Ενίσχυση της βιοσύνθεσης φαινυλαιθανοειδών γλυκοσιδών σε κυτταρικές καλλιέργειες Cistanche Deserticola από ωσμωτικό στρες

Επικοινωνία:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Τσουν-Τζάο Λιου. Xi-Yu Cheng

ΑφηρημένηΗ επίδραση του οσμωτικού στρες στην κυτταρική ανάπτυξη και στη βιοσύνθεση των φαινυλαιθανοειδών γλυκοσιδίων (PeGs) διερευνήθηκε σε καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματοςCistanche deserticolaYC Ma, ένα φαρμακευτικό φυτό της ερήμου που καλλιεργείται στη δυτική περιοχή της Κίνας. Διάφορες αρχικές συγκεντρώσεις σακχαρόζης επηρέασαν σημαντικά την κυτταρική ανάπτυξη και τη βιοσύνθεση των PeGs στις καλλιέργειες εναιωρήματος και το υψηλότερο ξηρό βάρος και η συσσώρευση PeG έφτασε τα 15,9 gl–1-DW και 20,7 mg g–1-DW αντίστοιχα στην αρχική ωσμωτική στρες 300 mOsm kg–1 όπου η συγκέντρωση σακχαρόζης ήταν 175,3 mM. Η στοιχειομετρική ανάλυση με διαφορετικούς συνδυασμούς σακχαρόζης και μη μεταβολικού σακχάρου (μαννιτόλη) ή μη σακχάρων οσμωτικών παραγόντων (PEG και NaCl) αποκάλυψε ότι το ίδιο το οσμωτικό στρες ήταν ένας σημαντικός παράγοντας για την ενίσχυση της βιοσύνθεσης των PeGs σε καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματοςCistanche deserticola. Η μέγιστη περιεκτικότητα σε PeGs των 26,9 και 23,8 mg g–{4}}DW λήφθηκε μετά από 21 ημέρες στους συνδυασμούς 87,6 mM σακχαρόζης με 164,7 mM μαννιτόλης (303 mOsm kg–1) ή 20 mM PEG αντίστοιχα, που ήταν υψηλότερο από αυτή των κυτταροκαλλιεργειών C. deserticola που αναπτύχθηκαν υπό αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 175,3 mM μετά από 30 ημέρες. Η διεγερμένη συσσώρευση PeGs στις καλλιέργειες αιωρήματος κυττάρων συσχετίστηκε με την αύξηση της δραστηριότητας της λυάσης αμμωνίου φαινυλαλανίνης (PAL) που προκαλείται από το οσμωτικό στρες.

Λέξεις-κλειδιά Cistanche deserticola, Φαρμακευτικό φυτό της ερήμου, Φαινυλαιθανοειδείς γλυκοσίδες, Οσμωτικό στρες, Φαινυλαλανίνη αμμωνία-λυάση

Cistancheσωληνοειδήςέχει πολλά αποτελέσματα, κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα

Εισαγωγή

Cistanche deserticolaΤο YC Ma, ένα πολύτιμο κινέζικο βότανο, παρασιτεί τις ρίζες του Haloxylon ammodendrun και αναπτύσσεται σε ερημικές περιοχές της δυτικής Κίνας. Οι φαινυλαιθανοειδείς γλυκοσίδες (PeGs), τα κύρια βιοενεργά συστατικά που απομονώθηκαν από το C. deserticola, έχουν αξιοσημείωτες δραστηριότητες στη σάρωση των ελεύθερων ριζών, στην ενίσχυση της ανοσίας, στη βελτίωση της σεξουαλικής λειτουργίας κ.λπ. (Zong et al. 1996; Lu 1998; Wang et al. 2001). Λόγω ανεξέλεγκτη εκμετάλλευσης και αξιοποίησης τουCistanche deserticola, ο φυσικός πόρος τουCistanche deserticoο λα ήταν στα όρια της εξάντλησης. Λόγω αυτών των προβλημάτων, η παραγωγή PeGs από καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματος του C. deserticola έχει θεωρηθεί ως μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση για την επίλυση της έλλειψηςCistanche deserticolaφυτικά υλικά (Lu and Mei 2003; Ouyang et al. 2003; Cheng et al. 2005a).

