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

Физиология растений, 2023, T. 70, № 4, стр. 410-416

Влияние ионов меди на рост культуры клеток василистника малого (Thalictrum minus L.)

Е. А. Осипова *

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: eleang@mail.ru

Поступила в редакцию 21.01.2023
После доработки 15.02.2023
Принята к публикации 15.02.2023

Аннотация

Берберин соединение с широким спектром биологической активности, синтезируется в культуре клеток лекарственного растения Thalictrum minus. Исследовали влияние абиотического элиситора (Cu2+) на рост культуры клеток Thalictrum minus и биосинтез в ней протобербериновых алкалоидов на разных стадиях ростового цикла. Оценивали быструю реакцию (через 2 ч) и продолжительную (в конце ростового цикла). Наибольший эффект по увеличению протобербериновых алкалоидов наблюдали после воздействия (Cu2+) 20, 25 мг/л в 0 день через 2 ч, на 49 и 114% выше контроля, соответственно, при сохранении роста на уровне контроля. К концу ростового цикла масса клеток и содержание протобербериновых алкалоидов снижались на 67–70 и 27–53%, соответственно (токсичный эффект). При 5 мг/л (Cu2+), реакция была противоположная. Через 2 ч наблюдали стимуляцию роста на 48% и снижение содержания протобербериновых алкалоидов на 48% по отношению к контролю. К концу ростового цикла сохранялось превышение роста на 50%, а содержание протобербериновых алкалоидов повышалось на 60% по отношению к контролю. Если воздействие Cu2+ проводили в середине ростового цикла, при концентрации 20, 25 мг/л, как при быстрой реакции (через 2 ч), так и к концу ростового цикла, происходило снижение роста на 65–71% и содержания протобербериновых алкалоидов на 52–70%. При 5 мг/л ионов меди сохранялось превышение роста на 50–54%, содержание алкалоидов оставалось на уровне контроля. Реакция при 10 мг/л ионов Cu2+ была промежуточной. Проведенные исследования показали перспективность применения низких концентраций ионов меди для культуры клеток Thalictrum minus. Содержание протобербериновых алкалоидов повышалось на фоне стимуляции роста культуры клеток в конце ростового цикла.

Ключевые слова: Thalictrum minus, ионы меди, суспензионная культура клеток, протобербериновые алкалоиды, элиситор

Список литературы

  1. Максютина Н.П., Комиссаренко Н.Ф., Прокопенко А.П., Погодина Л.И., Липкан Г.Н. Растительные лекарственные средства. Киев.: Здоровя. 1985. С. 280.

  2. Холина А.Б., Журавлев Ю.Н. Культура клеток растений, как источник проторбербериновых алкалоидов // Растительные ресурсы. 1996. Вып. 1. С. 134.

  3. Song D., Hao J., Fan D. Biological properties and clinical applications of berberine // Front Med. 2020. V. 14. P. 564. https://doi.org/10.1007/s11684-019-0724-6

  4. Потопальский А.И., Петличная Л.И., Ивасивка С.В. Барбарис и его препараты в биологии и медицине. Киев.: Изд-во Наук. думка. 1989. С. 287.

  5. Thirupurasundari C.J., Padmini R., Devaraj S.N. Effect of berberine on the antioxidant status, ultrastructural modifications and protein bound carbohydrates in azoxymethane-inuced colon cancer in rat // Chemico-Biological Interactions. 2009. V. 177. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2008.09.027

  6. Rauf A., Abu-Izneid T., Khalil A.A., Imran M., Shah Z.A., Mitra S., Khan Z., Alhumaydhi F.A., Aljohani A.S M., Rahman Md.M., Jeandet P., Gonda T.A. Berberine as a potential anticancer agent: a comprehensive review // Molec. 2021. V. 26. P. 7368. https://doi.org/10.3390/molecules26237368

  7. Xiong R.G., Huang S.Y., Wu S.X., Zhou D.D., Yang Z.J., Saimaiti A., Zhao C.N., Shang A., Zhang Y.J., Gan R.Y., Li H.B. Anticancer effect and mechanism of berberine from medicinal herbs: an update review // Molec. 2022. V. 15. P. 4523. https://doi.org/10.3390/molecules27144523

  8. Kulkarni S.K., Dhir A. On the mechanism of antidepressant-like action of berberine chloride // Europ. Pharmacol. 2008. V. 589. P. 163. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2008.05.043

  9. Kong W., Wei J., Abidi P., Lin M., Inaba S., Li C., Wang Y., Wang Z., Si S., Pan H., Wang S., Wu J., Wang Y., Li J., Jiang J.D. Berberine is a novel cholesterol-lowering drug working through a unique mechanism distinct from statins // Nat. Med. 2004. V. 10. P. 1344. https://doi.org/10.1038/nm1135

  10. Jia X., Chen Y., Zidichouski J., Zhang J., Sun C., Wang Y. Co-administration of berberine and plant stanols synergistically reduces plasma cholesterol in rat // Athersclerosis. 2008. V. 201. P. 101.

