Влияние LED-освещения различного спектрального состава на рост и биосинтез алкалоидов в каллусных культурах Vinca minor

  • Ольга Викторовна Молчан Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Михайлович Юрин Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

Аннотация

Показаны изменения ростовых параметров, содержания хлорофилла, каталазной и пероксидазной активности, а также активности триптофан декарбоксилазы, ключевого фермента биосинтеза фармакологически ценных индольных алкалоидов, и эндогенного уровня протоалкалоида триптамина в каллусе Vinca minor под действием света различного спектрального состава. Установлена максимальная стимуляция LED-освещением с преобладанием зеленого света в спектре накопления сухого вещества и активности триптофан декарбоксилазы. 

Биографии авторов

Ольга Викторовна Молчан, Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; заведующий лабораторией водного обмена и фотосинтеза растений

Владимир Михайлович Юрин, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

доктор биологических наук, профессор; профессор кафедры клеточной биологии и биоинженерии растений биологического факультета

Литература

  1. Nagatani A. Photomorphogenesis. Encyclopedia of Applied Plant Sciences. 2nd edn. 2017;1:442– 447.
  2. Demotes-Mainard S. Plant responses to red and far-red lights, application in horticulture. Environmental and experimental Botany. 2016;121:4 –21.
  3. Opke W. Alkaloids from Vinca minor. Tetrahedron Letters. 1968;58:6065– 6066.
  4. Kostka K. Trials of isolating alkaloids from the domestic species Vinca minor L. Dissertationes Pharm. 1961;13:37– 48.
  5. Pobedimova EG. Sem. Apocynaceae. In: Shishkina BK, Bobrova EG (eds.) Flora SSSR. Volyme 18. Moscow: Academy of Sciences of the USSR; 1952. p.646 – 652 (in Russ.).
  6. Vyshkovskii GA. Registr lekarstvennykh sredstv Rossii. 11th edn. Moscow: RLS; 2004 (in Russ.).
  7. Spravochnik Vidalʼ. Lekarstvennye preparaty v Rossii. Moscow: AstraFarmServis; 2001.
  8. Dzhus MA, Molchan OV, Kukhareva LV, Spiridovich EV, Yurin VM. Osobennosti rasprostraneniya i ekologo-tsenoticheskaya kharakteristika vidov roda Vinca L. vo flore Belarusi. Ukrainskii botanicheskii zhurnal. 2009;66(6):783–793 (in Russ.).
  9. Yurin VM, Ditchenko TI, Molchan OV, Shapchits MP, Romashko SN, Bulatova AA, et al. Kulʼtura rastitelʼnykh kletok i tkanei: tekhnologiya polucheniya, raznoobrazie farmakologicheski aktivnykh metabolitov i priemy regulyatsii ikh sinteza. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Fiziologicheskie, biokhimicheskie i molekulyarnye osnovy funktsionirovaniya biosistem. 2009;4(2):168 –182 (in Russ.).
  10. Verpoorte R, Contin A, Memelink J. Biotechnology for the production of plant secondary metabolites. Phytochemistry Reviews. 2002;1(1):13–25. DOI: 10.1023/A:1015871916833.
  11. Rao RS, Ravishankar GA. Plant cell cultures: Chemical factories of secondary metabolites. Biotechnology Advancess. 2002;20(2):101–153. DOI: 10.1016/S0734-9750(02)00007-1.
  12. Loyola-Vargas VM, Méndez-Zeel M, Monforte-González M, de Lourdes Miranda-Ham M. Serpentine accumulation during greening in normal and tumor tissues of Catharanthus roseus. Journal of Plant Physiology. 1992;140(2):213–217. DOI: 10.1016/S0176-1617(11)80937-5.
  13. Pietrosiuk A, Furmanowa M, Łata B. Catharanthus roseus: micropropagation and in vitro techniques. Phytochemistry Reviews. 2007;6(2–3):459 – 473. DOI: 10.1007/s11101-006-9049-6.
  14. Zhao J, Zhu W-H, Hu Q. Effects of light and plant growth regulators on the biosynthesis of vindoline and other indole alkaloids in Catharanthus roseus callus cultures. Plant Growth Regulation. 2001;33(1):43– 49. DOI: 10.1023/A:1010722925013.