Το οσμωτικό στρες είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την ανάπτυξη, την ανάπτυξη, τη μορφογένεση και το σχηματισμό δευτερογενών μεταβολιτών. Ενισχυμένη παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών από in vitro καλλιέργειες ιστών υπό βέλτιστο οσμωτικό στρες έχει αναφερθεί σε μερικά είδη φαρμακευτικών φυτών (Kim et al. 2001, Wang et al. 1999, Wu et al. 2005). Η σακχαρόζη είναι ένας συνήθης παράγοντας οσμωτικής καταπόνησης που χρησιμοποιείται σε αυτές τις περιπτώσεις και επίσης χρησιμεύει ως ζωτικής σημασίας πηγή άνθρακα και ενέργειας. Επομένως, είναι πολύ δύσκολο να διαχωριστεί η επίδραση του οσμωτικού στρες και ο διατροφικός ρόλος των σακχάρων ως πηγών άνθρακα. Η αύξηση του αρχικού οσμωτικού στρες με μη μεταβολική μαννιτόλη, σορβιτόλη και PEG βελτίωσε επίσης τη συσσώρευση πακλιταξέλης σε κυτταρικές καλλιέργειες Taxus Chinensis, τη συσσώρευση σαπωνίνης και πολυσακχαριτών σε κυτταροκαλλιέργειες Panax notoginseng και τη συσσώρευση ελευθεροσιδών σε καλλιέργεια Eleutherococcus al. et al. 2001· Shohael et al. 2006). Τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι οι επιδράσεις της συγκέντρωσης υδατανθράκων και του οσμωτικού στρες ήταν διαφορετικές ανάλογα με τα φυτικά είδη και τους δευτερογενείς μεταβολίτες.

Ο στόχος της παρούσας μελέτης επικεντρώνεται στις οσμωτικές επιδράσεις της σακχαρόζης, της μαννιτόλης, της PEG και του NaCl στην ανάπτυξη των κυττάρων και στη βιοσύνθεση των PeGs σεCistanche deserticolaκαλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματος. Η δραστηριότητα PAL στις καλλιέργειες εναιωρήματος διερευνήθηκε κάτω από διαφορετικούς συνδυασμούς αρχικών οσμωτικών παραγόντων και συζητείται ο πιθανός μηχανισμός για τη βελτιωμένη συσσώρευση PeGs μέσω της αύξησης του οσμωτικού στρες.

Υλικά και μέθοδοι

Φυτικά υλικά και επαγωγή κάλων

Σπόροι απόCistanche deserticolaΤο YC Ma συλλέχτηκε από περιοχές της ερήμου στην επαρχία Xinjiang της Κίνας και αποθηκεύτηκε στους 4 C πριν από τη χρήση. Η βοτανική ταυτότητα επιβεβαιώθηκε σε σύγκριση με τα πρότυπα αναφοράς στο Ινστιτούτο Βοτανικής, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, ΛΔ Κίνα. Οι σπόροι αποστειρώθηκαν επιφανειακά με εμβάπτιση σε αιθανόλη 70 τοις εκατό για 30 δευτερόλεπτα, στη συνέχεια εμβαπτίστηκαν σε υδατικό διάλυμα 20 τοις εκατό 5,4 τοις εκατό υποχλωριώδους νατρίου σε νερό για 20 λεπτά, ακολουθούμενα από τρεις εκπλύσεις με αποστειρωμένο απεσταγμένο νερό. Οι κάλλοι προκλήθηκαν από τους επιφανειακά αποστειρωμένους σπόρους τουCistanche deserticolaσε μέσο MS (Murashige and Skoog 1962) συμπληρωμένο με 1.0 mg l–1 ναφθαλινοοξικό οξύ (NAA), 2.0 mg l–1 6-βενζυλ αδενίνη ({{7} }BA), 0.25 mg l–{1 2, 4-διχλωροφαινοξυοξικό οξύ (2, 4-D), 6 gl–1 άγαρ (PhytoTechnology LaboratoriesTM, Αναγνωριστικό προϊόντος: A181) και 30 gl–1 σακχαρόζη για 60 ημέρες σε θάλαμο ανάπτυξης στο σκοτάδι στους 25 C. Οι καλλιέργειες τύλου που προκλήθηκαν από τα εκφυτεύματα σπόρων υποκαλλιεργήθηκαν στη συνέχεια στο παραπάνω στερεό μέσο σε ένα διάστημα 30 ημερών (Cheng et al. 2005a).

