Влияние типа и концентрации углевода в питательной среде на рост фотомиксотрофных каллусов пажитника греческого

Закревская Татьяна Николаевна

студент 4 курса, кафедра физиологии и биохимии растений БГУ, г. Минск

E-mail: zakrevskaya-92@mail.ru

Логвина Анна Олеговна

научный руководитель, ассистент кафедры физиологии и биохимии растений БГУ, г. Минск

Пажитник греческий (Trigonella foenum graecum L.) ― известное лекарственное растение с потенциалом многоцелевого использования, включенное в ряд европейских и других фармакопей [4, с. 140―143]. Во многих странах семена и надземная масса пажитника греческого входят в состав комбинированных лекарственных средств, оказывающих антидиабетическое, гипогликемическое, антисклеротическое, диуретическое, слабительное, противовоспалительное, анаболическое действие [2, с. 83―87; 10, с. 31―34].

Trigonella foenum graecum содержит комплекс биологически активных соединений, включающий стероидные сапонины, фенольные соединения, алкалоиды и полисахариды [5, с. 40―42; 1, с. 68―71]. Все это объясняет и обусловливает возрастающий интерес к данной культуре, как к многообещающему источнику ценного лекарственного сырья.

Известно, что территория произрастания пажитника греческого ограничена климатическими условиями [8, с. 240―244], поэтому одним из способов решения проблемы дефицита исходного сырья является использование клеточных культур Trigonella foenum-graecum. Данный метод имеет свои преимущества. Например, полная независимость культивирования от климатических условий, а также возможность контролировать все этапы производства. Важным этапом исследования клеточных культур in vitro является оценка влияния различных факторов (химических и физических) на активность их ростовых процессов [5, с. 30―33; 1, с. 80―82].

В связи с этим целью данной работы явилось исследование влияния сахарозы и глюкозы в различных концентрациях на рост каллусных культур пажитника греческого.

Объектами изучения служили каллусы листового и стеблевого происхождения пажитника греческого озимой разновидности сорта PSZ.G.SZ. и ярового сорта Ovari 4, полученные на базе кафедры физиологии и биохимии растений Белорусского государственного университета в ноябре 2009 г.

Культивирование каллусов осуществляли на питательных средах, минеральная основа которых соответствовала среде Мурасиге и Скуга (МС) [9, с. 480―483]. Среды МС дополняли регуляторами роста 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой (2,4-Д), кинетином и индолил-3-уксусной кислотой (ИУК) в следующих концентрациях: 1,0 мг/л 2,4-Д, 2,0 мг/л кинетина, 2,0 мг/л ИУК для листового каллуса пажитника озимого сорта; 1,0 мг/л 2,4-Д, 2,0 мг/л кинетина, 2,0 мг/л ИУК для стеблевого каллуса пажитника озимого сорта и листового каллуса пажитника ярового сорта; 1,0 мг/л 2,4-Д, 2,0 мг/л кинетина, 2,0 мг/л ИУК для стеблевого каллуса пажитника ярового сорта [7, с. 30―32]. Для приготовления плотной среды во всех экспериментах был использован агар в концентрации 8 г/л. Величина рН питательных сред до автоклавирования составляла 5,7м5,8. Питательные среды стерилизовались путем автоклавирования при 0,5 атм и 130°С в течение 30―40 мин [6, с. 132―134]. Каллусные культуры выращивались на свету в условиях фитостата (14 ч свет/10 ч темнота) при комнатной температуре и интенсивности освещения 3000 лк.

Исследование влияния уровня углевода (сахарозы и глюкозы) в питательной среде на рост каллусов пажитника греческого включало тестирование 4-х вариантов сред, в которых концентрациях углевода составляла 2, 3, 4 и 5 %. Для оценки активности ростовых процессов каллусных культур пажитника греческого определяли удельную скорость роста (сут^-1) [3, с. 176―180].

