1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физиология растений
  4. T. 70, № 7, 2023

Физиология растений, 2023, T. 70, № 7, стр. 846-857

Управление биосинтетическим потенциалом асептических растений и каллусных культур Oсimum basilicum L. in vitro

М. Ю. Чередниченко a, *, О. Б. Поливанова a, Д. А. Хлебникова a, О. Ю. Словарева b, Р. Н. Киракосян a, Е. А. Калашникова a

a Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Российский государственный аграрный университет − МСХА имени К.А. Тимирязева”
Москва, Россия

b Федеральное государственное бюджетное учреждение “Всероссийский центр карантина растений”
Московская область, г.о. Раменский, р.п. Быково, Россия

* E-mail: cherednichenko@rgau-msha.ru

Поступила в редакцию 17.09.2023
После доработки 14.11.2023
Принята к публикации 15.11.2023

Аннотация

Получены каллусные культуры и микроклоны in vitro базилика душистого (Oсimum basilicum L.) и исследованы их ростовые и биохимические особенности в зависимости от гормонального состава МС-среды, а также от добавления в питательную среду наночастиц (НЧ) феррата цинка. При клональном микроразмножении образцов отмечалось преимущество различных вариантов состава питательных сред: добавление в МС-среду НУК – для сортов Любимчик и Василиск; ИМК – для сорта Фиолетовый бархат и видового образца из Германии; ИУК – для видовых образцов из Польши и Италии. Необходимо отметить, что растения фиолетоволистного сорта Фиолетовый бархат предпочитали МС-среду, содержащую минеральные соли в концентрации ½ нормы. Результаты исследования подтвердили выдвинутую разными авторами гипотезу о способности микрорастений и каллусных клеток базилика накапливать вторичные метаболиты, а также возможность управления этим процессом с помощью биологических (минеральный и гормональный состав питательной среды) и физических (НЧ) элиситоров. Показано, что присутствие в составе МС-среды НЧ феррата цинка способствовало формированию каллусной ткани разного типа плотности и цвета. Добавление в МС-среду 25 мкг/л НЧ существенно увеличивало сырую биомассу каллусной ткани по сравнению с другими вариантами опыта. В этом варианте индекс роста каллусной ткани был наибольшим и составил 3.55. При увеличении концентрации НЧ до 50 мкг/л отмечено снижение индекса роста, что свидетельствует об ингибирующем их действии на пролиферативную активность дедифференцированных клеток. В полученных клеточных культурах проведен комплексный анализ фенольных соединений. Выявлено отсутствие зависимости накопления суммарного содержания фенольных соединений и флавоноидов от концентрации НЧ в МС-среде.

Ключевые слова: Oсimum basilicum, in vitro, клональное микроразмножение, каллусогенез, вторичные метаболиты, фенольные соединения, флавоноиды, наночастицы, биологическая элиситация, физическая элиситация

Список литературы

  1. World Flora Online (WFO). http://www.worldfloraonline.org (дата обращения 29.08.2023).

  2. Севрук И.А., Писарев Д.И., Новиков О.О., Алексеева К.А., Малютина А.Ю. Исследование состава эфирного масла базилика обыкновенного ‒ Ocimum basilicum L. флоры Белгородской области // Научные результаты биомедицинских исследований. 2015. Т. 1. № 3. С. 97. https://doi.org/10.18413/2313-8955-2015-1-3-97-103

  3. Писарев Д.И., Алексеева К.А., Новиков О.О., Корниенко И.В., Севрук И.А. Химическое изучение состава антоцианов травы Ocimum basilicum L. // Научные результаты биомедицинских исследований. 2015. Т. 1. № 4. С. 119. https://doi.org/10.18413/2313-8955-2015-1-4-119-124

  4. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tabacco tissue cultures // Physiol. Plant. 1962. V. 15. P. 473. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

  5. Aiyegoro O.A., Okoh A.I. Preliminary phytochemical screening and in vitro antioxidant activities of the aqueous extract of Helichrysum longifolium DC // BMC Complemen. Altern. Med. 2010. V. 10. P. 1. https://doi.org/10.1186/1472-6882-10-21

  6. Baghel P.S., Ray S. Preliminary phytochemical screening of certain aphrodisiac plants used in traditional system of medicine // Int. J. Botany Stud. 2017. V. 2. P. 33.