Εγκατάσταση και συντήρηση καλλιεργειών κυτταρικού εναιωρήματος

Οι καλλιέργειες τύλου εναιωρήματος (3,0 g φρέσκου βάρους) οι οποίες διηθήθηκαν μέσω πλέγματος 1,000 lm και διατηρήθηκαν σε οθόνη πλέγματος 200 lm, υποκαλλιεργήθηκαν σε 500-ml Erlenmeyer φιάλη που περιέχει 100 ml του παραπάνω υγρού μέσου σε περιστροφικό αναδευτήρα στις 110 rpm στους 25 C στο σκοτάδι σε διάστημα υποκαλλιέργειας 18 ημερών. Το ρΗ του μέσου ρυθμίστηκε στο 5,8 με 1 Μ NaOH ή 1 Μ HCl πριν από το αυτόκαυστο. Οι καλλιέργειες τύλου εναιωρήματος που υποκαλλιεργήθηκαν μετά από δέκα φορές χρησιμοποιήθηκαν ως εμβόλιο για την ακόλουθη πειραματική καλλιέργεια σε φιάλη. Όλα τα πειράματα φιάλης διεξήχθησαν σε φιάλες Erlenmeyer των 250 ml που περιείχαν 50 ml υγρού μέσου με 30 g-1 σακχαρόζη και εμβολιάστηκαν με 1,5 g φρέσκου βάρους καλλιεργειών αιωρήματος κυττάρων 18-ημέρας. Αυτές οι φιάλες Erlenmeyer επωάστηκαν σε περιστροφικό αναδευτήρα (110 rpm) στους 25 C στο σκοτάδι.

Πείραμα οσμωτικού στρες

Για τη διερεύνηση της επίδρασης της αρχικής συγκέντρωσης σακχαρόζης σεανάπτυξη κυττάρων και συσσώρευση PeGs,Cistanche deserticolaκαλλιέργειες εναιωρήματος καλλιεργήθηκαν σε μέσο MS με 87,6,175,3 και 262,9 mM σακχαρόζη. Για συνθήκες οσμωτικού στρες,Cistanche deserticolaκαλλιέργειες εναιωρήματος επωάστηκαν σε MSμέσο που περιέχει 87,6 mM σακχαρόζη σε συνδυασμό με164,7 mM μαννιτόλη. Άλλοι οσμωτικοί παράγοντες (PEG 4,000 καιNaCl) προστέθηκαν στο ισοδύναμο της ωσμωτικότητας του87,6 mM σακχαρόζη. Οι οσμωτικές ισοδύναμες συγκεντρώσειςτων οσμωτικών παραγόντων προσδιορίστηκαν πειραματικά ως PEG4,000 20 mM και NaCl 50 mM, αντίστοιχα. Σε όλα τα πειράματα και σε όλες τις τιμές χρησιμοποιήθηκαν τριπλές φιάλεςήταν ο μέσος όρος των τριπλών φιαλών ± SD.

Ανάλυση

Cistanche deserticolaκαλλιεργημένα κύτταρα υπό διάφορες οσμωτικές καταπονήσεις παρατηρήθηκαν με μικροσκόπιο φωτός Nikon AFX-DX (Nikon, Ιαπωνία) υπό μεγεθύνσεις 400·. Η ωσμωτικότητα του μέσου καλλιέργειας μετρήθηκε με ένα οσμόμετρο πίεσης ατμών (Fiske One-Ten Osmometer, ΜΑ, ΗΠΑ). Για τον προσδιορισμό του νωπού βάρους (FW), τοCistanche deserticolaΤα κύτταρα πιέστηκαν απαλά σε διηθητικό χαρτί για να απομακρυνθεί η περίσσεια νερού και ζυγίστηκαν. Στη συνέχεια, τα κύτταρα ξηράνθηκαν σε φούρνο στους 60°C για 24 ώρες και καταγράφηκε το ξηρό βάρος (DW). Η συγκέντρωση υπολειπόμενου σακχάρου προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας φαινόλη και πυκνό θειικό οξύ, χρησιμοποιώντας γλυκόζη ως πρότυπο (Dubois et al. 1956).

