5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск, Россия

Элементный состав интактного растения и каллусной ткани наперстянки пурпурной (digitalis purpurea l.)

Смольникова Я.В., Величко Н.А.

Несмотря на развитие химической промышленности, растительные ресурсы остаются единственным источником получения ряда важных веществ: сердечных гликозидов, флавоноидов, кумаринов, эфирных масел и др. Между тем возможности получения так называемых "метаболитов интереса" в достаточном количестве зачастую ограничены. Это связано с сокращением ресурсов некоторых ценных дикорастущих растений, принадлежностью многих лекарственных растений к группам эндемов, редким и исчезающим видам. В связи с этим большой интерес в качестве источника биологически активных веществ представляют культуры растительных клеток [1].

Культивируемые клетки высших растений способны синтезировать традиционно используемые продукты растительного происхождения, создавать принципиально новые вещества, трансформировать дешевые предшественники в ценный продукт. Преимуществом данного метода является возможность получения продукта независимо от внешних климатических, почвенных условий, круглогодично и сохраняя при этом естественные ареалы ценных лекарственных растений [2].

Считается, что растения могут накапливать тяжелые металлы, как за счет атмосферных загрязнений, так и поглощая их из почвы. Каллусная ткань в этом случае имеет преимущество перед растительным сырьем, произрастающим в естественных условиях, так как здесь возможен контроль параметров окружающей среды, и, следовательно, исключается возможность поступления загрязняющих веществ за счет атмосферных осадков.

В целом, естественный комплекс микроэлементов растений имеет существенные преимущества перед лекарственными формами, содержащими минеральные вещества. В растениях микроэлементы находятся в наиболее доступной и усвояемой форме и в наборе, свойственном живой природе [3]. Таким образом, сравнение минерального состава растения и каллусной ткани представляет определенный интерес.

наперстянка пурпурная каллусная ткань интактный

Среди лекарственных средств, применяемых в современной фармакотерапии сердечно-сосудистых заболеваний, препараты наперстянки пурпурной (Digitalis purpurea L.) занимают особое место. Хотя они насчитывают несколько веков истории, их мощное кардиотоническое действие пока ничем не удалось заменить [4]. Это единственная группа лекарственных веществ, не имеющая заменителей химического происхождения, и все лекарства этой группы вырабатываются только из растений. В связи с этим культивирование тканей и клеток Digitalis purpurea L. in vitro с целью их промышленного использования для получения соединений специализированного обмена определяет актуальность данного исследования.

Целью данной работы являлось исследование элементного состава каллусной ткани и интактного растения наперстянки пурпурной. Различия между содержанием минеральных компонентов в исходным растении и культуре in vitro могут быть обусловлены различиями метаболических процессов, понимание которых необходимо для получения высокопродуктивных клонов и создания технологии промышленного выделения сердечных гликозидов.

Исходным материалом для введения в культуру являлись семена D. purpurea L., предоставленные ФГОУ ВПО "Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.К. Беляева", ГНУ ВИЗР, Ивановской НИЛ. Семена наперстянки пурпурной стерилизовали при различных условиях и высаживали на агаризованную питательную среду с минеральным составом по Мурасиге и Скугу без добавления гормонов.

Каллусная ткань была получена из листовых пластин интактных растений D. purpurea. Культивирование каллусной ткани проводили на среде с минеральной основой по Мурасиге и Скугу с добавлением гормонов: ИУК (индолилуксусной кислоты) в концентрации 0,1 мг/л и 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты) в концентрации 0,1 мг/л, на свету (3500 люкс) с фотопериодом 16 ч. день, 8 ч. ночь, при температуре 22-25°С, при относительной влажности 70 %.

Определение минеральных компонентов осуществляли по следующей методике: анализируемые пробы тщательно высушивали, измельчали и подвергали озолению в муфельной печи при 550°С при доступе воздуха. Полученную золу после охлаждения в эксикаторе взвешивали на аналитических весах и анализировали на спектрографе ДФС-8 с решеткой 600 шт/мм методом просыпки в дугу переменного тока. Расшифровка спектрограмм осуществлялась с помощью синтетических эталонов минеральных компонентов предварительно проанализированных природных образцов (контрольных проб). Содержание отдельных элементов определяли на спектрограммах с погрешностью не более 2 % в пересчете на золу [5].

Результаты исследования приведены в таблице 1:

Таблица 1 - Элементный состав абсолютно сухого сырья Digitalis purpurea L.

Как видно из результатов, в целом минеральный состав интактного растения близок по составу к исходному. В интактном растении понижено содержание железа, марганца, кальция и магния. Содержание меди, цинка, хрома, калия и натрия несколько выше, чем в исходном растении. Незначительные отличия объясняются тем, что содержание микро - и макроэлементов в почве может существенно отличаться от содержания минеральных компонентов среды, используемой при культивировании растений in vitro.

Каллусную культуру и интактное растение культивировали на среде с одинаковой концентрацией микро - и макроэлементов. Минеральный состав каллусной ткани наиболее значительно отличается от минерального состава интактного растения содержанием двух элементов - меди и цинка. В каллусной ткани содержится почти в два раза больше меди, чем в интактном растении.

Медь играет специфическую роль в жизни растений: регулирует фотосинтез и концентрацию образующихся в растении ингибиторов роста, водный обмен и перераспределение углеводов, входит в состав ферментов, повышает устойчивость к полеганию и способствует их морозо-, жаро - и засухоустойчивости [6]. Можно предположить, что высокая концентрация меди в каллусной ткани объясняется общим стрессом у клеток, и возможными изменениями в метаболизме, что, несомненно, требует дальнейшего изучения.

Как и другие микроэлементы, цинк играет важную роль в белковом, углеводном и фосфорном обмене, в биосинтезе витаминов и ростовых веществ ауксинов [7]. Так как среда, на которой культивировался каллус содержит синтетические ауксины, возможно синтез собственных ауксинов в каллусной ткани снижен, что соответственно понижает и концентрацию цинка в клетках.

Литература

1. Биотехнология растений. Клеточная селекция / Сидоров В. А.; Отв. ред. Глеба Ю.Ю. - Киев: Наук. думка, 1990. - 280 с

2. Misawa, М. Plant tissue culture: an alternative for production of useful metabolite / M. Misawa // FAO agricultural services bulletin. - 1994. - N108. P.55-60.

3. Гацура, В.В. Сердечные гликозиды как регуляторы биоэнергетики и функции контрактильных белков миокарда // Фармакология и токсикология. - 1980, № 3, С.265-273.

4. Муравьева, Д.А. Фармакогнозия / Д.А. Муравьева - М.: Медицина, 1987, 656 с.

5. Химический анализ лекарственных растений / под ред.Н.И. Гринкевич, Л.Н. Сафронич. - М.: Высш. шк., 1983. - 176 с.

6. Долгачева В.С. Растениеводство [Текст]: учебник / В.С. Долгачева. … - М.: Academia, 1999. - 368 с

7. Кунах В.А. Изменчивость растительного генома в процессе дедифференцировки и каллусообразования in vitro // Физиол. растений, 1999. Т.46. № 6. С.919-929.

Размещено на Allbest.ru