WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 


«УДК: 577.114:581.143.6:577.175.1 ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА КЛЕТОЧНУЮ КУЛЬТУРУ SILENE VULGARIS И НА ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУЦИРУЕМЫХ ЕЮ ПОЛИСАХАРИДОВ * Е.А. Гюнтер, Ю.С. ...»

Химия растительного сырья. 2001. №2. С. 57–62.

УДК: 577.114:581.143.6:577.175.1

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА КЛЕТОЧНУЮ КУЛЬТУРУ SILENE

VULGARIS И НА ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУЦИРУЕМЫХ

ЕЮ ПОЛИСАХАРИДОВ

*

Е.А. Гюнтер, Ю.С. Оводов

Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН,

ул. Первомайская, 50, Сыктывкар, 167982 (Россия)

e-mail: elena@physiol.komisc.ru Целью данной работы было изучение влияния экзогенных фитогормонов на рост каллуса Silene vulgaris (M.) G. и на химические характеристики продуцируемых им полисахаридов.

В результате нами разработан биотехнологический подход к получению растительных полисахаридов с использованием культуры ткани Silene vulgaris. Показано, что полисахариды, выделенные из каллусной культуры S. vulgaris, культивированной в присутствии различных регуляторов роста, представляют собой кислый арабиногалактан и пектин. Полисахариды обладают идентичным качественным моносахаридным составом и имеют некоторые отличия в соотношении моносахаридных остатков. Регуляторы роста оказывают большее влияние на рост клеточной культуры S. vulgaris, чем на биосинтез полисахаридов.

Исследование поддержано грантом №00-04-48063 РФФИ и грантом №8.1.13 Научного совета "Химия и технология переработки возобновляемого растительного сырья".

Введение В настоящее время клеточная биология представляет значительный интерес в области поиска и получения новых биологически активных соединений. Подобно нативным растениям клеточные культуры синтезируют широкий спектр полисахаридов, таких как пектины, арабиногалактаны, галактаны, арабинаны, ксилоглюканы и т.д. [1, 2]. Культура растительных клеток, имея ряд преимуществ перед традиционным сырьем (отсутствие организменного контроля, независимость от климатических условий, возможность оптимизации и стандартизации процессов, гомогенность системы), служит удобной модельной системой для изучения структуры и биосинтеза полисахаридов. Кроме того, культуры клеток и тканей в перспективе могут иметь практическое значение для получения физиологически активных полисахаридов.

Ранее нами была получена каллусная культура смолевки обыкновенной (Silene vulgaris (M.) G.), выделены арабиногалактан и пектиновый полисахарид из каллуса и выявлена их иммуномодулирующая активность в отношении усиления фагоцитоза [3, 4].

В настоящее время изучается влияние различных факторов на рост культур клеток и биосинтез полисахаридов. В ряде работ было показано, что различные ауксины влияют на биосинтез пектинов, арабиногалактанов и ксилоглюканов как компонентов полисахаридов клеточных стенок [5, 6]. Однако * Автор, с которым следует вести переписку.

58 Е.А. ГЮНТЕР, Ю.С. ОВОДОВ это направление требует дальнейшего детального исследования с целью использования клеточных культур для направленного продуцирования физиологически активных полисахаридов.

В связи с этим целью данной работы было изучение влияния экзогенных фитогормонов на рост каллуса смолевки и на химические характеристики продуцируемых им полисахаридов.

Результаты Были проведены эксперименты по выяснению значимости экзогенных ауксинов и цитокининов для роста культивируемой каллусной ткани S. vulgaris. На среде, не содержащей регуляторов роста, каллусная ткань имеет незначительный прирост сухой биомассы 5.6 г/л, как и на среде с одним цитокинином 6-бензиламинопурином (БАП), где прирост сухой биомассы составляет 8.3 г/л (рис. 1А).

На среде только с аксином 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой (2,4-Д) наблюдали значительное увеличение роста каллуса до 12.9 г/л. При сочетании ауксинов и цитонининов также показано значительное улучшение роста (рис. 2А).

При добавлении в среду различных цитонининов в концентрации 0.5 мг/л в сочетании с 1.0 мг/л 2,4– Д наблюдали достоверное снижение интенсивности роста каллусной ткани в вариантах с кинетином и зеатином по сравнению с БАП (рис. 1А).