Τα PeG εκχυλίστηκαν από τα αποξηραμένα κύτταρα με μεθανόλη για 15 λεπτά στους 60 C σε υδατόλουτρο υπερήχων (KQ2200, Shanghai Cany Precision Instrument Co., Ltd, China) με συχνότητα 40 kHz και ισχύ 100 W. Το διήθημα συμπυκνώθηκε και το υπόλειμμα διαλύθηκε σε απεσταγμένο νερό και στη συνέχεια πέρασε μέσω μιας στήλης μακροδικτυωτής ρητίνης (AB-8, χημικό προϊόν του Πανεπιστημίου Nankai, Tianjin, Κίνα). Το έκλουσμα μεθανόλης συλλέχθηκε και η συνολική περιεκτικότητα σε PeGs προσδιορίστηκε στα 333 nm χρησιμοποιώντας εχινακοσίδη ως πρότυπο (Du and Liu 1993a, Du et al. 1993b).

Η βιωσιμότητα των κυττάρων υπολογίστηκε με μείωση 2, 3, 5-τριφαινυλοτετραζολίου χλωριδίου (TTC) (Steponkus and Lanphear 1967). Ο δείκτης βιωσιμότητας ορίζεται ως η απορρόφηση που μετράται ανά γραμμάριο φρέσκου ιστού. Ο προσδιορισμός της δραστηριότητας του PAL βασίστηκε στη μέθοδο των Koukol και Conn (1961). Μία μονάδα της δραστηριότητας PAL (U) ορίζεται ως η ποσότητα της διακύμανσης της απορρόφησης του 0.01.

Αποτελέσματα και συζήτηση

Επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης σακχαρόζης στην κυτταρική ανάπτυξη και τη βιοσύνθεση των PeGs σε καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματοςCistanche deserticola.Η απάντηση τουCistanche deserticolaΟι καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματος μέχρι την αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης μεταξύ 87,6 και 262,9 mM δοκιμάστηκαν. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, τα κύτταρα αναπτύχθηκαν και συσσώρευσαν PeG γρήγορα σε χαμηλή αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 87,6 mm, και η κυτταρική ανάπτυξη και η συσσώρευση PeG καταστέλλονταν προφανώς σε υψηλή αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 262,9 mM. Η αναλογία φρέσκου βάρους προς ξηρό βάρος μειώθηκε όταν η αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης αυξήθηκε από 87,6 από 262,9 mM (τα δεδομένα δεν παρουσιάζονται). Το μέγιστο ξηρό βάρος 15,9 gl–1 και η περιεκτικότητα σε PeGs 20,7 mg g–1-DW λήφθηκαν την 30η ημέρα σε αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 175,3 mM εκ των οποίων η ωσμωτικότητα ήταν περίπου 300 mOsm kg–1. Υπό μικροσκοπική παρατήρηση, τα κυτταρικά τοιχώματα διαχωρίστηκαν από το κυτταρόπλασμά τους με την υψηλότερη οσμωτική καταπόνηση των 388 mOsm kg–1, όπου η αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης ήταν 262,9 mM (Εικ. 2) και το υψηλότερο οσμωτικό στρες μπορεί να διαταράξει το μεταβολισμό των κυττάρων και να οδηγήσει σε σοβαρή καταστολή της ανάπτυξης και μείωση της βιοσύνθεσης PeGs. Παρόμοιο φαινόμενο παρατηρήθηκε επίσης σε καλλιέργειες εναιωρήματος κυτταρικών καλλιεργειών εναιωρήματος T. Chinensis και η βέλτιστη συγκέντρωση σακχαρόζης για παραγωγή πακλιταξέλης ήταν 175,3 mM (Kim et al. 2001). Ωστόσο, μια αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 204,5 mM ήταν ευεργετική για την ανάπτυξη κυτταροκαλλιεργειών Ε. sessiliflorus. Μια υψηλότερη συγκέντρωση σακχαρόζης 262,9 mM ενίσχυσε τη βιοσύνθεση των ελευθεροσιδών, της φαινόλης και των φλαβονοειδών στις καλλιέργειες Eleutherococcus (Shohael et al. 2006). Είναι σαφές ότι η αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης είναι σημαντική για την ανάπτυξη και τη συσσώρευση δευτερογενών μεταβολιτών στις καλλιέργειες φυτικών κυττάρων και η επίδρασή της σχετίζεται με μια συγκεκριμένη κυτταρική σειρά.

Επίδραση διαφορετικών οσμωτικών παραγόντων στην κυτταρική ανάπτυξη και τη βιοσύνθεση των PeGs σε καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματος του C. deserticola

Να κατανοήσουν τον οσμωτικό ρόλο της μεταβολικής σακχαρόζης και άλλων μη μεταβολικών χημικών υποστρωμάτων στη βιοσύνθεση των PeGs σε καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματοςCistanche deserticola, διεξήχθη μια σειρά πειραμάτων χρησιμοποιώντας σακχαρόζη σε συνδυασμό με τους μη μεταβολικούς οσμωτικούς παράγοντες (μαννιτόλη, PEG και NaCl). Σε αυτά τα πειράματα, 164,7 mM μαννιτόλη, 20 mM PEG και 50 mM NaCl προστέθηκαν στο μέσο που περιείχε 87,6 mM σακχαρόζη και έγινε η αρχική οσμωτικότητα περίπου 300 mOsm kg–1, η οποία ήταν μια ισοδύναμη οσμωτική κατάσταση συγκρίσιμη με το μέσο με mM 17. σακχαρόζη.

Όπως φαίνεται στο Σχ. 3α, β, η προσθήκη μαννιτόλης (μη μεταβολικός οσμωτικός παράγοντας σακχάρου) και PEG (μη διαπερατός οσμωτικός παράγοντας) ανέστειλε ελαφρώς τον ρυθμό ανάπτυξης των κυττάρων αλλά ενίσχυσε σημαντικά τη βιοσύνθεση των PeGs στοCistanche deserticolaκαλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματος. Η μέγιστη περιεκτικότητα σε PeGs των 26,9 και 23,8 mg g–1-DW λήφθηκαν, αντίστοιχα, την ημέρα 21 όταν τα κύτταρα αναπτύχθηκαν σε συνδυασμούς 87,6 mM σακχαρόζης είτε με 164,7 mM μαννιτόλης (303 mOsm kg–1) είτε 20 mM PEG (299 mOsm kg–1). Τα ποσά των PeGs ήταν υψηλότερα από αυτά τουCistanche deserticolaκυτταροκαλλιέργειες που αναπτύχθηκαν σε υγρό μέσο MS με αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 175,3 mM την ημέρα 30. Η ζάχαρη καταναλώθηκε σταδιακά κατά τη διάρκεια τουCistanche deserticolaκαλλιέργεια κυττάρων, και στη συνέχεια το οσμωτικό στρες που προκαλείται από το σάκχαρο μειώθηκε ανάλογα (Εικ. 3c, d). Το ωσμωτικό στρες του υγρού μέσου με αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 175,3 mM έπεσε από 280 σε 110 mOsm kg–1 όταν τα PeGs στις κυτταρικές καλλιέργειες άρχισαν να συσσωρεύονται την ημέρα 9 και έφτασαν στο μέγιστο την ημέρα 30 (δεδομένα δεν παρουσιάζονται). Οι μη μεταβολικοί οσμωτικοί παράγοντες (μαννιτόλη και PEG) δεν καταναλώθηκαν κατά τη διάρκεια της κυτταρικής καλλιέργειας, επιτρέποντας τη διατήρηση της οσμωτικής καταπόνησης του υγρού μέσου μεταξύ 200 και 280 mOsm kg–1, μια οσμωτική πίεση ευνοϊκή για τη βιοσύνθεση των PeGs. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το ίδιο το οσμωτικό στρες έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ενίσχυση της βιοσύνθεσης των PeGs στοCistanche deserticolaκαλλιέργειες κυττάρων.

Η προσθήκη NaCl αναφέρθηκε ότι βελτιώνει τη βιοσύνθεση των αλκαλοειδών ινδόλης και της σαπωνίνης αντίστοιχα σε κυτταροκαλλιέργειες Catharanthus roseus και Panax ginseng (Smith et al. 1987; Wu et al. 2005), αλλά η θεραπεία του NaCl κατέστειλε την κυτταρική ανάπτυξη του T. Chinen ενώ δεν έδειξε διαφορά στη βιοσύνθεση της palitaxel (Kim et al. 2001). Επομένως, απαιτείται λεπτομερής έρευνα για κάθε περίπτωση. Η προσθήκη ενός οσμωτικού ισοδυνάμου 50 mM NaCl κατέστειλε την κυτταρική ανάπτυξη και τη βιοσύνθεση των PeGs. Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να οφείλεται στη διαπερατή φύση του NaCl, η οποία δεν είναι ευεργετική για τις κυτταρικές καλλιέργειες αυτού του είδους φυτών της ερήμου, το οποίο μπορεί να ανεχθεί πολύ καλά το στρες της ξηρασίας.

Εικ. 3 Επίδραση των συνδυασμών σακχαρόζης και άλλων μη μεταβολικών οσμωτικών παραγόντων στην κυτταρική ανάπτυξη (α), τη συσσώρευση PeGs (β), την κατανάλωση ζάχαρης (γ) και την αλλαγή του οσμωτικού στρες (δ) κατά τη διάρκεια του κυττάρου C. deserticola Πολιτισμός. Οι τιμές είναι οι μέσοι όροι των τριπλών φιαλών ± SD

Επίδραση διαφορετικών οσμωτικών παραγόντων στη βιωσιμότητα των κυττάρων και τη δραστηριότητα PAL σε καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματος Cistanche deserticola

Σε προηγούμενες μελέτες μας (Cheng et al. 2005b, 2006), η προσθήκη διεγέρτη διέγειρε δραματικά τη βιοσύνθεση των PeGs σεCistanche deserticolaκυτταρικές καλλιέργειες και η διέγερση συσχετίστηκε με αυξημένη δραστηριότητα του PAL, του πρώτου βασικού ενζύμου στη βιοσύνθεση των PeGs (Hahlbrock and Grisebach 1979). Όπως φαίνεται στο Σχ. 4, η προσθήκη μη μεταβολικής μαννιτόλης 164,7 mM ή 20 mM PEG σε υγρό μέσο MS που περιέχει 87,6 mM σακχαρόζη μείωσε ελαφρά τη βιωσιμότητα των κυττάρων, αλλά ενίσχυσε σημαντικά τη δραστηριότητα PAL που ήταν υψηλότερη από εκείνη που προκλήθηκε από μια αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 175,3 mM. Η ενισχυμένη συσσώρευση PeGs σεCistanche deserticolaΟι καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματος σχετίζονταν με την αύξηση της δραστηριότητας PAL που διεγείρεται από το ίδιο το οσμωτικό στρες. Μια αρχική συγκέντρωση σακχαρόζης 175,3 mM σε υγρό μέσο MS προκάλεσε μείωση στη βιωσιμότητα των κυττάρων σε 15 ημέρες και ανέστειλε τη δραστηριότητα PAL σε 21 ημέρες. Μετά από μια περίοδο κατανάλωσης ζάχαρης από την καλλιέργειαCistanche deserticolaκυτταρικές καλλιέργειες, τόσο η κυτταρική βιωσιμότητα όσο και η δραστηριότητα PAL των καλλιεργημένων κυττάρων αυξήθηκαν και έφτασαν στο μέγιστο την ημέρα 24 και την ημέρα 30, αντίστοιχα. Ενισχυμένη δραστηριότητα PAL από οσμωτικό στρες παρατηρήθηκε επίσης ότι βελτιώνει τη βιοσύνθεση της σαπωνίνης σε κυτταρικές καλλιέργειες P. ginseng και τη συσσώρευση αλκαλοειδών σε καλλιεργημένα κύτταρα C. roseus (Godoy-Hernandez et al. 2000· Wu et al. 2005). Ωστόσο, η προσθήκη διαπερατού NaCl σε υγρό μέσο MS που περιέχει 87,6 mM σακχαρόζη μείωσε τη βιωσιμότητα των κυττάρων και ανέστειλε τη δραστηριότητα PAL κατά τη διάρκεια ολόκληρης της περιόδου καλλιέργειας. Ως αποτέλεσμα, τόσο η κυτταρική ανάπτυξη όσο και η βιοσύνθεση των PeGs κατεστάλησαν προφανώς.