  11. Jiang W.X., Li S.H., Li X.J. Therapeutic potential of berberine against neurodegenerative diseases // Sci. Chin. 2015. V. 58. P. 564. https://doi.org/10.1007/s11427-015-4829-0

  12. De Oliveria J.S., Abdalla F.H., Dornelles G.L., Adefegha S.A., Palma T.V., Signor C, Bernardi J. da S., Baldissarelli J., Lenz L.S., Magni L.P., Rubin M.A., Pillat M.M., Andrade C.M. Berberine protects against memory impairment and anxiogenic-like behavior in rats submitted to sporadic Alzheimer`s-like dementia: Involment of acetilcholinesterase and cell death // Neurotoxicologe. 2016. V. 57. P. 241. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2016.10.008

  13. Yuan N.-N., Cai C.-Z., Wu M.-Y., Su H.-X., Lu J.-H. Neuroprotective effects of berberine in animal models of Alzheimer’s disease: a systematic review of pre-clinical studies // BMC Complement Altern Med. 2019. V. 23. P. 109. https://doi.org/10.1186/s12906-019-2510-z

  14. Гаммерман А.Ф., Кадаев Г.Н., Яценко-Хмелевский А.А. Лекарственные растения. М.: Изд-во Высшая школа. 1990. С. 544.

  15. Ikuta A., Itokawa H. Berberine and other protoberberine alkaloids in callus tissue of Thalictrum minus // Phytochem. 1982. V. 21. P. 1419.

  16. Сараев И.В., Величко Н.А., Репях С.М. Химический состав василистника малого Thalictrum minus L. // Химия растительного сырья. 2000. № 1. С. 37.

  17. Бутенко Р.Г. Клеточные технологии для получения экономически важных веществ растительного происхождения // Культура клеток растений и биотехнология. М.: Изд-во Наука. 1986. С. 3.

  18. Nakagawa K., Fukui H., Tabata M. Hormonal regulation of berberine production in cell suspension cultures of Thalictrum minus // Plant Cell Rep. 1986. V. 5. P. 69. https://doi.org/10.1007/BF00269722

  19. Hara M., Kitamura T., Fukui H., Tabata M. Induction of berberine biosynthesis by cytokinins in Thalictrum minus cell suspension cultures // Plant Cell Rep. 1993. V. 12. P. 70. https://doi.org/10.1007/BF00241937

  20. Hara M., Morio K., Yazaki K., Tanaka S., Tabata M. Separation and characterization of cytokinin-inducible (S)-tetrahydroberberine oxidases controlling berberine biosynthesis in Thalictrum minus cell cultures // Phytochem. 1995. V. 38. P. 89. https://doi.org/10.1016/0031-9422(94)00623

  21. Осипова Е.А. Агробактериальная трансформация культуры клеток василистника малого (Thalictrum minus L.) // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2018. Т. 20. С. 447.

  22. Осипова Е.А., Цыбулько Н.С., Шамина З.Б. Вариабельность клеточных клонов Thalictrum minus in vitro // Физиология растений. 1999. Т. 46. С. 908.

  23. Карпун Н.Н., Янушевская Э.Б., Михайлова Е.В. Механизмы формирования неспецифического индуцированного иммунитета у растений при биогенном стрессе // Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50. С. 540. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2015.5.540rus

  24. Ramakrishna A., Ravishankar G.A. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants // Plant Signal Behav. 2011. V. 6. P. 1720. https://doi.org/10.4161/psb.6.11.17613

  25. Siatkaa T., Chlebekb J., Hošťálkováb A. Copper (II) sulfate stimulates scopoletin production in cell suspension cultures of Angelica archangelica // Nat. Product Commun. 2017. V. 12. P. 1779.

  26. Kartosentono S., Indrayanto G., Zaini N.C. The uptake of copper ions by cell suspension cultures of Agave amaniensis, and its effect on the growth, amino acids and hecogenin content // Plant Cell, Tissue Organ Cult. 2002. V. 68. P. 287.

  27. Bhuiyan N.H., Adachi T.J. Stimulation of betacyanin synthesis through exogenous methyl jasmonate and other elicitors in suspension-cultured cells of Portulaca // Plant Physiol. 2003. V. 160. P. 1117. https://doi.org/10.1078/0176-1617-01044

  28. Томилова С.В., Кочкин Д.В., Галишев Б.А., Носов А.М. Влияние повышенных Концентраций ионов меди на ростовые характеристики и синтез стероидных гликозидов в суспензионной культуре клеток Tribulus terrestris L. // Биотехнология. 2019. V. 35. P. 42.

  29. Осипова Е.А. Влияние биотического стресса на содержание протобербериновых алкалоидов в суспензионной культуре клеток Thalictrum minus L. Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского // Биология. Химия. 2020. Т. 6. С. 125.

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

  31. Loeffer S., Zenk M.N. Hydroxylation step in the biosynthetic pathway leading from norcociaurine to reticuline // Phytochem. 1990. V. 29. P. 3499.

  32. Frenzel T., Zenk M.N. S-adenosyl-L-methionine: 3´-hydroxy-N-methyl (S)-cjclaurine-4-O-Methiltransferase, a region-and streoselectiveenzyme of the (S)-reticuline pathway // Phytochem. 1990. V. 29. P. 3505.

  33. Staba J.E. Plant tissue culture as a technique for the phytochemistry Staba J.E. // Resent Adv. In Phytochem. 1969. V. 2. P. 80.

  34. Цыбулько Н.С., Осипова Е.А. Метод определения протобербериновых алкалоидов в культуре ткани василистника // Химико-фармацевтический журнал. 1999. Т. 33. С. 34.

  35. Fang Y., Smith M.A.L., Pépin M.F. Effects of exogenous methyl jasmonate in elicited anthocyanin-producing cell cultures of ohelo (Vaccinium pahalae) // In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant. 1999. V. 35. P. 106.

  36. Humberto A.-B.H., Vazques-hemandes M.C., Saenz de la O.D., Alvarorado-Mariana A., Guevara-Gonzales R.G., Garcia-Trejo J.F., Feregrino-perez A.A. Role of stress and defense in plant secondary metabolites production // Bioactive Natural Products for Pharmaceutical Applications. 2020. P. 15.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физиология растений

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал