Изучение фенолкарбоновых кислот каллусных культур лекарственных растений семейства araliaceae

Полная исследовательская публикация ___________________________ Белых Ю.В. и Кириллова Н.В.

Размещено на http://www.allbest.ru/

18 _____________ http://butlerov.com/ _______________ ©--Butlerov Communications. 2011. Vol.26. No.12. P.16-19.

16 _________ ©--Бутлеровские сообщения. 2011. Т.26. №12. _________ г. Казань. Республика Татарстан. Россия.

Изучение фенолкарбоновых кислот каллусных культур лекарственных растений семейства araliaceae

Белых Юрий Вячеславович и Кириллова Надежда Васильевна*⁺

Кафедра биохимии. Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия.

Ул. проф. Попова, 14. г. Санкт-Петербург, 1977376. Россия

Тел.: (812) 234-90-33. Факс: 234-60-44. Е-mail: kirillovanv47@mail.ru

Аннотация

Показано, что биомассы каллусных культур тканей Panax ginseng женьшеня японского, Panax quinqefolium женьшеня американского, Polyscias filicifolia полисциас папоротниколистного содержат значительное количество фенолкарбоновых кислот. В частности, было установлено, что в исследуемых культурах тканей лекарственных растений присутствуют хлорогеновая, кофейная, ванили-новая, п-оксикоричная, феруловая, веротрановая и салициловая кислоты. В культивируемых клетках Panax ginseng салициловая кислота отсутсвовала, а ее содержание в высушенных биомассах Panax quinqefolium и Polyscias filicifolia в несколько раз превышало содержание в них других фенол-карбо-новых кислот.

Ключевые слова: фенолкарбоновые кислоты, культура тканей лекарственных растений.

Введение

Широкий интерес исследователей к фенолкарбоновым кислотам обусловлен их высокой биологической активностью [1]. В последние десятилетия появились работы, выполненные на культурах растительных тканей и микроорганизмах, которые свидетельствуют об особой роли фенолкарбоновых кислот. В частности, показано, что фенолкарбоновые кислоты, в том числе и салициловая кислота, участвуют в возникновении индуцированной устойчивости растений к патогенам и неблагоприятным условиям среды [2-7, 8].

Однако данные о качественном и количественном составе фенолкарбоновых кислот в культивируемых клетках, таких как биомасса ряда культур тканей семейства Аралиевые в литературе практически отсутствуют. В связи с этим в нашем исследовании была проведена сравнительная оценка содержания некоторых фенолкарбоновых кислот в клетках культур тканей женьшеня обыкновенного, женьшеня американского и полисциас.

кислота фенолкарбоновая патоген устойчивость

Экспериментальная часть

Объектом работы служили культуры каллусных тканей растений Polyscias filicifolia полисциас, Panax ginseng женьшеня японского и Panax quinquefolium женьшеня американского. Культуры выращивали на стандартной агаризованной среде Мурасиге и Скуга, модифицированной Н.Ф. Писецкой [9] при температуре 26+1 ^оС и относительной влажности воздуха 70% в темноте, с циклом культивирования 30-35 суток. После чего разрыхленную ткань весом около 5 г пересаживали на свежую питательную среду объемом 50 мл. Для проведения исследований использовали биомассу из 5-6 пассажей 20 суточного возраста.

Из сухой биомассы вышеуказанных культур получали вытяжки, содержащие сумму фенолкар-боновых кислот (ФКК) следующим образом: для удаления липофильных веществ навеску высушен-ной ткани обрабатывали хлороформом (1:3), полученный таким образом экстракт отбрасывали, шрот подвергали обработке этилацетатом в соотношении 1:5. Из полученного этилацетатного извлечения ФКК экстрагировали 3% водным раствором гидрокарбоната натрия. Полноту экстракции контро-лировали с помощью тонкослойной хроматографии [1, 10].

Качественный анализ и оценка содержания некоторых ФКК проводилась методом ВЭЖХ на приборе «Миллихром 5.0» на колонке «Silasorb RP-18» размером 2Ч7.5 мм при температуре 35 ^оС, в системе ацетонитрил: 3% уксусная кислота в градиентном режиме, с использованием стандартных образцов. Расчет количеств ФКК проводился путем измерения площадей пиков с использованием калибровочного графика. В качестве маркеров для построения калибровочных кривых использовали хлорогеновую, ванилиновую, п-оксикоричную, феруловую, вератроновую и салициловую кислоты фирмы «Sigma».

Представленные в данной работе результаты обрабатывали статистически. Результаты выражали в средних значениях со стандартным отклонением (SD). Для оценки различий между экспери-ментальными данными использовали критерий - непарный t-тест Стьюдента. Различия считали достоверными при уровне вероятности р ? 0.05.

Результаты и их обсуждение

Проведенные исследования показали, что биомасса каллусных культур тканей женьшеня японского содержит 24, женьшеня американского - 16 и полисцас - 21 вещество, которые по максимумам поглощения в УФ-свете и временам удерживания на колонке можно отнести к ФКК.

Полученные данные, по-видимому, указывают на достаточно высокую активность фенилпропаноидного пути биосинтеза фенольных соединений в исследованных культиви-руемых растительных клетках (рис. 1-3). Из выявленных соединений было идентифицировано 4, 6 и 6 фенолкарбоновых кислот, соответственно, у женьшеня японского, женьшеня амери-канского и полисциас.

Рис. 1. Фенолкарбоновые кислоты растительных клеток культуры ткани P. ginseng (1 - хлорогеновая, 2 - ванилиновая, 3 - п-оксикоричная, 4 - вератровая кислоты)

Кроме того, в исследуемых культурах была идентифицирована коричная кислота - главный промежуточный метаболит биосинтеза оксикоричных кислот, относящихся к ФКК, соответственно 3Ч10^-5% в сухой биомассе женьшеня американского и женьшеня японского и 8Ч10^-5% в культуре ткани полисциас.

Установлено, что культура ткани женьшеня японского не накапливает салициловую кислоту, но содержит незначительное количество вератровой кислоты, присутствия которой в составе остальных исследованных культур отмечено не было.

Кроме того, было установлено, что культура ткани женьшеня японского отличается гораздо более низким содержанием идентифицированных в нашем исследовании фенолкар-боновых кислот в суховоздушной биомассе по сравнению с культурами тканей женьшеня американского и полисциас (таблица).

Как видно из таблицы, содержание салициловой кислоты в суховоздушной биомассе женьшеня американского и полисциас соответственно, составляет 0.0042% и 0.0023%, что в несколько раз превышает содержание в них других фенолкарбоновых кислот.

Рис. 2. Фенолкарбоновые кислоты растительных клеток культуры ткани P. quinquefolium

(1 - хлорогеновая, 2 - кофейная, 3 - ванилиновая, 4 - п-оксикоричная, 5 - феруловая,

6 - салициловая кислоты)

Рис. 3. Фенолкарбоновые кислоты растительных клеток культуры ткани Polyscias filicifolia

(1 - хлорогеновая, 2 - кофейная, 3 - ванилиновая, 4 - п-оксикоричная, 5 - феруловая,

6 - салициловая кислоты)

Согласно полученным нами данным содержание салициловой кислоты в суховоздушной биомассе женьшеня американского почти в 2 раза превышает ее содержание в суховоздушной биомассе культуры ткани полисциас. Однако, содержание других ФКК, таких как хлоро-геновая, кофейная, ванилиновая, п-оксикоричная и феруловая в суховоздушной биомассе культуры ткани полисциас более чем в 2-3 раза превышает их содержание в суховоздушной биомассе женьшеня американского (таблица).

Таблица. Содержание идентифицированных ФКК в культурах растительных клеток

Учитывая, что содержание коричной кислоты в суховоздушной биомассе женьшеня американского в 2.8 раза меньше, чем в суховоздушной биомассе клеток полисциас можно предположить, что, по-видимому, основным способом регуляции биосинтеза салициловой кислоты в каллусной культуре ткани женьшеня американского является ингибирование 4-гидроксилазы коричной кислоты [11].

Заключение

Таким образом, в данном исследовании была проведена сравнительная характеристика качественного и количественного состава некоторых фенолкарбоновых кислот каллусных культур Panax ginseng, Panax quinquefolium и Polyscias filicifolia. В связи с тем, что функции ФКК и, в частности, СК в жизнедеятельности растений, как показывают полученные к настоящему времени данные литературы, индивидуальны и специфичны, поэтому продолжение работ в этом направлении может служить теоретической и практической основой для разработки систем адаптации растений к различным неблагоприятным факторам.

Выводы

При определении компонентного состава фенолкарбоновых кислот биомассы каллусных культур двух видов женьшеня и полисциас, ранее не изученных, были идентифицированы хлорогеновая, кофейная, ванилиновая, п-оксикоричная, феруловая, салициловая и вератровая кислоты.

Литература

[1] Запрометов М.Н. Образование и функции фенольных соединений в высших растениях. М. 1970. Т.31. №2.

[2] Тарчевский И.А. Катаболизм и стресс у растений. М.: Наука. 1993. 80с.

[3] Тарчевский И.А., Чернов В.М. Молекулярные аспекты фитоиммунитета. Микология и фитопатология. 2000. Т.34. №3. С.1-10.

[4] Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений. М.: Наука. 2002. 294с.

[5] Z. Chen, D.F. Klessig. Identification of a soluble salicylic acid-binding protein that may function in the signal transduction in the plant disease resistance response. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1991. Vol.88. No.18. P.8179-8183.

[6] Z. Chen, H. Silva, D. Klessig. Oxygen species in the induction of plant systemic acquired resistance by salicylic acid. Sciens. 1993. Vol.262. No.10. P.1883-1886.

[7] Z. Chen, J. Malamy, J. Henning, U. Conrath, P. Sanchez-Cassas, H. Silva, J. Ricigliano, D.F. Klessig. Induction, modification and transduction of the salicylic acid signal in plant defense responses. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 1995. Vol. 92. No.24. P.4134-4137.

[8] D.F. Klessig, J. Malamy. The salicylic acid signal in plants. Plant. Mol. Biol. 1994. Vol.26. No.5. P.1439-1458.

[9] Писецкая Н.Ф. К вопросу о подборе питальной среды для культуры ткани женьшеня. Растительные ресурсы. 1970. Т.6. Вып.4. С.516-522.

[10] Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. Учебн. пособие для биол. специальностей ун-тов. М.: «Высш. школа». 1974. 280с.

[11] Guillaume A. Schoch, Georgi N. Nikov, William L. Alworth, Danie`le Werck-Reichhart. Chemical inactivation of the cinnamate 4-hydroxylase allows for the accumulation of salicylic acid in elicited cells.

Размещено на Allbest.ru