Динаміка клітинних популяцій раувольфії зміїної за зміни умов вирощування in vitro

Парнікоза І. Ю. Динаміка клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. за зміни умов культивування in vitro / І. Ю. Парнікоза, Н. Ю. Мірюта, Ю. Ал-Аммурі, В. А. Кунах // Біополімери і клітина. 2008. Т. 24, № 4. С. 300-309. Особистий внесок здобувача - здійснено вивчення пасажної динаміки вмісту ДНК та площі ядерця, їх внеску в динаміку показників продуктивності, виконано математичну обробку та інтерпретацію результатів в рамках термодинамічного підходу для трьох варіантів культивування штаму К-27 Rauwolfia serpentinа.

Парнікоза І. Ю. Циркадна динаміка структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. за різних умов культивування in vitro / І. Ю. Парнікоза, Н. Ю. Мірюта, В. І. Адонін, В. А. Кунах // Біополімери і клітина. 2008. Т. 24, № 6. С. 476-486. Особистий внесок здобувача - здійснено циркадне вивчення динаміки вмісту ДНК, проліфераційних механізмів, виконано математичну обробку та інтерпретацію результатів в рамках термодинамічногo підходу для двох варіантів культивування штаму К-27 Rauwolfia serpentinа.

Парнікоза І. Ю. Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro / І. Ю. Парнікоза, Н. Ю. Мірюта, В. І. Адонін, В. А. Кунах // Вісн. Укр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2008. Т. 6, № 1. С. 98-107. Особистий внесок здобувача - вивчено відміни у зв'язках між пасажною та добовою динамікою частки клітин субпопуляцій за вмістом ДНК та процесами проліферації та диференціації для двох варіантів культивування штаму К-27 Rauwolfia serpentinа.

Parnikoza I. Yu. On relationship between the productivity and cytological events in Arnebia euchroma (Royle.) Jonst and Rauwolfia serprntina Benth. tissue cultures / I. Yu. Parnikoza, N. Yu Miryuta, Yu. Ammori, V. I. Adonin // Conference for young scientist, PhD students and students on molecular biology and genetics. Kyiv, 25-27 September 2003. Kyiv, 2003. P. 27. Особистий внесок здобувача - здійснено вивчення цитологічних параметрів, математичну обробку, узагальнення та інтерпретацію результатів.

Парнікоза И. Ю. О связи между макропараметрами и цитологическими процессами в культуре тканей Rauwolfia serprntina Benth. (Apocynaceae) / И. Ю. Парникоза, В. И. Адонин, Н. Ю. Мирюта, Ю. Аммури, В. А. Кунах // Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: Международная конф. Москва, 6-12 июня 2004 г. Москва, 2004. Т. 1. С. 243. Особистий внесок здобувача - здійснено цитологічне вивчення, співставлення з показниками продуктивності, математичну обробку та інтерпретацію в рамках термодинамічного підходу.

Парнікоза И. Ю. Изучение динамики клеточных популяций in vitro с применением детерминистической модели на примере культуры тканей Rauwolfia serpentina Benth. / Н. Ю. Мирюта, И. Ю. Парникоза, Ю. Аммури, В. И. Адонин, В. А. Кунах // Молекулярная генетика соматических клеток: VI Международная конф. Звенигород, Москва, 12-16 декабря 2005 г. Москва, 2005. С. 109. Особистий внесок здобувача - виконано цитологічний та цитоморфометричний аналіз, математичну обробку.

Парнікоза И. Ю. О связи показателей продуктивности и относительного содержания ДНК у двух линий каллусного штама К-27 Rauwolfia serpentina Benth. / И. Ю. Парникоза, Н. Ю. Мирюта, В. И. Адонин, Ю. Аль-Аммури, В. А. Кунах // Генетика в России и мире: Международная конф. г. Москва, 28 июня-2 июля 2006 г. Москва, 2006. С. 150. Особистий внесок здобувача - здійснено цитофотометричне вивчення та інтерпретацію.

Parnikoza I. Yu. On the probability of the origin of tracheary elements` progenitors in tissue culture through amitosis / I. Yu. Parnikoza, V. I. Adonin, V. A. Kunakh // Читання присвячені 300-річчю з дня народження К. Ліннея. м. Луганськ, 21-25 травня 2007 р.Луганськ, 2007. С. 75. Особистий внесок здобувача - здійснено цитологічне вивчення динаміки утворення трахеїд, математичну обробку та інтерпретацію шляхів продукції цих елементів у культурі Rauwolfia serpentina.

АНОТАЦІЯ

Парнікоза І. Ю. Динаміка клітинних популяцій раувольфії зміїної за зміни умов вирощування in vitro. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня за спеціальністю 03.00.11 - цитологія, клітинна біологія, гістологія. - Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Київ, 2009.

Вперше досліджено пасажну та добову структуру клітинної популяції тканинної культури за вмістом ДНК в ядрі та площею ядерця за зміни складу та типу (тверде-рідке) живильного середовища високопродуктивного штаму К-27 Rauwolfia serpentina - продуцента цінного антиаритмічного алкалоїду аймаліну. У досліджуваних варіантів культивування показано великий розмах варіювання за ознаками вміст ДНК та площа ядерця. Виявлено, що показники продуктивності: накопичення сухої біомаси, індолінових алкалоїдів, трахеїд - у різних варіантів забезпечуються різною комбінацією внесків клітин з 1,0-2,9С і 3,0-6,9С (для К-27(10С) та К-27(5С)) чи 3,0-8,9С (для К-27(Рж), що характеризуються певними розмірами ядерця. Показано залежність добової динаміки цих функціонально-значимих груп клітин - субпопуляцій - від динаміки проліферації. Виявлено зміну часових інтервалів, на яких проліферація робить внески в динаміку клітин з різним вмістом ДНК та певними розмірами ядерця. Це визначає індивідуальну картину продуктивності на пасажному рівні.

Ключеві слова: Rauwolfia serpentina Benth., продуктивність, вплив умов культивування, клітинні популяції, проліферація.

АННОТАЦИЯ

Парникоза И. Ю. Динамика клеточных популяций раувольфии змеиной при изменении условий выращивания in vitro. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.11 - цитология, клеточная биология, гистология. - Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев, 2009.

В результате исследований в Институте молекулярной биологии и генетики НАН Украины были получены высокопродуктивные клеточные штаммы тропического растения Rauwolfia serpentina Benth. - продуцента индолиновых алкалоидов, широко применяемых в медицине. Наиболее продуктивным из них является генетически стабильный штамм К-27, который уже более 20 лет выращивается на агаризованной среде. Однако, такие условия выращивания не являются технологичными, потому встал вопрос относительно адаптации штамма к промышленным условиям выращивания в глубинной культуре. Известно, что любые изменения условий культивирования могут существенно влиять на продуктивность. Процессы адаптации высокопродуктивных клеточных штаммов к промышленным условиям выращивания являются малоисследованным и актуальным вопросом. В связи с этим изучена зависимость продуктивности данного штамма от структуры клеточной популяции по содержанию ДНК в ядре и площади ядрышка при изменении состава и типа (твердая-жидкая) питательной среды в течении пассажа для вариантов штамма К-27: 1) К-27(10С) - стандартные условия выращивания коллекционного материала на агаризованной середе; 2) К-27(5С) - выращивание на обедненной агаризованной среде, рекомендованной как промежуточная для промышленного выращивания; 3) К-27(Рж) - глубинное выращивание, рекомендованной для промышленности. Исследованы такие показатели продуктивности: удельная скорость накопления сухой биомассы, трахеид и индолиновых алкалоидов. У вариантов К-27(10С) и К-27(Рж) динамики данных показателей имели две временные составляющие, у варианта К-27(5С) - одну. У всех вариантов показан размах варьирования по признаку “содержание ДНК” от 1C до 11С. У варианта К-27(10С) размах изменчивости по признаку “площадь ядрышка” составлял от 3 до 19 мкм², и от 0,9 до 11 мкм² у вариантов К-27(5С) и К-27(Рж). На основании наличия линейной корреляции динамики соответствующего показателя продуктивности и динамики той или иной группы классов клеток по содержанию ДНК или площади ядрышка по обоим этим параметрам выделялись функциональные группы клеток - субпопуляции. Установлено изменение функционального вклада субпопуляций по содержанию ДНК при сравнении их на первой половине пассажа. Так, у варианта К-27(10С) клетки с содержанием ДНК в ядре 1,0-2,9С делали вклад в динамику накопления индолиновых алкалоидов, а клетки 3,0-6,9С - в накопление сухой биомассы и трахеид. У варианта К-27(5С) наблюдалась противоположная картина вклада околодиплоидных клеток: положительный вклад в динамику трахеид и частично в накопление сухой биомассы. Вся же субпопуляция 3,0-6,9С имела положительный вклад в динамику накопления индолиновых алкалоидов. У варианта К-27(Рж) наблюдался подобный вклад субпопуляции 1,0-2,9С и положительный вклад части субпопуляции 3-8,9С в динамику накопления трахеид и индолинових алкалоидов. Таким образом, физиологический вклад той или иной субпопуляции зависит от конкретных условий культивирования.

Установлено, что по сравнению с вариантом К-27(10С), у которого вклады всех показателей продуктивности оказывают клетки с площадью ядрышка от 12 до более 17 мкм², у других вариантов культивирования вклад демонстрируют клетки сравнительно меньших классов: 1,0-3,9 и 4,0-10,9 мкм² у варианта К-27(5С), а также 2,0-4,9 и 8,0-10,9 мкм² у К-27(Рж).

В суточном (циркадном) исследовании при изменении условий выращивания не выявлено изменения митотического индекса, но замечено снижение индекса только что поделившихся клеток. Показана зависимость суточной динамики субпопуляций клеток по обоим исследованным параметрам от соответствующей динамики пролиферации. Формирование клеток с определенными содержанием ДНК и площадью ядрышка может происходить через (спустя) некоторое время после деления, с учетом чего коэффициенты корреляции рассчитывались с последовательным сдвигом динамики делений относительно динамики какой-либо из субпопуляций вперед во времени с шагом равным двум часам. Установлено, что при небольших временных интервалах вновьобразованные клетки специализируются в те субпопуляции с содержанием ДНК, которые в течении пассажа имеют положительный вклад в прирост сухой биомассы и трахеид (3,0-6,9С у варианта К-27(10С)), или сухой биомассы (1,0-2,9С у варианта К-27(Рж)). На больших интервалах новообразованные клетки специализируются в субпопуляции, которые в течении пассажа делают вклад в накопление индолиновых алкалоидов: 1,0-2,9С - у варианта К-27(10С) и 3,0-8,9С - у варианта К-27(Рж). У варианта К-27(Рж) наблюдается набор как положительных, так и отрицательных корреляций динамики индексов пребывающих в митозе, или только что разделившихся клеток, с динамикой субпопуляций по значению площади ядрышка. Таким образом, вновь образованные клетки, на разных временных отрезках пополняет разные субпопуляции: митотический индекс со сдвигом на 10-12 часов, делает положительный вклад в динамику клеток с площадью ядрышка 3,0-7,9 мкм², а со сдвигом 0-2 час - 8,0-19,9 мкм²; индекс только что разделившихся клеток со сдвигом 4-20 часов, имеет положительный вклад в пополнение клеток с площадью ядрышка 8,0-19,9 мкм² и на пассажном уровне делает вклад в динамику всех показателей продуктивности.

Ключевые слова: Rauwolfia serpentina Benth., продуктивность, влияние условий культивирования, клеточные популяции, пролиферация.

SUMMARY

Parnikoza І. Yu. Rauwolfia serpentina cell population dynamic in different in vitro grow conditions. - Manuscript.

Thesis for a degree of Doctor of Philosophy (PhD) in Biology, specialty 03.00.11 - cell biology. - Institute of Cell Biology and Genetic Engeneerering of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2009.

Rauwolfia serpentina Benth. tissue culture cell population structure for passage and circadian levels have been studied for cells with various DNA content in the nucleus and the nucleolus area in the nucleus under conditions with different type (solid/liquid) and contents of nutrient medium. A wide variety of DNA content and nucleolus area in the nucleus have been shown in researched conditions of cultivation. Dried biomass, indoline alkaloids, tracheides accumulation production indеxes have been turned out to be supported by different combinations of cell contribution with certain nucleolus size: 1,0-2,9С and 3,0-6,9С (for К-27(10S) and К-27(5S)) or 3,0-8,9С (for К-27(Rzh). Circadian dynamics of these cell-subpopulations functionally-important groups have been shown to be conditioned by proliferation dynamics. Proliferation in dependence of time intervals alteration have been shown to make contribution to cell dynamics with different DNA amount and nucleolus area and these circumstances have been shown to define the individual producing features at a passage level.

Key words: Rauwolfia serpentina (Benth.), productivity, cultivation condition influence, cell population, proliferation.

Размещено на Allbest.ru