–  –  –

Из каллусной культуры смолевки экстракцией водой и раствором оксалата аммония выделены кислый арабиногалактан и пектин. В составе кислого арабиногалактана содержатся в качестве основных составляющих остатки галактозы и арабинозы. Кроме них, в гидролизате полисахарида обнаружены уроновые кислоты, а также в небольших количествах рамноза, манноза, ксилоза, глюкоза (табл. 1, 2). В состав углеводной цепи пектина входят остатки галактуроновой кислоты (60–80%), галактозы, арабинозы, рамнозы, глюкозы, маннозы, ксилозы, среди которых первые четыре являются основными (табл. 1, 2). Исключение составляет полисахарид из каллуса, культивированного на среде только с ауксином 2,4-Д, где, наряду с арабинозой и галактозой, содержится большое количество глюкозы.

Выходы кислого арабиногалактана и пектина из каллуса, культивированного на средах без фитогормонов, в присутствии только ауксина (2,4-Д) или одного цитокинина (БАП), и в присутствии сочетаний различных ауксинов с цитокинином изменялись незначительно (рис. 1В, 2В). Достоверных отличий по сравнению с контролем (2,4–Д + БАП) не отмечено. Выход кислого арабиногалактана составляет в среднем 3–4% от сухой массы, пектина – 8–12%.

–  –  –

Изучение влияния различных цитокининов на биосинтез полисахаридов показало, что присутствие кинетина достоверно увеличивает выход кислого арабиногалактана по сравнению с контролем (2,4–Д + БАП) до 5.6%. Достоверного влияния различных различных цитокининов на выход пектина по сравнению с контролем не выявлено. Выход пектина составляет 10–11% (рис. 1В).

В таблицах 1 и 2 приведены аналитические данные полисахаридных фракций. При одинаковом качественом моносахаридном составе образцы кислого арабиногалактана из каллуса, культивированного в присутствии различных сочетаний ауксинов и цитокининов в среде, отличаются по соотношению моносахаридов, входящих в их состав. Это характерно и для образцов пектинового полисахарида. На средах без гормонов, с одним ауксином или с одним цитокинином в кислых арабиногалактанах, выделенных из соответствующих образцов каллуса, обнаружены следующие соотношения моносахаридных остатков Rha : Ara : Xyl : Man : Glc : Gal – 1 : 3 : 1 : 1 : 2 : 13; 1 : 4 : 2 : 1 : 3 : 24 и 1 : 4 : 2 : 2 : 3 : 21 соответственно. В присутствии различных ауксинов соотношения моносахаридных остатков были следующими: а) на среде с 2,4-Д+БАП 2 : 3 : 1 : 1 : 3 : 13; b) на среде с ИУК+БАП 1 : 3 : 1 : 1 : 2 : 17; c) на среде с НУК+БАП 1 : 3 : 2 : 1 : 2 : 18; d) на среде с ИМК+БАП 1 : 4 : 2 : 1 : 3 : 18.

На средах с кинетином и зеатином эти соотношения были как 1 : 5 : 2 : 1 : 2 : 19 и 1 : 3 : 1 : 1 : 2 : 15 соответственно. В среднем соотношение галактозы и арабинозы (Gal/Ara) в арабиногалактане составляет 4-5, тогда как при добавлении в среду ИУК соотношение было около 8. Содержание гликуроновых кислот составляет 8-11%. Соотношение Gal/Ara в пектине было около 2, содержание гликуроновых кислот оказалось близким в присутствии различных гормонов (табл. 1, 2).

Экспериментальная часть

Условия культивирования каллусной культуры. Каллусная культура смолевки обыкновенной была получена, как описано ранее [3]. Каллус культивировали на модифицированной среде Мурасиге и Скуга [7] с добавлением различных ауксинов и цитокининов. В экспериментах были использованы такие ауксины, как 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д), индолилуксусная кислота (ИУК), нафтилуксусная кислота (НУК), индолилмасляная кислота (ИМК) в концентрации 1.0 мг/мл при постоянной концентрации БАП 0.5 мг/л. Исследованы следующие цитокинины: 6-бензиламинопурин (БАП), кинетин, зеатин в концентрации 0.5 мг/мл при постоянной концентрации 2,4-Д 1.0 мг/л. Каллус субкультивировали с интервалом в 21 день при 26 ± 1°С в темноте.

