Фрагмент для ознакомления
2
Культивирование клеток и тканей Scutellaria представляет собой актуальную и перспективную область исследований, способную обеспечить надежный источник фармакологически активных соединений и внести вклад в развитие медицинской и фармацевтической промышленности.
Цель данной работы заключается в исследовании методов культивирования клеток и тканей Scutellaria для разработки эффективных биотехнологических подходов к производству фармакологически активных соединений этого рода.
Основные задачи работы:
1. Определить оптимальные условия для культивирования клеток и тканей Scutellaria.
2. Изучить возможности клонального микроразмножения, каллусогенеза и морфогенеза.
3. Оценить эффективность получения клеточной суспензии.
Ожидаемые результаты:
- Разработка оптимальных протоколов для культивирования клеток и тканей Scutellaria.
- Получение эффективных методов клонального микроразмножения, индукции каллусогенеза и морфогенеза.
- Создание стабильной клеточной суспензии, пригодной для масштабного производства фармакологически активных соединений.
Материалы и методы
Объектом исследования в данной работе является Scutellaria (шлемник), широко известное лекарственное растение.
Этот род традиционно используется в китайской медицине для лечения различных заболеваний благодаря своим уникальным фармакологическим свойствам.
Основными источниками материала для исследования служат семена и растительные фрагменты взрослых растений (листья, стебли и корни), которые используются для получения асептической культуры, проведения клонального микроразмножения, индукции каллусогенеза, морфогенеза и создания клеточной суспензии.
Основным объектом исследования в данной работе является Scutellaria, известное своими фармакологическими свойствами растение.
Основные источники биологического материала для исследований включают семена, листовые и стеблевые фрагменты взрослых растений.
Методы исследования:
1. Получение асептической культуры:
- Для получения асептической культуры Scutellaria используют семена и растительные фрагменты взрослых растений. Стерилизация осуществляется путем обработки в 70% этаноле в течение 1–2 минут и 1% гипохлорите натрия в течение 10–15 минут с последующей промывкой стерильной дистиллированной водой (Zhao et al., 2016).
- Стерилизованные семена и фрагменты высаживают на питательную среду Мурасиге-Скуга (Murashige & Skoog, 1962) с добавлением фитогормонов: бензиламинопурин (BAP) и индолилмасляная кислота (ИМК). Культивирование проводят при температуре 24–26°C с фотопериодом 16/8 часов (день/ночь) при освещенности 3000–4000 люкс (Xiaofei et al., 2010).
2. Клональное микроразмножение:
- Для клонального микроразмножения Scutellaria baicalensis используются апикальные меристемы и боковые почки асептической культуры.
- Культивирование проводится на среде Мурасиге-Скуга, обогащенной цитокининами (BAP или кинетин) и ауксинами (ИМК или нафтилуксусная кислота). Оптимальные комбинации фитогормонов подбираются экспериментально (Motaez et al., 2015).
- После индукции побегов клоны растений переносят на среду для укоренения, содержащую ИМК в концентрации 0,1 мг/л.
3. Индукция каллусогенеза и морфогенез:
- Листовые и стеблевые фрагменты Scutellaria культивируются на среде Мурасиге-Скуга с добавлением 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-D) и кинетина в различных концентрациях (например, 2,4-D 1,0 мг/л + кинетин 0,5 мг/л) для индукции каллусной ткани (Grzegorczyk-Karolak et al., 2018).
- Каллусная ткань переносится на среду с комбинацией цитокининов и ауксинов для стимулирования органогенеза, например, BAP 0,5 мг/л + ИМК 0,1 мг/л (Kwiecień et al., 2023).
Фрагмент для ознакомления
3
Грязнов М.Ю., Савченко О.М. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ SCUTELLARIA ALTISSIMA L. В УСЛОВИЯХ КУЛЬТУРЫ В НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ РОССИИ // Вестник КрасГАУ. 2022. №7 (184). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biologicheskie-osobennosti-scutellaria-altissima-l-v-usloviyah-kultury-v-nechernozemnoy-zone-rossii.
Каримов А.М., Ботиров Э.Х Структурное разнообразие и степень изученности флавоноидов рода Scutellaria l // Химия растительного сырья. 2016. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/strukturnoe-raznoobrazie-i-stepen-izuchennosti-flavonoidov-roda-scutellaria-l.
Кароматов И.Д. Простые лекарственные средства: Опыт применения лекарственных средств натурального происхождения в древней, современной народной и научной медицине / И.Д. Кароматов. – Бухара: «Дурдона», 2012. – 912 с. https://elibrary.ru/item.asp?id=42817918.
Шмарова А.А. Особенности суспензионной культуры клеток Scutellaria baicalensis Georgi / А.А. Шмарова, Н. С. Пивоварова // Клеточная биология и биотехнология растений: тезисы докладов III Международной научно-практической конференции, Минск, 24–27 мая 2022 года. – Минск: Белорусский государственный университет, 2022. – С. 110-111. https://elibrary.ru/item.asp?id=48627338.
Butenko I.G., Gladtchenko S.V., Galushko S.V. Anti-inflammatory properties and inhibition of leukotriene C4 biosynthesis in vitro by flavonoid baicalein from Scutellaria baicalensis georgy roots. Agents Actions. 1993;39 Spec No:C49-51. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8273583/.
Grzegorczyk-Karolak I, Wiktorek-Smagur A, Hnatuszko-Konka K. An Untapped Resource in the Spotlight of Medicinal Biotechnology: The Genus Scutellaria. Curr Pharm Biotechnol. 2018;19(5):358-371. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29943697/.
Joshee, N., Tascan, A., Medina-Bolivar, F., Parajuli, P., Rimando, A. M., Shannon, D. A., & Adelberg, J. W. (2012). Scutellaria: Biotechnology, Phytochemistry and Its Potential as a Commercial Medicinal Crop. Biotechnology for Medicinal Plants, 69–99. https://www.academia.edu/24345670/Scutellaria_Biotechnology_Phytochemistry_and_Its_Potential_as_a_Commercial_Medicinal_Crop.
Kwiecień I, Łukaszyk A, Miceli N, Taviano MF, Davì F, Kędzia E, Ekiert H. In Vitro Cultures of Scutellaria brevibracteata subsp. subvelutina as a Source of Bioactive Phenolic Metabolites. Molecules. 2023 Feb 14;28(4):1785. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36838774//
Maleki S, Akaberi T, Emami SA, Akaberi M. Diterpenes of Scutellaria spp.: Phytochemistry and pharmacology. Phytochemistry. 2022 Sep;201:113285. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35728674/.
Motaez M, Emami SA, Tayarani-Najaran Z. Growth inhibition and apoptosis induction of Scutellaria luteo-coerulea Bornm. & Sint. on leukemia cancer cell lines K562 and HL-60. Avicenna J Phytomed. 2015 Nov-Dec;5(6):553-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26693412/.
Murashige T., Skoog F. A Revised Medium for Rapid Growth and Bio Assays with Tobacco Tissue Cultures. Physiologia Plantarum. 1962. Vol. 15(3). P. 473-497. https://www.sci-hub.ru/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.
Park C.H., Xu H., Yeo H.J., Park Y.E., Hwang G.S., Park N.I., Park S.U. Enhancement of the flavone contents of Scutellaria baicalensis hairy roots via metabolic engineering using maize Lc and Arabidopsis PAP1 transcription factors. Metab Eng. 2021 Mar;64:64-73. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33486093/.
Shang X, He X, He X, Li M, Zhang R, Fan P, Zhang Q, Jia Z. The genus Scutellaria an ethnopharmacological and phytochemical review. J Ethnopharmacol. 2010 Mar 24;128(2):279-313. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20064593/.
Wu J, Hu D, Wang KX. [Study of Scutellaria baicalensis and Baicalin against antimicrobial susceptibility of Helicobacter pylori strains in vitro]. Zhong Yao Cai. 2008 May;31(5):707-10. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18826148/.
Xiaofei Shang, Xirui He, Xiaoying He, Maoxing Li, Ruxue Zhang, Pengcheng Fan, Quanlong Zhang, Zhengping Jia, The genus Scutellaria an ethnopharmacological and phytochemical review, Journal of Ethnopharmacology, Volume 128, Issue 2, 2010, Pages 279-313. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037887411000022X.
Zhao Q, Chen XY, Martin C. Scutellaria baicalensis, the golden herb from the garden of Chinese medicinal plants. Sci Bull (Beijing). 2016;61(18):1391-1398. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27730005/