллусные культуры, для которых характерно накопление различных полифенолов, включая флаваны – вещества с Р-витаминной капилляроукрепляющей активностью.

Цель исследования – сравнить воздействие света различной интенсивности на морфофизиологические характеристики каллусных культур чая, а также накопление и локализацию в них полифенолов.

Материал и методы. Объектом исследования служили каллусные культуры растений чая стеблевого происхождения, выращиваемые в течении 40 дней при интенсивности света: 50 мкмоль·м-2 с-1, 75 мкмоль·м-2 с-1 и 100 мкмоль·м-2 с-1 (низкая, средняя и высокая интенсивность соответственно). Анализировали морфофизиологические параметры куллусов (цвет, плотность, оводнённость), содержание в них суммы полифенолов и флаванов, а также их локализацию.

Результаты. Выращивание каллусов чая на свету сопровождалось их переходом к фотоморфогенезу, что проявлялось в позеленении культур и формировании в клетках хлоропластов. Наибольшая эффективность этого процесса отмечена при высокой интенсивности света, которая коррелировала с максимальным накоплением полифенолов и флаванов, превышающим таковой в культурах, выращиваемых при более низких значениях светового потока. Следовательно, выращивание каллусных культур чая при различной интенсивности света позволяет регулировать накопление в них полифенолов – биологически активных растительных метаболитов с антиоксидантной активностью.

Об авторах

М. Ю. Зубова

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: mariia.zubova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7704-8537

к.б.н., науч. сотрудник

Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35

Т. Л. Нечаева

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Email: nechaevatatyana.07@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3341-4763

науч. сотрудник

Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35

В. М. Катанская

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Email: vera@katanski.com
ORCID iD: 0000-0002-9306-5705

к.б.н., мл. науч. сотрудник

Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35

А. В. Белоусова

Московский педагогический государственный университет

Email: alina98belka@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-6093-8850

студентка, Институт биологии и химии

Россия, Москва, 119991, ул. Малая Пироговская, д. 1, стр. 1

Е. А. Живухина

Московский педагогический государственный университет

Email: zhivukhina@yandex.ru

к.б.н., доцент, Институт биологии и химии

Россия, Москва, 119991, ул. Малая Пироговская, д. 1, стр. 1

Н. В. Загоскина

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Email: nzagoskina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1457-9450

