Каллусная культура аралии сердцевидной (Aralia cordata Thunb.): получение, подбор условий культивирования, индукция соматического эмбриогенеза

Введение. Клеточные технологии широко распространены в различных областях биологии, биотехнологии и сельского хозяйства. Аралия сердцевидная (Aralia cordata Thunb.) – многолетнее травянистое растение, внесенное в Красную книгу Российской Федерации. Препараты на основе сырья аралии обладают ценными видами фармакологической активности и широко используются в восточной медицине. Серьезным препятствием для возобновления естественных популяций является наличие у семян растения периода морфофизиологического покоя. Ограниченность природного ареала и выраженная биологическая активность делает аралию сердцевидную перспективным объектом для введения в культуру in vitro.

Цель. Целью работы являлось получение жизнеспособной каллусной культуры аралии сердцевидной, изучение условий индукции соматического эмбриогенеза.

Материалы и методы. В качестве первичного экспланта были использованы части листа растения, культивируемого в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова РАН. Части листа стерилизовали в 2%-м растворе бензалкония хлорида в течение 5 минут, индукцию каллусогенеза осуществляли на среде Мурасиге – Скуга. С целью длительного пассивирования были изучены среды различного состава. Индукцию соматического эмбриогенеза проводили на средах с высоким содержанием ауксинов. Спиртовые извлечения из интактного растения и каллусных культур анализировали методом ВЭТСХ с использованием системы HPTLC PRO SYSTEM (CAMAG AG, Швейцария).

Результаты и обсуждение. Спустя две недели культивирования на поверхности эксплантов наблюдали образования первичного каллуса. Наиболее подходящей средой для длительного поддержания культур была признана среда Линсмайера – Скуга с уменьшенным количеством сахарозы (20 г/л). Были получены эмбриоидные структуры аралии сердцевидной. Качественный анализ извлечений показал, что каллусные культуры накапливают тритерпеновые гликозиды, их состав приближен к таковому у интактного растения.

Заключение. Был получен жизнеспособный штамм каллусной культуры аралии сердцевидной, установлена питательная среда для длительного культивирования культур. Были получены соматические эмбриоиды. Предварительное фитохимическое исследование показало, что состав химических компонентов каллусов приближен к составу интактного растения.

1. Решетников В. Н., Спиридович Е. В., Носов А. М. Биотехнология растений и перспективы ее развития. Физиология растений и генетика. 2014;46(1):3–18.

2. Шустов М. В., Швецов А. Н., Ершова А. А., Джанаева В. В. Растения, занесенные в Красную книгу России, в экспозиции флоры Дальнего Востока ГБС РАН. Биологическое разнообразие и интродукция растений. 2021;1:242–246. DOI: 10.24412/cl-36598-2021-1-242-246.

3. Jeong S.-I., Yun Y.-H., Kim, S.-M., Yoon K.-H., Kim K.-J. Antimicrobial activity of continentalic acid from Aralia cordata against Enterococcus strains. International Journal of Oral Biology. 2008;33(4):213–216.

4. Kim M. O., Lee S. H., Seo J. H., Kim I. S., Han A. R., Moon D. O., Cho S., Cui L., Kim J., Lee H. S. Aralia cordata Inhibits Triacylglycerol Biosynthesis in HepG2 Cells. Journal of Medicinal Food. 2013;16(12):1108–1114. DOI: 10.1089/jmf.2012.2636.

5. Okuyama E., Nishimura S., Yamazaki M. Analgesic principles from Aralia cordata Thunb. Chemical and pharmaceutical bulletin. 1991;39(2):405–407.

6. Kim T. D., Lee J. Y., Cho B. J., Park T. W., Kim C. J. The analgesic and anti-inflammatory effects of 7-oxosandaracopimaric acid isolated from the roots of Aralia cordata. Archives of Pharmacal Research. 2010;33(4):509–514. DOI: 10.1007/s12272-010-0403-2.

7. Clement J. A., Clement E. The medicinal chemistry of genus Aralia. Current topics in medicinal chemistry. 2014;14(24):2783–2801. DOI: 10.2174/1568026615666141208110021.

8. Xu Y., Liu J., Zeng Y., Jin S., Liu W., Li Z., Qin X., Bai Y. Traditional uses, phytochemistry, pharmacology, toxicity and quality control of medicinal genus Aralia: A review. Journal of Ethnopharmacology. 2022;284:114671. DOI: 10.1016/j.jep.2021.114671.

9. Шмарова А. А., Пивоварова Н. С., Абросимова О. Н. Риск-ориентированный подход при получении и анализе свойств суспензионных культур клеток шлемника байкальского. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(3):47–56. DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-3-47-56.

10. Ветчинкина Е. М., Ширнина И. В., Ширнин С. Ю., Молканова О. И. Сохранение редких видов растений в генетических коллекциях in vitro. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2012;7:109–118.

11. Некрасова Д. А., Повыдыш М. Н., Пивоварова Н. С., Гончаров М. Ю. Перспективы получения и исследования клеточных культур видов рода аралия (Aralia ssp.). Вопросы обеспечения качества лекарственных средств. 2022;4(38):55–72. DOI: 10.34907/JPQAI.2022.94.43.008.

12. Пивоварова Н. С., Шебитченко Т. С., Абросимова О. Н. Получение каллусной культуры шалфея лекарственного (Salvia officinalis L.) и ее характеристика. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(4): 40–46. DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-4-40-46.

13. Lee K.-S., Lee J.-C., Soh W.-Y. High frequency plant regeneration from Aralia cordata somatic embryos. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2002;68:241–246. DOI: 10.1023/A:1013989707725.

14. Dai J.-L., Tan X., Zhan Y.-G., Zhang Y.-Q., Xiao S., Gao Y., Xu D.-W., Wang T., Wang X.-C., You X.-L. Rapid and repetitive plant regeneration of Aralia elata Seem. via somatic embryogenesis. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2011;104(1):125–130. DOI: 10.1007/s11240-010-9801-x.