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

Физиология растений, 2023, T. 70, № 4, стр. 392-401

Особенности роста и содержания инулина в каллусных культурах Cichorium intybus L. in vitro

Е. А. Калашникова a, *, Р. Н. Киракосян a, В. И. Трухачев a, М. Г. Панкова a, А. В. Сумин a

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

* E-mail: kalash0407@mail.ru

Поступила в редакцию 23.12.2022
После доработки 24.01.2023
Принята к публикации 24.01.2023

Аннотация

Получены каллусные культуры in vitro цикория обыкновенного (Cichorium intybus L.) и исследованы их ростовые и биохимические особенности в зависимости от гормонального состава МС-среды и спектрального состава света. Изучение влияния светокультуры на формирование каллусной ткани и накопление в ней инулина проводили в светонепроницаемых гроутентах с излучением выровненным по плотности потока фотосинтетических фотонов и различным соотношением его уровней в области 660 нм (R – красный) и 730 нм (FR – дальний красный). Контрольный вариант размещали под белыми линейно-люминесцентными лампами. Полученные культуры характеризовались высокой пролиферативной активностью и способностью к морфогенезу. Установлено, что взаимодействие двух факторов – присутствие в составе питательной среды ауксинов (ИУК или НУК в концентрации 7.5 мг/л в сочетании с БАП 0.5 мг/л) и культивирование в условиях светокультуры (FR > R, FR = R, FR < R) – оказало существенное влияние на биосинтетический потенциал культур клеток. В полученных культурах проведено исследование количественного содержания инулина. Показано, что высокое содержание инулина (7.55–7.95%) в каллусных культурах было характерно при выращивании на МС-среде в сочетании с ИУК при режиме освещения FR > R. Вероятно, это обусловлено тем, что именно в этих условиях формировалась хорошо пролиферирующая и высокоморфогенная каллусная ткань. Полученные результаты подтверждают выдвинутую гипотезу о специфичности культивируемых клеток in vitro синтезировать и накапливать вторичные метаболиты в дедиффенцированных клетках и зависимости этого процесса от факторов химической и физической природы.

Ключевые слова: Cichorium intybus, гормоны роста, инулин, каллусогенез, спектральный состав света

Список литературы

  1. McClelland J.W., Allen J.C., Zakir S. Bio-medicinal effect of sweet potato in people with diabetes // J. Am. Diet. Assoc. 2007. V. 8. A104. https://doi.org/10.1016/j.jada.2007.05.396

  2. Ikanone C.E.O., Oyekan P.O. Effect of boiling and frying on the total carbohydrate, vitamin C and mineral contents of Irish (Solanun tuberosum) and Sweet (Ipomea batatas) potato tubers // Niger. Food J. 2014. V. 32. P. 33. https://doi.org/10.1016/S0189-7241(15)30115-6

  3. Mohammad K.A. A comprehensive review of sweet potato (Ipomoea batatas Lam): revisiting the associated health benefits // Trends Food Sci. Technol. 2021. V. 115. P. 512. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.07.001

  4. World Health Organization. WHO traditional medicine strategy: 2014-2023. World Health Organization. 2013.

  5. Tutelyan V.A., Sukhanov B.P., Kochetkova A.A., Sheveleva S.A., Smirnova E.A. Russian regulations on nutraceuticals, functional foods, and foods for special dietary uses // Nutraceutical and functional food regulations in the United States and around the world / Ed. D. Bagchi. Academic Press. 2019. P. 399. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816467-9.00026-5

  6. Roberfroid M. Inulin-type fructans: functional food ingredients // J. Nutr. 2007. V. 137. 2493S-2502S. https://doi.org/10.1201/9780203504932

  7. Barclay T., Ginic-Markovic M., Cooper P., Petrovsky N. Inulin - a versatile polysaccharide with multiple pharmaceutical and food chemical uses // J. Excip. Food Chem. 2016. V. 1. P. 1132.

