Саліцилова кислота як стимулятор фенольного метаболізму у культурах волосистих коренів Ocimum basilicum L.

  • В. В. Алєксейшина ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Україна, 03022, м. Київ, проспект Академіка Глушкова, 2
  • О. В. Булко Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0002-8048-0168
  • Л. Г. Льошина Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0003-1858-2785
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v39.1834
Ключові слова: вторинні метаболіти, еліситація, культура трансформованих коренів, саліцилова кислота, фенольні сполуки, hairy root, Ocimum basilicum

Анотація

Мета. Дослідження впливу саліцилової кислоти як еліситора на накопичення фенольних сполук у культурах трансформованих коренів hairy root двох сортів базиліку (Ocimum basilicum фіолетовий та O. basilicum лимонний). Методи. Насіння базиліку вводили у культуру in vitro після поверхневої стерилізації та культивували на поживному середовищі MС. Культури трансформованих коренів отримували стандартним методом Agrobacterium rhizogenes-опосередкованої трансформації листкових експлантів рослин. Для стимуляції синтезу вторинних метаболітів застосовували еліситацію саліциловою кислотою у концентраціях 100 мкМ, 200 мкМ та 300 мкМ. Вміст фенольних сполук визначали спектрофотометричним методом Фоліна-Деніса. Результати. У ході дослідження було отримано культури трансформованих коренів обох сортів базиліку. Встановлено, що застосування саліцилової кислоти стимулює накопичення фенольних сполук у отриманих культурах. Для фіолетового базиліку максимальний вміст фенолів спостерігався при концентрації 200 мкМ, тоді як для лимонного базиліку – при 100 мкМ саліцилової кислоти. Висновки. Еліситація саліциловою кислотою є ефективним підходом для стимуляції біосинтезу фенольних сполук у культурах трансформованих коренів базиліку. Оптимальна концентрація еліситора залежить від сорту рослини.

Посилання

Bais H. P., Walker T. S., Schweizer H. P., Vivanco J. M. Root-specific elicitation and antimicrobial activity of rosmarinic acid in hairy root cultures of Ocimum basilicum. Plant Physiology and Biochemistry. 2002. Vol. 40, No. 11. P. 983–995. https://doi.org/10.1016/S0981-9428(02)01460-2.

Bhaskar R., Xavier L., Udayakumaran G., Kumar D., Venkatesh R., Nagella P. Biotic elicitors: a boon for the in vitro production of plant secondary metabolites. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2022. Vol. 149, No. 1. P. 7–24. https://doi.org/10.1007/s11240-021-02131-1.

Chen J.-Y., Wen P.-F., Kong W.-F., Pan Q.-H., Zhan J.-C., Li J.-M., Wan S.-B., Huang W.-D. Effect of salicylic acid on phenylpropanoids and phenylalanine ammonia-lyase in harvested grape berries. Postharvest Biology and Technology. 2006. Vol. 40, No. 1. P. 64–72. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2005.12.017.

Gamborg O. L., Miller R. A., Ojima K. Nutrient requirements of suspension cultures of soybean root cells. Experimental Cell Research. 1968. Vol. 50. P. 151–158.

Georgiev M. I., Pavlov A. I., Bley T. Hairy root type plant in vitro systems as sources of bioactive substances. Applied Microbiology and Biotechnology. 2007. Vol. 74, No. 6. P. 1175–1185. https://doi.org/10.1007/s00253-007-0856-5.

Kwon D. Y., Kim Y. B., Kim J. K., Park S. U. Production of rosmarinic acid and correlated gene expression in hairy root cultures of green and purple basil (Ocimum basilicum L.). Preparative Biochemistry and Biotechnology. 2021. Vol. 51, No. 1. P. 35–43. https://doi.org/10.1080/10826068.2020.1789990.

Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Plant Physiology. 1962. Vol. 15, No. 3. P. 473–497.

Pandey H., Pandey P., Singh S., Gupta R., Banerjee S. Production of anti-cancer triterpene (betulinic acid) from callus cultures of different Ocimum species and its elicitation. Protoplasma. 2015. Vol. 252, No. 2. P. 647–655. https://doi.org/10.1007/s00709-014-0711-3.

Pulvirenti L., Ferreri T., Strano T., Zappalà F., Infantino S., Caruso C., Morrone R., D’Antona N., Barbera A. C., Carrubba A., Napoli E. Effects of photoperiod on phytochemical profiles of four Ocimum basilicum genotypes in a hydroponic climate chamber. Frontiers in Agronomy. 2025. Vol. 7. P. 1653993. https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1653993.

Singleton V. L., Orthofer R., Lamuela-Raventós R. M. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocalteu reagent. Methods in Enzymology. 1999. Vol. 299. P. 152–178.

Srivastava S., Conlan X. A., Adholeya A. Chaill D M. Elite hairy roots of Ocimum basilicum as a new source of rosmarinic acid and antioxidants. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2016. Vol. 126. P. 19–32. https://doi.org/10.1007/s11240-016-0973-x.

Srivastava S., Lal R. K., Yadav K., Pant Y., Bawitlung L., Kumar P., Mishra A., Gupta P., Pal A., Rout P. K., Chanotiya C. S. Chemical composition of phenylpropanoid-rich chemotypes of Ocimum basilicum L. and their antimicrobial activities. Industrial Crops and Products. 2022. Vol. 183. P. 114978. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.114978.

Torres R. G., Casanova L., Carvalho J., Marcondes M.C., Costa S. S., Sola-Penna M., Zancan P. Ocimum basilicum but not Ocimum gratissimum presents cytotoxic effects on human breast cancer cell line MCF-7, inducing apoptosis and triggering mTOR/Akt/p70S6K pathway. Journal of Bioenergetics and Biomembranes. 2018. Vol. 50, No. 2. P. 93–105. https://doi.org/10.1007/s10863-018-9750-3.

Vogt T. Phenylpropanoid biosynthesis. Molecular Plant. 2010. Vol. 3, No. 1. P. 2–20. https://doi.org/10.1093/mp/ssp106.

Zhakipbekov K., Turgumbayeva A., Akhelova S., Bekmuratova K., Blinova O., Utegenova G., Shertaeva K., Sadykov N., Tastambek K., Saginbazarova A., Urazgaliyev K., Tulegenova G., Zhalimova Z., Karasova Z. Antimicrobial and other pharmacological properties of Ocimum basilicum (Lamiaceae). Molecules. 2024. Vol. 29, No. 2. P. 388. https://doi.org/10.3390/molecules29020388.