  15. Vazquez-Flota FA, de Luca V. Developmental and light regulation of desacetoxyvindoline 4-hydroxylase in Catharanthus roseus (L.) G. Don. Plant Physiology. 1998;117(4):1351–1361. DOI: 10.1104/pp.117.4.1351.
  16. Iwase A, Aoyagi H, Ohme-Takagi M, Tanaka H. Development of a novel system for producing ajmalicine and serpentine using direct culture of leaves in Catharanthus roseus intact plant. Journal of bioscience and bioengineering. 2005;99(3):208–215. DOI: 10.1263/jbb.99.208.
  17. Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(13):473– 497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.
  18. Sangwan RS, Mishra S, Kumar S. Direct fluorometry of phase-extracted tryptamine-based fast quantitative assay of L-tryptophan decarboxylase from Catharanthus roseus leaf. Analytical biochemistry. 1998;255(1):39 – 46. DOI: 10.1006/abio.1997.2377.
  19. Kumar KB, Khan PA. Peroxidase and polyphenol oxidase in excised ragi (Eleusine coracana cv.PR 202) leaves during senescence. Indian Journal of Experimental Botany. 1982;20:412– 416.
  20. Chandlee JM, Scandalios JG. Analysis of variants affecting the catalase development program in maize scutellum. Theoretical and Applied Genetics. 1984;69(1):71–77. DOI: 10.1007/BF00262543.
  21. Rokitskii PF. Vvedenie v statisticheskuyu genetiku. Minsk: Vysheishaya shkola; 1974 (in Russ.).
  22. Xu Y, Chang Y, Chen G, Lin H. The research on LED supplementary lighting system for plants Optik. International Journal for Light and Electron Optics. 2016;127(18):7193–7201. DOI: 10.1016/j.ijleo.2016.05.056.
  23. Golovatskaya IF, Karnachuk RA. Role of green light in physiological activity of plants. Fiziologiya rastenii. 2015;62(6):776 –791. DOI: 10.7868/S0015330315060081 (in Russ.).
  24. Klein RM. Reversible effects of green and orange-red radiation on plant cell elongation. Physiologia Plantarum. 1979;63(1):114 –116. DOI: 10.1104/pp.63.1.114.
  25. Terashima I, Fujita T, Inoue T, Chow WS, Oguchi R. Green light drives leaf photosynthesis more efficiently than red light in strong white light: revisiting the enigmatic question of why leaves are green. Plant Cell Physiology. 2009;50:684 – 697. DOI: 10.1093/pcp/pcp034.
  26. Shakhov AA. Fotoenergetika rastenii i urozhai. Moscow: Nauka; 1993 (in Russ.).
  27. Karnachuk RA, Golovatskaya IF. Gormonalʼnyi status, rost i fotosintez rastenii, vyrashchennykh na svetu raznogo spektralʼnogo sostava. Fiziologiya rastenii. 1998;45(6):925–934 (in Russ.).
  28. Dietz KJ, Turkan I, Krieger-Liszkay А. Redox- and Reactive Oxygen Species-Dependent Signaling into and out of the Photosynthesizing Chloroplast. Plant Physiology. 2016;171(3):1541–1550. DOI: 10.1104/pp.16.00375.
  29. Molchan OV, Yurin VM. Poluchenie mutantnykh kallusnykh linii Vinca minor L. s povyshennymi urovnyami aktivnosti triptofandekarboksilazy i soderzhaniya triptamina. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Fiziologicheskie, biokhimicheskie i molekulyarnye osnovy funktsionirovaniya biosistem. 2016;11(2):148 –155 (in Russ.).
Опубликован
2019-01-18
Ключевые слова: каллус, каталаза, индекс роста, пероксидаза, триптофан декарбоксилаза, триптамин, LED-освещение, Vinca minor
Как цитировать
Молчан, О. В., & Юрин, В. М. (2019). Влияние LED-освещения различного спектрального состава на рост и биосинтез алкалоидов в каллусных культурах Vinca minor. Экспериментальная биология и биотехнология, 2, 48-56. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/biology/article/view/2508
Выпуск
№ 2 (2018): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Клеточная биология и биотехнология растений

Copyright (c) 2018 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).