  8. Kathy R.N. Inulin and oligofructose: what are they? // J. Nutr. 1999. V. 129. 1402S-1406S. https://doi.org/10.1093/jn/129.7.1402S

  9. Kalyani N.K., Kharb S., Thompkinson D.K. Inulin dietary fiber with functional and health attributes − a review // Food Rev. Int. 2010. V. 26. P. 189. https://doi.org/10.1080/87559121003590664

  10. Boeckner L.S., Marilynn I.S., Bryan C.T. Inulin: a review of nutritional and health implications // Adv. Food Nutr. Res. 2001. V. 43. P. 1. https://doi/org/https://doi.org/10.1016/S1043-4526(01)43002-6

  11. Bais H.P., Ravishankar G.A. Cichorium intybus L. cultivation, processing, utility, value addition and biotechnology, with an emphasis on current status and future prospects // J. Sci. Food Agric. 2001. V. 81. P. 467. https://doi.org/10.1002/jsfa.817

  12. Abbas Z.K., Saggu S., Sakeran M.I., Zidan N., Rehman H., Ansari A.A. Phytochemical, antioxidant and mineral composition of hydroalcoholic extract of chicory (Cichorium intybus L.) leaves // Saudi J. Biol. Sci. 2015. V. 22. P. 322. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2014.11.015

  13. Molan A.L., Duncan A.J., Barry T.N., McNabb W.C. Effect of condensed tannins and sesquiterpene lactones extracted from chicory on the motility of larvae of deer lungworm and gastrointestinal nematodes // Parasitol. Int. 2003. V. 52. P. 209. https://doi.org/10.1016/S1383-5769(03)00011-4

  14. Nandagopal S., Ranjitha B.D. Phytochemical and antibacterial studies of chicory (Cichorium intybus L.) – a multipurpose medicinal plant // Adv. Biol. Res. 2007. V. 1. P. 17. https://doi.org/10.1016/S1383-5769(03)00011-4

  15. Muthusamy V.S., Anand S., Sangeetha K.N., Sujatha S., Arun B., Lakshmi B.S. Tannins present in Cichorium intybus enhance glucose uptake and inhibit adipogenesis in 3T3-L1 adipocytes through PTP1B inhibition // Chem.-Biol. Interact. 2008. 174 (1). P. 69. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2008.04.016

  16. Atta A.H., Elkoly T.A., Mouneir S.M., Kamel G., Alwabel N.A., Zaher S. Hepatoprotective effect of methanolic extracts of Zingiber officinale and Cichorium intybus // Indian J. Pharm. Sci. 2010. V. 72. P. 564. https://doi.org/10.4103/0250-474X.78521

  17. Meehye K., Shin H.K. The water-soluble extract of chicory reduces glucose uptake from the perfused jejunum in rats // J. Nutr. 1996. V. 126. P. 2236. https://doi.org/10.1093/jn/126.9.2236

  18. Afzal S., Afza N., Awan M.R., Khan T.S., Gilani A., Khanum R., Tariq S. Ethno-botanical studies from Northern Pakistan // J. Ayub. Med. Coll. Abbotabad. 2009. V. 21. P. 52.

  19. Abbasi A.M., Khan M.A., Ahmad M., Zafar M., Khan H., Muhammad N., Sultana S. Medicinal plants used for the treatment of jaundice and hepatitis based on socio-economic documentation // Afr. J. Biotechnol. 2009. V. 8. P. 1643.

  20. Jamshidzadeha A., Khoshnood M.J., Dehghani Z., Niknahad H. Hepatoprotective activity of Cichorium intybus L. leaves extract against carbon tetrachloride induced toxicity // Iran. J. Pharm. Res. 2006. V. 1. P. 41. https://doi.org/10.22037/ijpr.2010.651

  21. Hassan H.A. The prophylactic role of some edible wild plants against nitrosamine precursor’s experimentally-induced testicular toxicity in male albino rats // J. Egypt. Soc. Toxicol. 2008. V. 38. P. 1.

  22. Nayeemunnisa A. Alloxan diabetes-induced oxidative stress and impairment of oxidative defense system in rat brain: neuroprotective effects of Cichorium intybus L. // Int. J. Diabetes Metabol. 2009. V. 17. P. 105. https://doi.org/10.1159/000497681

  23. Mulabagal V., Wang H., Ngouajio M., Nair M.G. Characterization and quantification of health beneficial anthocyanins in leaf chicory (Cichorium intybus) varieties // Eur. Food Res. Technol. 2009. V. 230. P. 47. https://doi.org/10.1007/s00217-009-1144-7

  24. Hassan H.A., Yousef M.I. Ameliorating effect of chicory (Cichorium intybus L.) -supplemented diet against nitrosamine precursors-induced liver injury and oxidative stress in male rats // Food Chem. Toxicol. 2010. V. 48. P. 2163. https://doi.org/10.1016/j.fct.2010.05.023

  25. Taylor R.L. Weeds of Roadsides and Waste Ground in New Zealand. The Caxton Press: Christchurch, New Zealand. 1981. P. 177.