д.б.н., профессор

Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35

Список литературы

  1. Kusnetsov V.V., Doroshenko A S., Kudryakova N.V., Danilova M.N. Role of phytohormones and light in deetiolation. Russian Journal of Plant Physiology. 2020; 67: 971–984. doi: 10.1134/S1021443720060102.
  2. Запрометов М.Н. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и функции в растениях. М: Наука. 1993; 272 с. [Zaprometov M.N. Fenol'nye soedineniya: rasprostranenie, metabolizm i funkcii v rasteniyah. M: Nauka. 1993, 272 s. (In Russ.).].
  3. Zagoskina N.V., Zubova M.Y., Nechaeva T.L. et al. Polyphenols in plants: structure, biosynthesis, abiotic stress regulation, and practical applications (Review). Intern. J. Molecular Sciences. 2023; 24(18). doi: 10.3390/ijms241813874.
  4. Мизина П.Г. Растительные и минеральные биологически активные комплексы для медицинских технологий здоровьесбережения. М.: ВИЛАР. 2021. 164 с. [Mizina P.G. Rastitel'nye i mineral'nye biologicheski aktivnye kompleksy dlya medicinskih tekhnologij zdorov'esberezheniya. M.: VILAR. 2021. 164 s. (In Russ.).].
  5. Chandran H., Meena M., Barupal T., Sharma K. Plant tissue culture as a perpetual source for production of industrially important bioactive compounds. Biotechnol. reports. 2020; 26: e00450. doi: 10.1016/j.btre.2020.e00450.
  6. Batista D.S., Felipe S.H.S., Silva T.D. et al. Light quality in plant tissue culture: does it matter? In vitro Cell. Dev. Biol.-Plant. 2018; 54: 195–215. doi: 10.1007/s11627-018-9902-5.
  7. Wang C., Han J., Pu Y. et al. Tea (Camellia sinensis): a review of nutritional composition, potential applications, and omics research. Applied Sciences. 2022;12(12): 5874. doi: 10.3390/app12125874.
  8. Ossipov V., Zubova M., Nechaeva T. et al. The regulating effect of light on the content of flavan-3-ols and derivatives of hydroxyben-zoic acids in the callus culture of the tea plant, Camellia sinensis L. Biochemical Systematics and Ecology. 2022; 101: 104383. doi: 10.1016/j.bse.2022.104383.
  9. Nikolaeva T.N., Lapshin P.V., Zagoskina N.V. Method for determining the total content of phenolic compounds in plant extracts with Folin–Denis reagent and Folin–Ciocalteu reagent: modification and comparison. Rus. J. Bioorganic Chemistry. 2022; 48: 1519–1525. doi: 10.1134/S1068162022070214.
  10. Zagoskina N.V., Dubravina G.A., Alyavina A.K. et al. Effect of ultraviolet (UV-B) radiation on the formation and localization of phenolic compounds in tea plant callus cultures. Rus. J. Plant Physiol. 2003; 50: 270–275.
  11. Lysenko V., Kirichenko E., Logvinov A. et al. Ultrastructure, CO2 assimilation and chlorophyll fluorescence kinetics in photosynthe-sizing Glycine max callus and leaf mesophyll tissues. Horticulturae. 2023; 9: 1211. DOI:10.3390/ horticulturae9111211.
  12. Landi M., Zivcak M., Sytar O. et al. Plasticity of photosynthetic processes and the accumulation of secondary metabolites in plants in response to monochromatic light environments: A review. Bio-chim. Biophys. Acta (BBA) - Bioenergetics. 2020; 1861(2): 148131. doi: 10.1016/j.bbabio.2019.148131.
  13. Liu X., Wang P., Li R. et al. Cellular and metabolic characteristics of peach antherderived callus. Scientia Horticultura. 2023; 311: 111796. doi: 10.1016/j.scienta.2022.111796.
  14. Cackett L., Luginbuehl L.H., Schreier T.B. et al. Chloroplast development in green plant tissues: the interplay between light, hormone, and transcriptional regulation. New Phytologist. 2022; 233(5): 2000–2016. doi: 10.1111/nph.17839.
  15. Otegui M.S. Imaging polyphenolic compounds in plant tissues. Recent advances in polyphenol research. 2021; 7: 281–295. doi: 10.1002/9781119545958.ch11.
  16. Тараховский Ю.С., Ким Ю.А., Абдрасилов Б.С. и др. Флавоноиды: биохимия, биофизика, медицина. Пущино: Sуnchrobook. 2013. 310 с. [Tarahovskij Yu.S., Kim Yu.A., Abdrasilov B.S. i dr. Flavonoidy: biohimiya, biofizika, medicina. Pushchino: Sуnchro-book. 2013. 310 s. (In Russ.).].
  17. Siemińska-Kuczer A., Szymańska-Chargot M., Zdunek A. Recent advances in interactions between polyphenols and plant cell wall polysaccharides as studied using an adsorption technique. Food Chemistry. 2022; 373: 131487. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.131487.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Каллусы чая, выращиваемые при низкой (а), средней (б) и высокой (в) интенсивности света

Скачать (44KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Свежий срез каллусных культур чая: а – паренхимные клетки (ПК); б – трахеидальные элемены (ТЭ); в – хлоропласты (ХП)

Скачать (124KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Локализация флаванов в каллусах чая, выращиваемых при низкой (а), средней (б, в) и высокой (г) интенсивности света. Реакция с ванилиновым реактивом. ВК – вакуоль; КС – клеточная стенка; МК – межклеточное пространство; ТЭ – трахеидальные элементы

Скачать (97KB)
Метаданные

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».