Из данных, представленных на рис. 1, видно, что все исследуемые культуры демонстрируют наиболее низкую активность роста в присутствии 2―3 % сахарозы. При повышении содержания углевода в среде до 4 % наблюдается значительная стимуляция роста у стеблевого каллуса пажитника озимого сорта и листового каллуса пажитника ярового сорта (0,089 и 0,063 сут^-1 соответственно). Тогда как добавление в состав среды 5 % сахарозы не приводит к статистически значимому увеличению ростовых параметров данных каллусных культур. В случае листового каллуса пажитника озимого сорта и стеблевого каллуса пажитника ярового сорта наиболее высокая удельная скорость роста наблюдается при внесении в среду дисахарида в максимальной тестируемой концентрации 5 % ― 0,084 и 0,11 сут^-1 соответственно.

Рисунок 1. Влияние концентрации сахарозы на рост каллусных культур пажитника греческого (ОС ― озимый сорт; ЯС ― яровой сорт).

На следующем этапе исследований было изучено влияние добавления в состав среды культивирования глюкозы в различных концентрациях (рис. 2). При повышении концентрации глюкозы с 2 до 5 % ростовые процессы листового каллуса пажитника озимого сорта и стеблевого каллуса пажитника ярового сорта увеличивались. Так удельная скорость роста листового каллуса пажитника озимого сорта при 5 % глюкозы составляет 0,128 сут^-1 , а стеблевого ярового ― 0,108 сут^-1. Наиболее активный рост стеблевого каллуса озимого сорта и листового каллуса пажитника ярового сорта наблюдается в присутствии 4 % глюкозы (0,123 сут^-1 ― для стеблевого, 0,074 сут^-1 ― для листового). Увеличение процентного содержания глюкозы в питательной среде до 5 % приводит к незначительному угнетению ростовой активности данных культур.

Рисунок 2. Влияние концентрации глюкозы на рост каллусных культур пажитника греческого

(ОС ― озимый сорт; ЯС ― яровой сорт).

Таким образом, показано, что при добавлении в состав питательной среды сахарозы и глюкозы наблюдается схожая закономерность: с увеличением концентрации экзогенного углевода активность ростовых процессов повышается. Для стимуляции роста листового и стеблевого каллусов пажитника озимого сорта их культивирование целесообразно проводить в присутствии 4―5 % глюкозы. Тогда как каллусы пажитника ярового сорта одинаково успешно можно выращивать на средах с повышенными концентрациями сахарозы и глюкозы (4―5 %).

Список литературы:

1.Бутенко Р.Г., Гусев М.В., Киркин А.Ф., Корженевская Т.Г., Маркарова Е.Н. Клеточная инженерия: М.: Высш. шк., 1987. ― 127 с.

2.Загребельный С.Н. Биотехнология. Часть 1. Культивирование продуцентов и очистка продуктов. Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т, 2000. ― 108 с.

3.И.С. Васильева, Пасешниченко В.А. Стероидные гликозиды растений и культуры клеток диоскареи, их метаболизм и биологическая активность // Успехи биологической химии. ― 2000. ― Т. 4. ― с. 153―204.

4.Плечищик Е.Д., Гончарова Л.В, Спиридович Е.В, Решетников В.Н. Пажитник греческий (Trigonella foenum graceum L.) как источник широкого спектра биологически активных соединений // Труды БГУ. ― 2010. ― Т. 4 № 2. ― с. 138―146.

5.Цыренов В.Ж. Основы биотехнологии: Культивирование изолированных клеток и тканей растений: Учебно-методическое пособие. Улан-Удэ: ВСГТУ, 2003. ― 58 с.

6.Endreb R. Plant cell biotechnology. Springer: Verlag Berlin Heidelberg. ― 1994. ― P. 353.

7.Lohvina H.O., Makai S., Ditchenko T.I., Reshetnikov V.N., Spiridovich E.V., Yurin V.M. Induction of callus from leaves and stems of Trigonella foenum-graecum varieties // Acta Agronomica Óváriensis. ― 2012. ― Vol. 54 № 2. ― P. 29―37.

8.Morton JF. Mucilaginous plants and their uses in medicine // J. Ethnopharm. ― 1990. ― Vol. 29. ― P. 215―266.

9.Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. ― 1968. ― Vol. 15 № 13. ― P. 473―497.

10.Yadav R., Kaushik R. A stady of photochemical constituents and pharmacological actions of Trigonella foenum-graecum: a review // International Journal of Pharmacy&Technology. ― 2011. ― Vol. 54 № 2. ― P. 29―37.