Молекулярно-генетичний аналіз штаму К-27М культури тканин Rauvolfia serpentina з використанням ділянки ВТС1-ВТС2 генів 35S рРНК

  • І. О. Андрєєв Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-3706-8514
  • І. І. Конвалюк Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0003-2283-6063
  • В. М. Мельник Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-0084-3142
  • М. В. Гуменюк
  • В. А. Кунах Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-9418-3172
DOI: https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.22.1-2.1685
Ключові слова: Rauvolfia serpentina Benth. ex Kurz, культура тканин рослин, молекулярно-генетичні маркери, гени 35S рибосомної РНК, внутрішній транскрибований спейсер

Анотація

У відділі генетики клітинних популяцій ІМБГ НАНУ отримано гормононезалежний штам культивованих тканин Rauvolfia serpentina К-27М, який є цінним продуцентом індолінових алкалоїдів. Штам істотно відрізняється за складом та вмістом алкалоїдів від інтактних рослин R. serpentina. Водночас, відсутні однозначні дані про рослинний матеріал, використаний для його отримання. Метою роботи було встановити видову приналежність культури тканин штаму К-27М на основі молекулярно-генетичного аналізу ділянки ВТС1-5,8S-ВТС2 генів 35S рибосомної РНК (рДНК). Методи. Полімеразна ланцюгова реакція, клонування, сиквенування, філогенетичний аналіз. Результати. Ділянку ВТС1-5,8S-ВТС2 35S рДНК штаму К-27М ампліфікували методом ПЛР із використанням специфічних праймерів. Отримано кілька клонів, два з яких використали для сиквенування. Сиквеновані клони відрізнялися за довжиною внаслідок двох делецій в одному з них, а також за нуклеотидною послідовністю. Наявність делеції в ділянці гена 18S рРНК та численних однонуклеотидних замін в ділянках генів 18S та 5,8S рРНК у одного з клонів може свідчити про нефункціональність варіанта гена 35S рРНК, з якого він був ампліфікований. Філогенетичний аналіз, проведений із використанням 26 послідовностей ділянки ВТС1-5,8S-ВТС2 7 видів роду Rauvolfia, знайдених у GenBank, показав групування клонів, отриманих з штаму К-27М, в окремий кластер разом з іншими зразками R. serpentina. Висновки. На основі молекулярно-генетичного аналізу ділянки ВТС1-5,8S-ВТС2 35S рДНК встановлено приналежність культури тканин штаму К-27М до виду Rauvolfia serpentina.

Посилання

Camacho C., Coulouris G., Avagyan V., Ma N., Papadopoulos J., Bealer K., Madden T.L. BLAST+: architecture and applications. BMC Bioinformatics. 2009. Vol. 10(1). P. 421. doi: 10.1186/1471-2105-10-421.

Deshmukh S.R., Ashrit D.S., Patil B.A. Extraction and evaluation of indole alkaloids from Rauwolfia serpentina for their antimicrobial and antiproliferative activities. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 2012. Vol. 4(Suppl. 5). P. 329–334.

Kovaleva T.A., Shamina Z.B., Butenko R.G. Cytological study of tissue culture of rauvolfia (Rauwolfia serpentina Benth.). Genetica. 1968. Vol. 4(15). P. 5–13. [In Russian].

Kumari R., Rathi B., Rani A., Tiwari S.M., Bhatnagar S. Rauvolfia serpentina L. Benth. ex Kurz.: Phytochemical, pharmacological and therapeutic aspects. International Journal of Pharmaceutical Sciences Review and Research. 2013. Vol. 23(2). P. 348–355.

Kunakh V.A. Biotechnology of medicinal plants. Genetic, physiological and biochemical basis. Kyiv: Logos, 2005. 730 p. [In Ukrainian].

Kunakh V.A., Konvalyuk I.I., Mozhylevska L.P., Bieda O.A., Twardovska M.O., Andreev I.O., Yarmolyuk S.M. Comprehensive study of hormone-independent highly productive strain of Rauvolfia serpentina tissue culture as a source of indole alkaloids. Biopolymers and Cell. 2023. Vol. 39(4). P. 283–298. doi: 10.7124/bc.000AA7.

Letsiou S., Madesis P., Vasdekis E., Montemurro C., Grigoriou M.E., Skavdis G., Moussis V., Koutelidakis A.E., Tzakos A.G. DNA Barcoding as a Plant Identification Method. Applied Sciences. 2024. Vol. 14(4). P. 1415. doi: 10.3390/app14041415.

Mishchenko A.M., Andreev I.O. Selection and optimization of the method for DNA isolation and purification from Corylus species for PCR analysis. Faktori eksperimental’noi evolucii organizmiv. 2023. Vol. 32. P. 53–58. doi: 10.7124/FEEO.v32.1535.

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. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.

Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M., Varlamov A., Vaskin Y., Efremov I., German Grehov O.G., Kandrov D., Rasputin K., Syabro M., Tleukenov T. Unipro UGENE: A unified bioinformatics toolkit. Bioinformatics. 2012. Vol. 28(8). P. 1166–1167. doi: 10.1093/BIOINFORMATICS/BTS091.

Singh M., Kaur R., Rajput R., Mathur G. Evaluating the therapeutic efficiency and drug targeting ability of alkaloids present in Rauwolfia serpentina. International Journal of Green Pharmacy (IJGP). 2017. Vol. 11(03). P. 132. doi: 10.22377/IJGP.V11I03.1116.

Trifinopoulos J., Nguyen L.-T., von Haeseler A., Minh B.Q. W-IQ-TREE: a fast online phylogenetic tool for maximum likelihood analysis. Nucleic Acids Research. 2016. Vol. 44(W1). P. W232–W235. doi: 10.1093/nar/gkw256.

Vollosovich N.E., Vollosovich A.G., Kovaleva T.A., Shamina Z.B., Butenko R.G. Tissue culture strains of Rauwolfia serpentina Benth. and their productivity. Rastitel’nyye resursy. 1976. Vol. 12(4). P. 578–583. [In Russian].