  7. Sreevidya N., Mehrotra S. Spectrophotometric method for estimation of alkaloids precipitable with Dragendorff’s reagent in plant materials // J. AOAC Int. 2003. V. 86. P. 1124. https://doi.org/10.1093/jaoac/86.6.1124

  8. Obianime A.W., Uche F.I. The phytochemical screening and effects of methanolic extract of Phyllanthus amarus leaf on the biochemical parameters of male guinea pigs // J. Appl. Sci. Environ. Manage. 2008. V. 12. P. 73. https://doi.org/10.4314/jasem.v11i4.55199

  9. Ruthiran P., Selvaraj C.I. Phytochemical screening and in vitro antioxidant activity of Parkia timoriana (DC.) Merr. // Res. J. Biotech. 2017. V. 12. P. 47.

  10. Singleton V.L., Rossi J.A. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents // Am. J. Enol. Vitic. 1965. V. 16. P. 144. https://doi.org/10.5344/ajev.1965.16.3.144

  11. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и методы их исследования // Биохимические методы в физиологии растений / Под ред. О.А. Павлиновой. М.: Наука, 1971. С. 185.

  12. Chang C., Yang M., Chern J. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods // J. Food Drug Anal. 2002. V. 10. P. 178. https://doi.org/10.38212/2224-6614.2748

  13. Stanojević L., Stanković M., Nikolić V., Nikolić L., Ristić D., Čanadanovic-Brunet J., Tumbas V. Antioxidant activity and total phenolic and flavonoid contents of Hieracium pilosella L. extracts // Sensors. 2009. V. 9. P. 5702. https://doi.org/10.3390/s90705702

  14. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука, 1964. 350 с.

  15. Бутенко Р.Г. Клеточные и молекулярные аспекты морфогенеза растений in vitro // I Чайлахяновские чтения. Пущино: Пущинский НЦ, 1994. С. 7.

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

  17. Носов А.М. Функции вторичных метаболитов растений in vivo и in vitro // Физиология растений. 1994. Т. 41. С. 873.

  18. Носов А.М. Культура клеток высших растений ‒ уникальная система, модель, инструмент // Физиология растений. 1999. Т. 46. С. 837.

  19. Nosov A.M. Application of cell technologies for production of plant-derived bioactive substances of plant origin // Appl. Biochem. Microbiol. 2012. V. 48. P. 609. https://doi.org/10.1134/S000368381107009X

  20. Kumar D.R., Kumar S.A. Plant biotechnology: importance of plant tissue culture, applications and advantages // Eur. Academic Res. 2015. V. III. Iss. 6. P. 6134.

  21. Siddique I., Anis M. An improved plant regeneration system and ex vitro acclimatization of Ocimum basilicum L. // Acta Physiol. Plant. 2008. V. 30. P. 493. https://doi.org/10.1007/s11738-008-0146-6

  22. Shahzad A., Faisal M., Ahmad N., Anis M., Alatar A., Hend A.A. An efficient system for in vitro multiplication of Ocimum basilicum through node culture // Afr. J. Biotechnol. 2012. V. 11. P. 6055. https://doi.org/10.5897/AJB12.154

  23. Verma S.K., Sahin G., Das A.K., Gurel E. In vitro plant regeneration of Ocimum basilicum L. is accelerated by zinc sulfate // In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant. 2016. V. 52. P. 20. https://doi.org/10.1007/s11627-015-9739-0

  24. Dode L.B., Bobrowski V.L., Bolacel Braga E.J., Kömmling Seixas F., Wulff Schuch M. In vitro propagation of Ocimum basilicum L. (Lamiaceae) // Acta Sci. Biol. Sci. 2003. V. 25. P. 435.

  25. Begum F., Amin M.N., Azad M.A.K. In vitro rapid clonal propagation of Ocimum basilicum L. // Plant Tissue Cult. Biotechnol. 2002. V. 12. P. 27.

  26. González-Sánchez M.I., Lee P.T., Guy R.H., Compton R.G. In situ detection of salicylate in Ocimum basilicum plant leaves via reverse iontophoresis // Chem. Commun. 2015. V. 51. P. 16534. https://doi.org/10.1039/C5CC06909B

  27. Тужикова М.О. Оценка роста каллусной культуры базилика обыкновенного // Актуальные проблемы биомедицины – 2021: Материалы XXVII Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием. Санкт-Петербург, 2021. С. 287.