Εικ. 4 Παραλλαγή της κυτταρικής βιωσιμότητας (α) και της δραστηριότητας PAL (β) σε κυτταρικές καλλιέργειες C. deserticola υπό διαφορετικό οσμωτικό στρες κατά τη διάρκεια τηςCistanche deserticolaκυτταρικής καλλιέργειας. Οι τιμές είναι οι μέσοι όροι των τριπλών φιαλών ± SD

Cistanche deserticolaείναι ένα είδος της ερήμου και η έρευνα ενός είδους της ερήμου in vitro κυτταροκαλλιέργειες παρουσίασε νέες προκλήσεις και ευκαιρίες για την κατανόηση της φυσιολογίας των φυτών και των οικολογικών προσαρμογών. Σε αυτή τη μελέτη, αναπτύξαμε ένα σύστημα με τη δυνατότητα να μελετήσουμε ένα μονοπάτι βιοσύνθεσης μεταγωγής σήματος που προκαλείται από οσμωτική πίεση και το σύστημα παρείχε τη βάση για μεγάλης κλίμακας παραγωγή PeGs χρησιμοποιώντας τοCistanche deserticolaκυτταροκαλλιέργειες μέσω μιας νέας στρατηγικής που ρυθμίζεται από το οσμωτικό στρες.

Ευχαριστίες

Οι συγγραφείς αναγνωρίζουν την οικονομική υποστήριξη από το Ερευνητικό Πρόγραμμα Καινοτομίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών.

Από: «Ενίσχυση της βιοσύνθεσης των φαινυλαιθανοειδών γλυκοσιδίων σε κυτταρικές καλλιέργειες του Cistanche deserticola με οσμωτικό στρες» από τον Chun-Zhao Liu. Xi-Yu Cheng

---Plant Cell Rep (2008) 27:357–362 DOI 10.1007/s00299-007-0443-3

βιβλιογραφικές αναφορές

Cheng XY, Wei T, Guo B, Ni W, Liu CZ (2005a)Cistanche deserticolaΚαλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματος: Βιοσύνθεση γλυκοζιτών φαινυλαιθανοειδών και αντιοξειδωτική δράση. Process Biochem 40:3119-3124
Cheng XY, Guo B, Zhou HY, Ni W, Liu CZ (2005b) Η επαναλαμβανόμενη πρόκληση ενισχύει τη συσσώρευση γλυκοζιτών φαινυλαιθανοειδών σε καλλιέργειες κυτταρικού εναιωρήματοςCistanche deserticola. Biochem Eng J 24:203–207
Cheng XY, Zhou HY, Cui X, Ni W, Liu CZ (2006) Βελτίωση της βιοσύνθεσης φαινυλαιθανοειδών γλυκοζιτών σε καλλιέργειες αιωρήματος κυττάρων Cistanche deserticola με διεγέρτη χιτοζάνης. J Biotech 121:253-260
Du NS, Liu JL (1993a) Προσδιορισμός φαινυλαιθανοειδών γλυκοσιδών σεCistanche deserticolaμε φασματοφωτομετρία μακροδικτυωτής ρητίνης. Nat Prod Res Dev 5:30–33
Du NS, Wang H, Yi YH (1993b) Απομόνωση και ταυτοποίηση φαινυλαιθανοειδών γλυκοσιδίων απόCistanche deserticola. Nat Prod Res Dev 5:5–8
Dubois M, Gilles KA, Hamilton JK (1956) Χρωματομετρικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό της ζάχαρης και των σχετικών ουσιών. Anal Chem 28:350-357

Godoy-Hernandez GC, Vazquez-Flota FA, Loyola-Vargas VM (2000) Η έκθεση στο τρανς-κινναμικό οξύ των κυττάρων Catharanthus roseus με οσμωτική πίεση που καλλιεργούνται σε βιοαντιδραστήρα 14-l αυξάνει τη συσσώρευση αλκαλοειδών. Biotechnol Lett 22:921–925
Hahlbrock K, Grisebach H (1979) Enzymic controls in the biosynthesis of ligin and flavonoids. Ann Rev Plant Physiol 30:105–130
Kim SI, Choi HK, Kim JH (2001) Επίδραση της οσμωτικής πίεσης στην παραγωγή πακλιταξέλης σε κυτταροκαλλιέργειες εναιωρήματος του Taxus Chinensis. Enzyme Microb Tech 28:202-209
Koukol J, Conn EE (1961) The metabolism of aromatic and properties of the phenylalanine deaminase of Hordeum vulgare. J Biol Chem 236:2692-2698
Lu MC (1998) Μελέτες για την καταπραϋντική επίδραση τουCistanche deserticola.J Ethnopharmacol 59:161-165

Lu CT, Mei XG (2003) Βελτίωση της παραγωγής φαινυλαιθανοειδών γλυκοσιδών από έναν διεγέρτη μυκήτων σε καλλιέργεια κυτταρικού εναιωρήματοςCistanche deserticola. Biotechnol Lett 25:1437–1439
Murashige T, Skoog F (1962) Ένα αναθεωρημένο μέσο για ταχεία ανάπτυξη και βιοδοκιμές με καλλιέργειες ιστού καπνού. Plant Physiol 15:473-497
Ouyang J, Wang XD, Zhao B, Yuan XF, Wang YC (2003) Επίδραση των στοιχείων σπάνιων γαιών στην ανάπτυξηCistanche deserticolaτων κυττάρων και την παραγωγή φαινυλαιθανοειδών γλυκοσιδών. J Biotechnol 102:129-134
Shohael AM, Hakrabarty D, Ali MB, Yu KW, Hahn EJ, Lee HL, Paek KY (2006) Ενίσχυση της παραγωγής ελευθεροσιδίων σε εμβρυογενείς καλλιέργειες Eleutherococcus sessiliflorus σε απόκριση στο οσμωτικό στρες που προκαλείται από σακχαρόζη. Process Biochem 41:512-518
Smith JL, Smart NJ, Kurd WGW, Misawa M (1987) Η χρήση οργανικών και ανόργανων ενώσεων για την αύξηση της συσσώρευσης αλκαλοειδών ινδόλης σε καλλιέργειες αιωρήματος κυττάρων Catharanthus roseus (L.) Don. J Exp Bot 38:1507–1511
Steponkus PL, Lanphear FO (1967) Βελτίωση της μεθόδου χλωριούχου τριφαινυλτετραζολίου για τον προσδιορισμό της ψυχικής βλάβης. Plant Physiol 42:1423–1426Wang HQ, Wu JT, Zhong JJ (1999) Σημαντική βελτίωση της παραγωγής ταξανίου σε καλλιέργειες εναιωρήματος του Taxus Chinensis με τη στρατηγική διατροφής με σακχαρόζη. Process Biochem 35:479-483
Wang XW, Jiang XY, Wu LY, Wang XF (2001) Scavenging effect of glycosides ofCistanche deserticolaσχετικά με τις ελεύθερες ρίζες και την προστασία του από βλάβη του DNA που προκαλείται in vitro. Chin Pharm J 36:29–31
Wu JY, Wong K, Ho KP, Zhou LG (2005) Ενίσχυση της παραγωγής σαπωνίνης στην κυτταρική καλλιέργεια Panax ginseng με οσμωτικό στρες και διατροφή με θρεπτικά συστατικά. Enzyme Microb Technol 36:133-138
Zhang YH, Zhong JJ, Yu JT (1995) Επίδραση οσμωτικής πίεσης στην κυτταρική ανάπτυξη και παραγωγή σαπωνίνης και πολυσακχαρίτη Ginseng σε καλλιέργειες εναιωρήματος Panax Notoginseng. Biotechnol Lett 17:1347–1350
Zong GZ, He W, Wu GL, Chen LH (1996) Συγκρίσεις μεταξύCistanche deserticolaYC Ma και Cistanche tubulosa (Scheak) Ασκούν ορισμένες φαρμακολογικές δραστηριότητες. Tradit Chin Med J 21:436–438