Общие аналитические методы. Сырую биомассу сушили при 60°С до постоянного веса, сухой вес биомассы определяли на аналитических весах. Общее содержание углеводов определяли фенолсернокислотным методом [8], уроновых кислот – по реакции с конц. H2SO4 и с 2,3-диметилфенолом [9], белка – по методу Лоури [10]. Выход полисахаридов определяли от сухого веса каллуса, предварительно обработанного метанолом и хлороформом.

Полученные полисахаридные фракции (2 мг) гидролизовали с 2 М трифторуксусной кислотой при 100°С в течение 3–5 ч. Моносахаридный состав определяли методом ГЖХ, переводя моносахариды в соответствующие ацетаты полиолов [11]. Соотношение моносахаридов вычисляли из площадей пиков, используя молярные коэффициенты.

Выделение кислого арабиногалактана и пектина проводили по схеме, приведенной на рисунке 3.

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА КЛЕТОЧНУЮ КУЛЬТУРУ … 61

Е Рис. 3. Выделение полисахаридных фракций из каллуса Silene vulgaris Обсуждение результатов Каллусная культура смолевки не прекращает рост на средах без добавления фитогормонов и в присутствии одного цитокинина, что объясняется, по-видимому, наличием в клетках достаточного для поддержания ростовых процессов количества эндогенных фитогормонов. Однако наличие ауксина и цитокинина в среде имеет важное значение, так как взаимодействие ауксинов с цитокининами обеспечивает интенсивный рост культуры [12].

Для активного роста клеток сочетание ауксина с БАП было более эффективным, чем с кинетином и зеатином. Аналогичные результаты были получены для каллусной культуры стевии [12, 13].

Изменяя гормональные условия культивирования каллусных культур, можно оптимизировать рост и продуцирование полисахаридов. При этом фитогормоны оказывают больший эффект на рост культуры, чем на биосинтез полисахаридов. Полисахаридный состав каллусной культуры смолевки остается постоянным независимо от гормональных факторов среды. Наблюдаемые изменения в количественном моносахаридном составе полисахаридов при культивировании каллуса с различными ауксинами свидетельствуют об участии ауксина в регуляции биосинтеза полисахаридов, что подтверждается литературными данными [5, 6]. Сведения о влиянии цитокининов на биосинтез полисахаридов в литературе отсутствуют.

Выводы

–  –  –

2. Показано, что регуляторы роста оказывают большее влияние на рост клеточной культуры S. vulgaris, чем на биосинтез полисахаридов. Стабильность полисахаридного состава сохраняется независимо от экзогенных фитогормонов.

3. Культивирование каллуса смолевки в присутствии различных регуляторов роста приводит к продуцированию полисахаридов с идентичным качественным моносахаридным составом и некоторыми различиями в соотношении моносахаридных остатков.

Список литературы

1. Goubet F., Morvan C. Synthesis of Cell Wall Galactans from Flax (Linum usitatissimum L.) Suspension-Cultured Cells // Plant Cell Physiol. 1994. V. 35. №5. P. 719-727.

2. Takeuchi Y., Nishiyauchi K., Aoyama K., Sato A. Polysaccharides in Primary Cell Walls of Japanese Cypress Cells in Suspension Culture // Phytochemistry. 1996. V. 41, №2. P. 461-463.

3. Мишарина Е.А., Оводова Р.Г., Бушнева О.А., Оводов Ю.С. Каллусообразование Silene vulgaris (Moench) Garcke in vitro // Растительные ресурсы. 1999. Т. 35. Вып. 2. С. 88–95.

4. Popov S.V., Popova G.Yu., Ovodova R.G., Bushneva O.A., Ovodov Yu.S. Effects of polysaccharides from Silene vulgaris on phagocytes // Int. J. Immunopharmacol. 1999. V. 21. P. 614–622.

