Тема: СПЕЦИФИКА РОСТА И МЕТАБОЛИЗМА КЛЕТОЧНОЙ КУЛЬТУРЫ LYCHNISCHALCEDONICA L. В ПРИСУТСТВИИ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

Сохранение биоразнообразия представителей растительного царства и получение генетического материала для селекции связано с распространенным в настоящее время биотехнологическим подходом к выращиванию растений in vitro.
Культивирование растительных клеток в условиях in vitro представляет собой перспективный инструмент современной биотехнологии, позволяющий целенаправленно отбирать клеточный материал, способный синтезировать специфические биологически активные соединения. Такие культуры выращиваются в строго регулируемых селективных средах, что обеспечивает высокий уровень контроля над их морфогенезом и метаболической активностью.
На сегодняшний день известно свыше 20 000 соединений природного происхождения, получаемых исключительно из растений. Однако из-за антропогенного воздействия и высокой скорости исчезновения дикорастущих видов воспроизводство этих источников биоактивных веществ становится всё более затруднительным. В связи с этим особую актуальность приобретает разработка и внедрение технологий получения вторичных метаболитов с заданными свойствами посредством культивирования растительных клеток in vitro. Такой подход позволяет сохранять редкие виды флоры и одновременно получать ценные соединения в стабильных условиях лабораторного производства.
Представитель семейства Caryophyllaceae - Lychnis chalcedonica L., известный как декоративное растение, включён в список редких видов Томской области и является малоизученным в аспекте биотехнологии. До настоящего времени для данного вида не создано устойчивой клеточной культуры. Интерес к нему обусловлен обнаружением высоких концентраций фитоэкдистероидов - природных веществ, промышленный синтез которых остаётся экономически невыгодным, что делает приоритетными методы биотехнологического производства и выделения из природных источников.
Фитоэкдистероиды представляют собой полифункциональные
фитостероиды, обладающие выраженными физиологическими эффектами: они способствуют повышению секреции тестостерона, усиливают транспорт аминокислот и гликогена в мышечные волокна, что, в свою очередь, стимулирует рост мышечной массы, повышает физическую выносливость, нормализует функционирование сердечно-сосудистой системы и ускоряет процессы восстановления после интенсивных нагрузок [Свиридова, 1989].
Учитывая дефицит информации о физиологических особенностях клеточных культур, полученных из различных органов L. chalcedonica, а также необходимость в изучении их метаболической продуктивности, целью настоящего исследования явилось получение каллусных культур данного вида из листовых и гипокотильных эксплантов, их сравнительная оценка по параметрам ростовой активности, а также исследование спектра продуцируемых ими вторичных метаболитов.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:
1. Получить стабильные линии каллусных культур Lychnis chalcedonica in vitro от эксплантов листьев и гипокотиля, изучив их ростовой и метаболический потенциал в классической контрольной питательной среде.
2. Исследовать влияние салициловой кислоты на ростовые процессы каллусных линий Lychnis chalcedonica, полученных от эксплантов литьев и гипокотиля.
3. Оценить роль салициловой кислоты в регуляции метаболических процессов для каллусных культур, полученных от эксплантов листьев и гипокотиля. Обосновать возможность модификации питательной среды за счет салициловой кислоты.
Работа выполнена на кафедре физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Национального исследовательского Томского
государственного университета.
Автор работы выражает благодарность зав. кафедрой О. В. Карначук за предоставленную возможность специализироваться по данной тематике, научному руководителю профессору, доктору биологических наук И. Ф. Головацкой за помощь в выполнении работы, биотехнологу Ю. В. Медведевой за полезные рекомендации и аспиранту М. К. Кадырбаеву за помощь в освоении методик исследования.
Результаты материалов исследований представлены на 2-х Международных научных конференций (г. Минск, 2024; г. Саратов, 2024) и 2-х региональных студенческих конференций «Старт в науку» (Томск, 2024, 2025).

Купить

1) Получены стабильные каллусные линии Lychnis chalcedonica из эксплантов листа и гипокотиля. Установлено, что они обладают различными стратегиями роста: за счет разной последовательности оводненности и накопления сухого вещества, обе культуры подвержены окислительному стрессу на последнем этапе культивирования, что делает их удобной моделью для изучения действия протекторов.
2) Установлено, что салициловая кислота (10 9 М) стимулирует прирост сырой массы листовой линии, но не оказывает действия на этот показатель у гипокотильной линии. Однако под действием СК отмечено накопление сухого вещества обеих линий каллусной культуры.
3) Доказано, что салициловая кислота повышает устойчивость и продуктивность каллусных культур L. chalcedonica, но реализует это через разные, тканеспецифичные защитные стратегии. Листовая культура отвечает на действие СК смешанной стратегией, одновременно увеличивая содержание пролина и фенольных соединений (рост до 33% для каждого). В отличие от этого, гипокотильная культура использует специализированную стратегию, переключаясь преимущественно на мощный синтез фенолов (рост на 30-47%). Этот механизм оказался настолько эффективным в снижении стресса, что необходимость в высоком уровне стрессового пролина отпала, и его содержание, наоборот, уменьшилось на 16-21% по сравнению с контролем. Несмотря на различия в механизмах, обе стратегии эффективно снижали уровень повреждения мембран (ПОЛ), что обосновывает целесообразность использования салициловой кислоты для повышения адаптивного потенциала и продуктивности (особенно по фенольным соединениям) каллусных культур L. chalcedonica.


Купить