Калининград, Россия
Рост интереса к поиску новых источников биологически активных веществ делает каллусные культуры лекарственных растений перспективными в области биотехнологий. Особенно востребованными являются каллусные культуры иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.) благодаря его уникальному химическому составу и свойствам. Важной задачей остается изучение факторов, помогающих повысить синтез необходимых соединений в каллусных культурах. Цель исследования – оценка влияния засоления на рост, содержание фенольных веществ и антиоксидантный потенциал каллусных культур H. officinalis. В качестве объектов исследования выступали каллусные культуры иссопа лекарственного (H. officinalis), культивируемые на трех вариантах среды Мурасиге–Скуга. Содержание фенольных соединений и гидроксикоричных кислот определяли по стандартным методикам. Антиоксидантную активность определяли спектрофотометрическим методом путем анализа активности поглощения радикалов, восстанавливающей способности и хелатной активности. Установлено подавление роста каллусных культур H. officinalis при добавлении высоких концентраций (200–500 мМ) хлорида натрия. Кроме того, эксперимент показал влияние солености питательной среды на количество фенольных соединений в каллусной культуре на среде МС-2. Так, при увеличении солености питательной среды выявлено понижение количества фенольных соединений. При добавлении в питательные среды МС-5 и МС-6 50 и 100 мМ хлорида натрия получен результат, свидетельствующий о наибольшем увеличении фенольных соединений в каллусной культуре. При анализе общего содержания гидроксикоричных кислот, полученных на основании эксперимента с тремя каллусными культурами, зафиксировано достоверное уменьшение их количества при разных концентрациях хлорида натрия. Присутствие в питательной среде различных концентраций соли приводило к понижению антиоксидантной активности экстрактов каллусной культуры по сравнению с контролем. Полученные в ходе исследования результаты показали, что применение солевого стресса для усиления накопления фенольных соединений, гидроксикоричных кислот и повышения антиоксидантной активности экстрактов каллусных культур H. officinalis неэффективно.
Лекарственное растение, каллус, засоление, фенольные соединения, гидроксикоричные кислоты, антиоксидантная активность
1. Sidik NJ, Agha HM, Alkamil AA, Alsayadi MMS, Mohammed AA. A mini review of plant tissue culture: The role of media optimization, growth regulators in modern agriculture, callus induction and the applications. AUIQ Complementary Biological System. 2024;1(2):96–109. https://doi.org/10.70176/3007-973X.1019
2. Benjamin ED, Ishaku GA, Peingurta FA, Afolabi AS. Callus culture for the production of therapeutic compounds. American Journal of Plant Biology. 2019;4(4):76–84. https://doi.org/10.11648/j.ajpb.20190404.14
3. Efferth T. Biotechnology applications of plant callus cultures. Engineering. 2019;5(1):50–59. https://doi.org/10.1016/j.eng.2018.11.006
4. Wiktorowska E, Długosz M, Janiszowska W. Significant enhancement of oleanolic acid accumulation by biotic elicitors in cell suspension cultures of Calendula officinalis L. Enzyme and Microbial Technology. 2010;46(1):14–20. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2009.09.002
5. Purwianingsih W, Febri S, Kusdianti K. Formation flavonoid secondary metabolites in callus culture of Chrysanthemum cinerariefolium as alternative provision medicine. AIP Conference Proceedings. 2016;1708. https://doi.org/10.1063/1.4941150
6. Bais HP, Walker TS, Schweizer HP, Vivanco JM. Root specific elicitation and antimicrobial activity of rosmarinic acid in hairy root cultures of Ocimum basilicum. Plant Physiology and Biochemistry. 2002;40(11):983–995. https://doi.org/10.1016/S0981-9428(02)01460-2
7. Szabo E, Thelen A, Petersen M. Fungal elicitor preparations and methyl jasmonate enhance rosmarinic acid accumulation in suspension cultures of Coleus blumei. Plant Cell Reports. 1999;18:485–489. https://doi.org/10.1007/s002990050608
8. Tabata H. Paclitaxel production by plant-cell-culture technology. Biomanufacturing. 2004;7:1–23. https://doi.org/10.1007/b13538
9. Wang C, Wu J, Mei X. Enhancement of taxol production and excretion in Taxus chinensis cell culture by fungal elicitation and medium renewal. Applied Microbiology and Biotechnology. 2001;55:404–410. https://doi.org/10.1007/s002530000567
10. Wang JW, Wu JY. Nitric oxide is involved in methyl jasmonate-induced defense responses and secondary metabolism activities of Taxus cells. Plant and Cell Physiology. 2005;46:(6):923–930. https://doi.org/10.1093/pcp/pci098
11. Assaf M, Korkmaz A, Karaman Ş, Kulak M. Effect of plant growth regulators and salt stress on secondary metabolite composition in Lamiaceae species. South African Journal of Botany. 2022;144:480–493. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.10.030
12. Soheilikhah Z, Karimi N, Modarresi M, Salehi-Lisar SY, Movafeghi A. Antioxidant defense and secondary metabolites concentration in hyssop (Hyssopus officinalis L.) plants as affected by salt stress. Acta Agriculturae Slovenica. 2021;117(2):1–12. https://doi.org/10.14720/aas.2021.117.2.2065
13. Tahir M, Khushtar M, Fahad M, Rahman MA. Phytochemistry and pharmacological profile of traditionally used medicinal plant Hyssop (Hyssopus officinalis L.). Journal of Applied Pharmaceutical Science. 2018;8(7):132–140. https://doi.org/10.7324/JAPS.2018.8721
14. Zayova E, Geneva M, Stancheva I, Dimitrova L, Petrova M, et al. Evaluation of the antioxidant potential of in vitro propagated hyssop (Hyssopus officinalis L.) with different plant growth regulators. Medicinal Plants-International Journal of Phytomedicines and Related Industries. 2018;10(4):295–304. http://dx.doi.org/10.5958/0975-6892.2018.00044.8
15. Mobaiyen H, Jafari-Sales A. Antibacterial effects of methanolic extracts of Reum ribes L. and Hyssopus officinalis on some standard pathogenic bacteria. Jorjani Biomedicine Journal. 2019;7(3):34–44. https://doi.org/10.29252/jorjanibiomedj.7.3.34
16. Sharifi-Rad J, Quispe C, Kumar M, Akram M, Amin M, et al. Hyssopus essential oil: An update of its phytochemistry, biological activities, and safety profile. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022;2022(1):8442734. https://doi.org/10.1155/2022/8442734
17. Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
18. Величкович Н. С., Степанова А. А., Люц В. А., Козлова О. В., Ларичев Т. А. Подбор параметров экстракции биоактивных веществ из лекарственных растений с применением молочной сыворотки. Техника и технология пищевых производств. 2024. Т. 54. № 3. С. 633–644. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2024-3-2532
19. Padhi EM, Liu R, Hernandez M, Tsao R, Ramdath DD. Total polyphenol content, carotenoid, tocopherol and fatty acid composition of commonly consumed Canadian pulses and their contribution to antioxidant activity. Journal of Functional Foods. 2017;38(Part B):602–611. https://doi.org/10.1016/j.jff.2016.11.006
20. Štefan MB, Vuković Rodríguez J, Blažeković B, Kindl M, Vladimir-Knežević S. Total hydroxycinnamic acids assay: Prevalidation and application on Lamiaceae species. Food Analytical Methods. 2014;7(2):326–336. https://doi.org/10.1007/s12161-013-9630-8
21. Feduraev P, Skrypnik L, Nebreeva S, Dzhobadze G, Vatagina A, et al. Variability of phenolic compound accumulation and antioxidant activity in wild plants of some Rumex species (Polygonaceae). Antioxidants. 2022;11(2):311. https://doi.org/10.3390/antiox11020311
22. Skrypnik L, Feduraev P, Golovin A, Maslennikov P, Belov N, et al. Biotechnological potential of different organs of mistletoe (Viscum album L.) collected from various host tree species in an urban area. Plants. 2022;11(20):2686. https://doi.org/10.3390/plants11202686
23. Razavizadeh R, Adabavazeh F, Komatsu S. Chitosan effects on the elevation of essential oils and antioxidant activity of Carum copticum L. seedlings and callus cultures under in vitro salt stress. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology. 2020;29:473–483. https://doi.org/10.1007/s13562-020-00560-1
24. García‐Caparrós P, Llanderal A, Pestana M, Correia PJ, Lao MT. Lavandula multifida response to salinity: Growth, nutrient uptake, and physiological changes. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2017;180(1):96–104. https://doi.org/10.1002/jpln.201600062
25. Taarit MB, Msaada K, Hosni K, Hammami M, Kchouk ME, et al. Plant growth, essential oil yield and composition of sage (Salvia officinalis L.) fruits cultivated under salt stress conditions. Industrial Crops and Products. 2009;30(3):333–337. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2009.06.001
26. Musbah HM, Ibrahim KM, Rafah M. The potential of increasing poly phenols in Coleus blumei in vivo and in vitro using NaCl stress. Biochemical & Cellular Archives. 2018;1267–1273.
27. Youssef AA, Rady MR. Effect of salt stress on the essential oil content and composition of Rosmarinus officinalis callus cultures. Egyptian Journal of Horticulture. 2000;27(1):69–80.
28. de La Rosa LA, Moreno-Escamilla JO, Rodrigo-García J, Alvarez-Parrilla E. Phenolic compounds. In: Postharvest physiology and biochemistry of fruits and vegetables. Great Britain: Woodhead publishing; 2019. pp. 253–271. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813278-4.00012-9
29. Valifard M, Mohsenzadeh S, Kholdebarin B, Rowshan V. Effects of salt stress on volatile compounds, total phenolic content and antioxidant activities of Salvia mirzayanii. South African Journal of Botany. 2014;93:92–97. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2014.04.002
30. Hawrylak-Nowak B, Dresler S, Stasińska-Jakubas M, Wójciak M, Sowa I, et al. NaCl-induced elicitation alters physiology and increases accumulation of phenolic compounds in Melissa officinalis L. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(13):6844. https://doi.org/10.3390/ijms22136844
31. Bistgani ZE, Hashemi M, DaCosta M, Craker L, Maggi F, et al. Effect of salinity stress on the physiological characteristics, phenolic compounds and antioxidant activity of Thymus vulgaris L. and Thymus daenensis Celak. Industrial Crops and Products. 2019;135:311–320. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.04.055
32. Lungoci C, Motrescu I, Filipov F, Jitareanu CD, Teliban GC, et al. The impact of salinity stress on antioxidant response and bioactive compounds of Nepeta cataria L. Agronomy. 2022;12(3):562. https://doi.org/10.3390/agronomy12030562