5. Rubery P.H., Northcote D.H. The Effect of Auxin (2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid) on the Synthesis of Cell Wall Polysaccharides in Cultured Sycamore Cells // Biochem. Biophys. Acta. 1970. V. 222. P. 95-108.

6. Nishitani K., Masuda Y. Auxin-induced Changes in the Cell Wall Structure: Changes in the Sugar Compositions, Intrinsic Viscosity and Molecular Weight Distributions of Matrix Polysaccharides of the Epicotil Cell Wall of Vigna angularis // Physiol. Plant. 1981. V. 52. P. 482-494.

7. Murashige T., Skoog S. A Revised Medium for Rapid Growth and Bioassays with Tobaco Tissue Cultures // Physiol.

Plant. 1962. V. 15. P. 473-479.

8. Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Rebers P.A., Smith F. Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances // Anal. Chem. 1956. V. 28. P. 350–356.

9. Usov A.I., Bilan M.I., Klochkova N.G. Polysaccharides of Algae, 48. Polysaccharide Composition of Several Calcareous Red Algae: Isolation of Alginate from Corallina pilulitara // Bot. marina. 1995. V. 38. P. 43-51.

10. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall R.J. Protein Measurement with the Folin Phenol Reagent // J. Biol.

Chem. 1951. V. 193. P. 265-275.

11. York W.S., Darvill A.G., McNeil M., Stevenson T.T., Albersheim P. Isolation and Characterisation of Plant Cell Walls and Cell-wall Components // Meth Enzymol. 1985. V. 188. P. 3-40.

12. Бондарев Н.И., Носов А.М., Корниенко А.В. Влияние экзогенных регуляторов роста на каллусогенез и рост культивируемых клеток Stevia rebaudiana // Физиология растений. 1998. Т. 45. №6. С. 888–892.

13. Бондарев Н.И., Носов А.М., Корниенко А.В. Влияние факторов культивирования на рост и продуктивность каллусной и суспензионной культур клеток стевии // Биотехнология. 1997. №7-8. С. 30–37.

–  –  –



Похожие работы:

«УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В ЖУРНАЛЕ «ДОШКОЛЬНОЕ ВОСПИТАНИЕ» В 2012 ГОДУ В МИНИСТЕРСТВЕ О Б Р А З О В А Н И Я Синельникова Я. Опасные природные явлеИ НАУКИ Р Ф ния: как себя вести // № 11 С. 18. Калина И. «О создании и основных направСюткина С. «Неделя пожарной безопаснослени...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЦИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Утверждаю: Руководитель ОП _/Каменец А.В./ «» 2014 г. Оценочные средства Б1.В.ДВ.1.1 Постмодерн в культуре новейшего времени (шифр и название учебного курса, предмета, дисц...»

«МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ» Институт массовых коммуникаций Кафедра менеджмента и маркетинговых коммуникаций Т.А. Королева, С.Ф. Алексеева,...»

«Министерство культуры Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения» О. С. Борисов, В. Е. Леонов,...»

«Литературно-художественный и общественно-политический журнал МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ И ИНФОРМАЦИОННЫХ Учредители: КОММУНИКАЦИЙ КБР СОЮЗ ПИСАТЕЛЕЙ КБР Главный редактор ХАСАН ТХАЗЕПЛОВ Редакционная коллегия: Общественный совет: Руслан Ацканов Борис Зумакулов Анатолий Бицуев (председатель совета) Эльдар Гуртуев Юрий Багов Адам Гуто...»

«Визуальная коммуникация в городском пространстве Новосибирска: дифференциация и восприятие Калашникова К. Научный руководитель – канд. социол. наук Мосиенко Н. Л. Актуальность изучения визуальной коммуникации в городском пространстве Городское пространство наполнено объектами визуальной культ...»

«Куликова С.Н. специальность «Связей с общественностью», 885 группа «МОЕ ПОКОЛЕНИЕ»: ХОЧУ ЕМУ ПОМОЧЬ (социальный PR-проект «Мое поколение», АКОО Молодые журналисты Алтая) Характерной чертой сегодняшней молодежной...»

«Общие положения Основная образовательная программа начального общего образования (далее ООП НОО) Муниципального автономного образовательного учреждения культуры общеобразоват...»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.