  28. Bhuvaneshwari K., Sathya B., Gokulanathan A., Jayanthi M., Girija S. Induction of in vitro roots from leaf callus of Ocimum basilicum L. and O. tenuiflorum L. // Plant Cell Biotechnol. Mol. Biol. 2012. V. 13. P. 15. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.07.136

  29. Jiang X., Liu Y., Li W., Zhao L., Meng F., Wang Y., Tan H., Yang H., Wei C., Wan X., Gao L. Tissue-specific, development-dependent phenolic compounds accumulation profile and gene expression pattern in tea plant [Camellia sinensis] // PLoS ONE. 2013. V. 8: e62315. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0062315

  30. Bhuvaneshwari K., Gokulanathan A., Jayanthi M., Govindasamy V., Milella L., Lee S., Yang D.C., Girija S. Can Ocimum basilicum L. and Ocimum tenuiflorum L. in vitro culture be a potential source of secondary metabolites? // Food Chem. 2016. V. 194. P. 55. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.07.136

  31. Nazir M., Tungmunnithum D., Bose S., Drouet S., Garros L., Giglioli-Guivarc’h N., Abbasi B.H., Hano C. Differential production of phenylpropanoid metabolites in callus cultures of Ocimum basilicum L. with distinct in vitro antioxidant activities and in vivo protective effects against UV stress // J. Agric Food Chem. 2019. V. 67. P. 1847. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b05647

  32. Sanni S., Onyeyili P.A., Sanni F.S. Phytochemical analysis, elemental determination and some in vitro antibacterial activity of Ocimum basilicum L. leaf extracts // Res. J. Phytochem. 2008. V. 2. P. 77.

  33. Khair-ul-Bariyah S., Ahmed D., Ikram M. Ocimum basilicum: a review on phytochemical and pharmacological studies // Pak. J. Chem. 2012. V. 2. P. 78. https://doi.org/10.15228/2012.v02.i02.p05

  34. El-Beshbishy H.A., Bahashwan S.A. Hypoglycemic effect of basil (Ocimum basilicum) aqueous extract is mediated through inhibition of α-glucosidase and α-amylase activities: an in vitro study // Toxicol. Ind. Health. 2012. V. 28. P. 42. https://doi.org/10.1177/0748233711403193

  35. Akoto C.O., Acheampong A., Boakye Y.D., Naazo A.A., Adomah D.H. Anti-inflammatory, antioxidant, and anthelmintic activities of Ocimum basilicum (Sweet Basil) fruits // J. Chem. 2020. V. 2020: 2153534. https://doi.org/10.1155/2020/2153534

  36. Marwat S.K., Khan M.S., Ghulam S., Anwar N., Mustafa G., Usman K. Phytochemical constituents and pharmacological activities of sweet Basil-Ocimum basilicum L. (Lamiaceae) // Asian J. Chem. 2011. V. 23. P. 3773.

  37. Rubab S., Hussain I., Khan B.A., Unar A.A., Abbas K.A., Khichi Z.H., Khan M., Khanum S., Rehman K.U., Khan H. Biomedical description of Ocimum basilicum L. // J. Islamic Int. Med. Coll. 2017. V. 12. P. 59.

  38. Shahrajabian M.H., Sun W., Cheng Q. Chemical components and pharmacological benefits of Basil (Ocimum basilicum): a review // Int. J. Food Prop. 2020. V. 23. P. 1961. https://doi.org/10.1080/10942912.2020.1828456

  39. Lang E., Amelunxen F., Friedrich H., Horster H. Morphometrische Untersuchungen zur Bildung und Akkumulation von Laminaceengerbstoffen in Ocimum basilicum Zellkulturen // Planta-Med. 1978. V. 33. P. 281.

  40. Ambreen M., Mirza S.A. Evaluation of anti-inflammatory and wound healing potential of tannins isolated from leaf callus cultures of Achyranthes aspera and Ocimum basilicum // Pak. J. Pharm. Sci. 2020. V. 33. P. 361. https://doi.org/10.1080/15226514.2018.1524828

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физиология растений

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал