Введение к работе
Актуальность работы. Дитерпеновые гликозиды - одна из важных >упп соединений специализированного обмена растений. В настоящее >емя некоторые из них находят широкое практическое применение, как тример дитерпеновые гликозиды, обнаруженные в листьях стевии (Stevia baudiana Bertoni) - эндемика Парагвая, принадлежащего к семейству южноцветных. Стевиол-гликозиды обладают высокой подслащивающей юсобностью (в 300 раз слаще сахарозы при 0.4% содержании в растворе) linghorn and Soejarto, 1986]. Они не токсичны, низкокалорийны и тактически не усваиваются организмом человека [Tateo et al., 1990; yakhovkin et al, 1993]. Эти свойства делают их чрезвычайно ірспективньши для использования в качестве заменителя сахара для одей, страдающих от заболеваний, связанных с нарушением углеводного эмена. Особенно ценными гликозиды оказались при использовании их -табетиками, так как их употребление препятствует развитию шергликемических состояний и существенно снижает дозы инсулина, роме того, гликозиды стевии перспективны для широкой замены меводов в пищевой промышленности.
Известно, что культуры растений in vitro используют в фундаментальных ^следованиях в качестве моделей для изучения различных аспектов горичного метаболизма. Поэтому создание экспериментальных дологических систем для исследования закономерностей биосинтеза атерпеновых гликозидов представляет несомненный научный интерес, нализ культур клеток и тканей, а также стерильных и интактных растений озволит изучить особенности образования стевиол-гликозидов в ультурах стевии in vitro в сравнительном аспекте, на разных стадиях ифференциации ткани и развития растений.
Получение и изучение культур стевии in vitro актуально также с целью х практического использования в качестве альтернативных источников олучення натуральных подсластителей. Этот аспект особенно важен в зязи с трудностью размножения стевии семенами и высокими ребованиями к условиям культивирования, что ограничивает эзможности выращивания на плантациях.
Цель исследования - изучение особенностей роста и образования гевиол-гликозидов в культурах клеток и растениях стевии in vivo и in vitro, сравнительном аспекте.
Задачи исследования:
получение каллусных и суспензионных культур стевии различног генотипического и эпигенетического происхождения и их морфе физиологическая характеристика;
изучение особенностей каллусогенеза и роста полученных культур;
- определение состава и количественного содержания стевио:г
гликозидов у различных клонов интактных растений, растений in vitro
полученных культур клеток;
- изучение влияния факторов и условий культивирования (углеводно
и минеральное питание, регуляторы роста, температура, свет) на процессі
роста и образования стевиол-гликозидов в культурах клеток и растения
стевии in vitro.
Научная новизна работы. Получен ряд каллусных и суспензионны культур Stevia rebaudiana Bertoni различного генотипического і эпигенетического происхождения и показано наличие у них штаммовоі специфичности. Создана коллекция каллусных культур стевии.
Впервые достаточно полно изучен качественный состав и количес твенное содержание стевиол-гликозидов в культурах стевии in vitro і проведен сравнительный анализ их образования на разных стадия: дифференциации объектов: интактные растения - растения in vitro дедифференцированные каллусные и суспензионные культуры морфогенный каллус - регенерированные in vitro побеги.
Установлено, что качественный состав СГ у растений in vitrc идентичен их спектру интактных растений. Выявлена прямая зависимості содержания стевиол-гликозидов, при культивировании in vitro, от стелем развития растений.
Показано, что дедифференцированные культуры клеток содержат минорные количества СГ, а их состав беднее по сравнению с донорными растениями. При образовании морфогенных структур и формировании побегов процессы образования и накопления гликозидов восстанавливаются. Не выявлено корреляции между количественным содержанием СГ в различных органах донорных растений и полученных культурах клеток.
Изучено влияние факторов культивирования (углеводное и минеральное питание, регуляторы роста, температурные режимы, условия освещения) на рост культур стевии in vitro и содержание стевиол-гликозидов.
оказана возможность физиологической регуляции накопления СГ в /льтуре растений стевии in vitro.
Практическая значимость. Результаты исследований существенно шолняют представления о закономерностях роста и образования -ітерпеновьіх гликозидов в культивируемых клетках и растениях стевии, ^обходимые для практического использования этих культур.
Полученные штаммы культур клеток могут быть использованы в шьнейшей работе с целью изучения регуляции образования СГ и элучения более продуктивных клеточных культур.
Наибольший практический выход на настоящем этапе имеют данные, э физиологической регуляции роста растений и накопления в их органах гевиол-гликозидов при выращивании в условиях биореактора (роллерная ггановка). Крупномасштабное выращивание свободных от болезней астений стевии в биореакторах перспективно для ее массового тонального размножения. Помимо этого, в определенных случаях, оно ожег служить альтернативой получению растительного сырья на лантациях.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены и редставлены на: ежегодных семинарах Отдела биологии клетки и иотехнологии ИФР РАН; Международной научно-практической онференции "Повышение эффективности агропромышленного роизводства в условиях современных форм хозяйствования" (Воронеж, 995); II Международном симпозиуме "Новые и нетрадиционные растения перспективы их практического использования" (Пушино, 1997); IV Международной конференции "Регуляторы роста и развития растений" Москва, 1997); VII Международной конференции "Биология клеток астений in vitro, биотехнология и сохранение генофонда" (Москва, 1997); немирных конгрессах по биологии in vitro (Washington, 1997; Las Vegas, 998, США). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вве-ения, обзора литературы, объектов и методов исследования, результатов и бсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы.
Диссертационная работа изложена на ^^ страницах машинописного екста, содержит,^ рисунков,^таблицы. Список цитируемой литературы ключает^^наименований, из которых /^зарубежные.
Принятые сокращения и обозначения:
Среда МС - среда Мурасиге и Скута [Murashige, Skoog, 1962]); 2,4-Д - 2,< дихлорфеноксиуксусная кислота; НУК - ос-нафтилуксусная кислота; БАП 6-бензиламинопурин; К - кинетин (6-фурфуриламинопурин); ГК гибберелловая кислота; ДГ (СГ) - дитерпеновые стевиол-гликозиды; М сухая масса клеток, г/л; Мс - сырая масса клеток, г/л; S - концентрації сахарозы в среде, г/л; Y - экономический коэффициент по сахарозе; П продуктивность клеток по биомассе, г/л в сут.; С - содержание СГ; 1м индекс роста по сухой биомассе; ТСХ - тонкослойная хроматография ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография.
Похожие диссертации на Особенности процессов роста и образования дитерпеновых стевиол-гликозидов в культурах стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) IN VITRO
