BioScience Blog – Научный Биологический блог

Промышленное получение экономически важных биологически активных соединений на основе культур растительных клеток и тканей зачастую ограничено недостаточно высокой их продуктивностью. Синтез вторичных метаболитов в условиях invitroконтролируется рядом факторов, один из которых температура. В большинстве случаев для накопления значительных количеств БАВ культивируемыми растительными клетками используют двустадийное культивирование, сущность которого заключается в обеспечении на первом этапе максимального прироста клеточной биомассы, а на втором – создании условий для активного синтеза метаболитов. Каждый из этих процессов имеет характерную температурную зависимость. Данные о влиянии температуры на рост и биосинтезы клеточных культур немногочисленны, хотя, очевидно, что это важный фактор, требующий изучения, поскольку температурные оптимумы для роста культуры клеток и образования вторичных метаболитов зачастую не совпадают. Более того, температурные сдвиги в процессе культивирования могут приводить к изменениям не только количества продуцируемых соединений, но также и их качественного состава. В связи с этим целью настоящей работы явилось изучение температурной зависимости прироста биомассы каллусной культуры эхинацеи пурпурной как продуцента различных биологически активных веществ (гидроксикоричных кислот и их производных, флавоноидов, водорастворимых полисахаридов и др.), проявляющих иммуностимулирующее, противомикробное, противовоспалительное действие. Каллусная культура эхинацеи пурпурной была инициирована из листовых эксплантов, изолированных из асептически выращенных трехнедельных проростков. В работе использовали питательную среду по прописи Мурасиге и Скуга с добавлением фитогормонов: 2,0 мг/л индолилуксусной кислоты, 0,1 мг/л 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты и 0,5 мг/л кинетина. Выращивание каллусов производили в темноте в условиях термостата при температурах 18, 21, 24, 27 и 30 °С. Продолжительность ростового цикла составляла 28 суток. Определение показателей роста каллусов проводили на 6-е сутки (лаг-фаза), 17-е сутки (лог-фаза) и 28-е сутки (стационарная фаза). Все эксперименты выполнены в трехкратной повторности. Согласно полученным данным на начальных этапах ростового цикла (лаг-фаза) прирост биомассы каллусов эхинацеи пурпурной не имел четко выраженной температурной зависимости. В ходе логарифмической фазы отмечалось резкое замедление скорости ростовых процессов каллусов, культивируемых как при пониженных температурах – 18-21°С, так и в условиях ее повышения до 30°С. В стационарную фазу ростового цикла максимальные величины удельной скорости роста каллусов эхинацеи пурпурной были обнаружены при 27°С. Снижение температуры до 18 °С вызывало падение прироста клеточной биомассы более чем в 5 раз, при 21°С – в среднем в 2 раза по сравнению с оптимальной температурой. Ингибирование ростовых процессов при действии повышенной температуры 30°С достигало 1,3-1,4 раза. Таким образом, температурный оптимум для роста каллусов эхинацеи пурпурной составляет 27°С, что необходимо учитывать при разработке биотехнологий получения БАВ на основе культуры клеток данного лекарственного растения.