Фенольные прекурсоры как регуляторы накопления полифенолов в каллусных культурах чайного растения
- Авторы: Аксенова М.А.1, Нечаева Т.Л.1, Загоскина Н.В.1
-
Учреждения:
- Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
- Выпуск: Том 28, № 12 (2025)
- Страницы: 135-141
- Раздел: Вопросы экспериментальной биологии и медицины
- URL: https://bakhtiniada.ru/1560-9596/article/view/362645
- DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2025-12-16
- ID: 362645
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Введение. Культуры растительных тканей представляют собой потенциальные продуценты биологически активных растительных метаболитов, в состав которых входят различные фенольные соединения, которые могут быть использованы для поддержания здоровья человека. В большинстве случаев их накопление ниже, чем в исходных эксплантах, что требует поиска факторов и воздействий для интенсификации этого процесса. Весьма перспективно использовать предшественники их биосинтеза в качестве потенциальных «регуляторов» образования различных метаболитов.
Цель исследования – изучение влияния L-фенилаланина (ФА, 3 мМ), транс-коричной кислоты (КК, 1 мМ) и нарингенина (НГ, 0,5 мМ), как компонентов различных стадий фенольного метаболизма, на накопление различных классов фенольных соединений, включая фенилпропаноиды и флаванолы, в каллусных культурах чайного растения (Camellia sinensis L.), штаммы «Кимынь» и «Местная популяция».
Материал и методы. Объект исследования – каллусные культуры растений чая листового происхождения, выращиваемые в течении 7 дней на жидкой питательной среде Хеллера основного состава (контроль) или обогащенной L-фенилаланином (3 мМ), транс-коричной кислотой (1 мМ) или нарингенином (0,5 мМ). Анализировали морфофизиологические параметры каллусов (цвет, плотность, оводнённость), содержание в них суммы полифенолов и флаванов.
Результаты. Согласно полученным данным, действие НГ привело к значительному повышению накопления фенилпропаноидов и флаванолов в двух штаммах чайной культуры. Тогда как ФА способствовал резкому увеличению содержания только фенилпропаноидов, что более выражено у штамма «Кимынь». Таким образом, наиболее эффективными «регуляторами» накопления фенольных соединений являются ФА и НГ. При этом тенденции в накоплении различных полифенолов сходны для обеих культур, однако в случае штамма «Кимынь» ответная реакция выражена более ярко.
Выводы. Проведенное исследование демонстрирует значительный биотехнологический потенциал фенольных прекурсоров как регуляторов накопления полифенолов в каллусных культурах чайного растения. Эффект их действия зависит как от используемого соединения, так и от штамма чайного растения. Полученные результаты открывают перспективы разработки эффективных биотехнологических подходов в отношении регуляции накопления фармакологически ценных вторичных метаболитов фенольной природы в in vitro культурах высших растений.
Ключевые слова
Об авторах
М. А. Аксенова
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: aksenova@ifr.moscow
ORCID iD: 0000-0002-3228-3311
SPIN-код: 5281-5794
научный сотрудник
Россия, 127276, Москва, ул. Ботаническая, 35Т. Л. Нечаева
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
Email: nechaeva@ifr.moscow
ORCID iD: 0000-0003-3341-4763
SPIN-код: 7700-6475
научный сотрудник
Россия, 127276, Москва, ул. Ботаническая, 35Н. В. Загоскина
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук
Email: zagoskina@ifr.moscow
ORCID iD: 0000-0002-1457-9450
SPIN-код: 1948-0478
доктор биологических наук, профессор, вед. научный сотрудник
Россия, 127276, Москва, ул. Ботаническая, 35Список литературы
- Мизина П.Г. Растительные и минеральные биологически активные комплексы для медицинских технологий здоровьесбережения. 2021. [Mizina P. G. Rastitel'nye i mineral'nye biologicheski aktivnye kompleksy dlya medicinskih tekhnologij zdorov'esberezheniya. 2021. (In Russ.)].
- Imran Q.M., Falak N., Hussain A., et al. Abiotic Stress in Plants; Stress Perception to Molecular Response and Role of Biotechnological Tools in Stress Resistance. Agronomy. 2021; 11: 1579. DOI: 10.3390/ agronomy11081579.
- Isah T., Umar S., Mujib, A. et al. Secondary metabolism of pharmaceuticals in the plant in vitro cultures: Strategies, approaches, and limitations to achieving higher yield. Plant Cell Tissue Organ Cult. PCTOC. 2018; 132: 239–265. doi: 10.1007/s11240-017-1332-2.
- Muraseva D.S., Kostikova V.A. In vitro propagation of Spiraea betulifolia subsp. aemiliana (Rosaceae) and comparative analysis of phenolic compounds of microclones and intact plants. Plant Cell Tissue Organ Cult. PCTOC. 2021; 144(3): 493–504. doi: 10.1007/s11240-020-01971-7.
- Aksenova M.A., Nechaeva T.L., Zubova M.Y., et al. Influence of Different Precursors on Content of Polyphenols in Camellia sinensis In vitro Callus Culture. Plants. 2023; 12: 796. doi: 10.3390/plants12040796.
- Feduraev P., Skrypnik L., Riabova A. et al. Phenylalanine and tyrosine as exogenous precursors of wheat (Triticum aestivum L.) secondary metabolism through PAL-associated pathways. Plants. 2020; 9: 476. doi: 10.3390/plants9040476.
- Zagoskina N.V., Zubova M.Y., Nechaeva T.L. et al. Polyphenols in plants: Structure, biosynthesis, abiotic stress regulation, and practical applications. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24 (18): 13874. doi: 10.3390/ijms241813874.
- Misra T.K., Saha A., Nanda A.K., et al. Effects of climatic factors on antioxidant quality of tea (Camellia sinensis) in North Bengal. Indian J. Agric. Sci. 2022; 92: 816–820. doi: 10.56093/ijas.v92i7.83947.
- Hatamipoor S., Shabani L., Farhadian S. Supportive effect of naringenin on NaCl-induced toxicity in Carthamus tinctorius seedlings. Int. J. Phytoremediation. 2023; 25: 889–899. doi: 10.1080/15226514.2022.2117790.
- Arora J., Kanthaliya B., Joshi A. et al. Evaluation of Total Isoflavones in Chickpea (Cicer arietinum L.) Sprouts Germinated under Precursors (p-Coumaric Acid and L-Phenylalanine) Supplementation. Plants. 2023; 12: 2823. doi: 10.3390/plants12152823.
- Bojić M., Maleš Ž., Antolić A. et al. Antithrombotic activity of flavonoids and polyphenols rich plant species. Acta Pharm. 2019; 69: 483–495. doi: 10.1007/s00299-015-1884-8.
- Portu J., López R., Santamaría P., Garde-Cerdán T. Eli-citation with methyl jasmonate supported by precursor fee-ding with phenylalanine: Effect on Garnacha grape phenolic content. Food Chem. 2017; 237: 416–422. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.05.126.
- Świeca M. Elicitation and treatment with precursors of phenolics synthesis improve low-molecular antioxidants and antioxidant capacity of buckwheat sprouts. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment. 2016; 15: 17–28. doi: 10.17306/J.AFS.2016.1.2.
- Świeca M. Hydrogen peroxide treatment and the phenylpropanoid pathway precursors feeding improve phenolics and antioxidant capacity of quinoa sprouts via an induction of L-tyrosine and L-phenylalanine ammonia-lyases activities. J. Chem. 2016; 2016: 1936516. doi: 10.1155/2016/1936516.
- Sharma P., Gautam A., Kumar V. et al. Naringenin reduces Cd-induced toxicity in Vigna radiata (mungbean). Plant Stress. 2021; 1: 100005. doi: 10.1016/j.stress.2021.100005.
- Tijjani H., Zangoma M., Mohammed Z. et al. Polyphenols: Classifications, biosynthesis and bioactivities. In The: Functional Foods and Nutraceuticals; Egbuna, C., Dable Tupas, G., Eds.; Springer: Cham, Switzerland. 2020: 389–414. doi: 10.1007/978-3-030-42319-3_19.
- Vyas P., Mukhopadhyay K. Elicitation of phenylpropanoids and expression analysis of pal gene in suspension cell culture of Ocimum tenuiflorum L. Proc. Natl. Acad. Sci. India. 2018; 88: 1207–1217. doi: 10.1007/s40011-017-0858-8.
- Shilpa K., Lakshmi B.S. Influence of exogenous cinnamic acid on the production of chlorogenic acid in Cichorium inty-bus L cell culture. S. Afr. J. Bot. 2019; 125: 527–532. doi: 10.1016/j.sajb.2019.01.004.
- Yin R., Messner B., Faus-Kessler T. et al. Feedback inhibition of the general phenylpropanoid and flavonol biosynthetic pathways upon a compromised flavonol-3-O-glycosylation. J. Exp. Bot. 2012; 63: 2465–2478. doi: 10.1093/jxb/err416.
- Hojati M., Modarres-Sanavy S.A.M., Enferadi S.T. et al. Differential deployment of parthenolide and phenylpropanoids in feverfew plants subjected to divalent heavy metals and trans-cinnamic acid. Plant Soil. 2016; 399: 41–59. doi: 10.1007/s11104-015-2677-0.
Дополнительные файлы