  26. Parsons J.L., Cameron S.I., Harris C.S., Smith M.L. Echinacea biotechnology: advances, commercialization and future considerations // Pharm. Biol. 2018. V. 56. P. 485. https://doi.org/10.1080/13880209.2018.1501583

  27. Toponi M. Action combining kinetin and acid Indole acetic on the neoformation of organs by fragments of leaves of endive (Cichorium intybus L) grown in vitro // C.R. Acad. Sci. Paris. 1963. V. 257. P. 3030.

  28. Park E., Lim H. Establishment of an efficient in vitro plant regeneration system in Chicory (Cichorium intybus L) // Acta Hortic. 1999. V. 483. P. 367. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1999.483.42

  29. Velayutham P., Kumari B.D., Baskaran P. An efficient in vitro plant regeneration system for Cichorium intybus L. – an important medicinal plant // J. Agric. Technol. 2006. V. 2. P. 287.

  30. Rehman R.U., Israr M., Srivastava P.S., Bansal K.C., Abdin M.Z. In vitro regeneration of witloof chicory (Cichorium intybus L.) from leaf explants and accumulation of esculin // In Vitro Cell Dev. Biol. 2003. V. 39. P. 142. https://doi.org/10.1079/IVP2002381

  31. Yucesan B., Turker A.U., Gurel E. TDZ-induced high frequency plant regeneration through multiple shoot formation in witloof chicory (Cichorium intybus L.) // Plant Cell Tissue Organ Cult. 2007. V. 91. P. 243. https://doi.org/10.1007/s11240-007-9290-8

  32. Ohadi Rafsanjani S.M., Alvari A., Mohammad A.Z., Abdin M., A Hejazi M. In vitro propagation of Cichorium intybus L. and quantification of enhanced secondary metabolite (esculin) // Recent Pat. Biotechnol. 2011. V. 5. P. 227. https://doi.org/10.2174/187220811797579123

  33. Dakshayini K., Rao C.V., Karun A., Bhavyashree U., Ujwal P. High-frequency plant regeneration and histological analysis of callus in Cichorium intybus: an important medicinal plant // J. Phytol. 2016. V. 8. P. 7. https://doi.org/10.19071/jp.2016.v8.2980

  34. Wagner G.M., Eneva T. Positive effect of cefotaxime on plant regeneration from Cichorium intybus L. leaf material // Landbauforschung Voelkenrode. 1996. V. 46. P. 166.

  35. Cadalen T., Morchen M., Blassiau C. Development of SSR markers and construction of a consensus genetic map for chicory (Cichorium intybus L). // Mol. Breed. 2010. V. 25. P. 699. https://doi.org/10.1007/s11032-009-9369-5

  36. Shulgina A.A., Kalashnikova E.A., Tarakanov I.G., Kirakosyan R.N., Cherednichenko M.Y., Polivanova O.B., Baranova E.N., Khaliluev M.R. Influence of light conditions and medium composition on morphophysiological characteristics of Stevia rebaudiana Bertoni in vitro and in vivo // Horticulturae. 2021. V. 7. P. 195. https://doi.org/10.3390/horticulturae7070195

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

  38. Касьян И.Г., Касьян А.К. Оптимизация спектрофотометрического способа определения инулина в клубнях топинамбура (Helianthus tuberosus L.) // Седьмая Международная научно-практическая конференция Лекарственное растениеводство: от опыта прошлого к современным технологиям. Кишинев, 2019. С. 121.

  39. Rnjitha Kumari B.D., Velautham P., Anitha S. A comparative study on inulin and esculin content of in vitro and in vivo plants of chicory (Cichorium intybus L. Cv. Lucknow local) // Adv. Biol. Res. 2007. V. 1. P. 22.

  40. Velayutham P., Ranjitha Kumari B.D. Influence of photoperiod on in vitro flowering in Cichorium intybus L. // Indian J. Plant Physiol. 2003. V. 218. P. 90.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физиология растений

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал