Исследователи определили, как сделать чай еще полезнее

Биологи выяснили, как можно усилить антибактериальные и противовоспалительные свойства чая. Для этого они исследовали действие света на состав и содержание фенольных соединений в каллусной культуре камелии китайской.



Каллусной культурой в биотехнологии называют потерявшие свою специализацию клетки, способные дать начало целому растению. Исследование показало, что количество фенольных соединений в каллусной культуре* камелии китайской зависит от воздействия света.

«Чай из листьев камелии китайской популярен во всем мире. Его ежедневное потребление благотворно влияет на здоровье человека благодаря наличию таких биологически активных соединений, как алкалоиды, терпеноиды и фенолы. Наше исследование показало, что рост каллусной культуры камелии китайской на свету или в темноте не влияет на состав фенольных соединений, но по-разному влияет на их содержание. В каллусе, выращенном на свету, содержание флаванолов почти в два раза выше, чем в темноте», — сообщил доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории атомарно-молекулярной биорегуляции и селекции Всероссийского научно-исследовательского института лекарственных и ароматических растений Владимир Осипов.

Как известно, свет является одним из факторов внешней среды, стимулирующих биосинтез и накопление разных классов фенольных соединений в растениях, в том числе в камелии китайской. Ученые уже охарактеризовали 19 фенольных соединений. Для этого они применили метод ультраэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с матричным фотодиодным детектором и масс-спектрометрией высокого разрешения.



Многие из этих соединений обладают антибактериальными, антиоксидантными, противовоспалительными, противоопухолевыми и антимутагенными свойствами. Кроме того, они способны оказывать положительный эффект при диабете, повышенном артериальном давлении и при сердечно-сосудистых заболеваниях.



Работа проводилась при поддержке Минобрнауки России учеными Всероссийского научно-исследовательского института лекарственных и ароматических растений и Института физиологии растений имени К. Тимирязева.

Источник

*

В биотехнологии каллусом называют дедифференцированные (потерявшие специализацию) клетки, являющиеся тотипотентными и способными поэтому дать начало целому растению. Являются объектом клеточной инженерии. В биологии растений каллусом называют также клетки, образующиеся на раневой поверхности растения в виде опробковевающей ткани, которая возникает в результате деления пограничных с раной клеток.

Каллусная ткань способствует зарастанию ран, срастанию прививок и т. д.

Исследования проводились на выращивании каллуса, образовавшегося из изолированной ткани сердцевины стебля табака на питательной среде (Ф. Скуг и К. Миллер). Было показано, что клетки каллуса в стерильной культуре через определённое время прекращают деление. Деление клеток возобновляло вещество кинетин, не найденное в растениях. Однако в растениях были найдены близкие химические соединения — цитокинины.

Было показано, что виды растений, представляющие все основные группы наземных растений, способны образовывать каллус в культуре тканей. Каллюсная культура клеток обычно поддерживается на гелевой среде. Среда для индукции каллуса состоит из агара и смеси макро- и микроэлементов для данного типа клеток. Существует несколько типов смесей базальных солей, используемых в культуре тканей растений, но наиболее заметными из них являются модифицированная среда Мурасиге и Скуга, среда Уайта и среда для древесных растений. Также предоставляются витамины для ускорения роста, такие как витамины Gamborg B5. Для растительных клеток особенно важно обогащение азотом, фосфором и калием. Каллус растений обычно происходит из соматических тканей. Ткани, используемые для инициации образования каллуса, зависят от вида растений и от того, какие ткани доступны для культивирования эксплантов. Клетки, дающие начало каллюсу и соматическим зародышам, обычно быстро делятся или являются частично недифференцированными, такими как меристематическая ткань. Однако у люцерны Medicago truncatula каллюс и соматические зародыши происходят из мезофилла. клеток, подвергающихся дедифференцировке. Растительные гормоны используются для инициации роста каллуса. После образования каллуса можно изменить концентрацию гормонов в среде, чтобы сместить развитие от каллуса к корнеобразованию, росту побегов или соматическому эмбриогенезу. Затем каллюсные ткани подвергаются дальнейшему клеточному росту и дифференцировке, образуя соответствующие зачатки органов. Затем полностью развитые органы можно использовать для регенерации новых зрелых растений.

Конкретные соотношения ауксина и цитокинина в культуральной среде растительной ткани приводят к неорганизованной растущей и делящейся массе каллусных клеток. Каллусные культуры часто классифицируются как компактные или рыхлые. Компактные мозоли, как правило, зеленые и прочные, в то время как рыхлые мозоли имеют цвет от белого до кремово-желтого, легко распадаются и могут быть использованы для создания культур клеточных суспензий и соматических эмбрионов. У кукурузы эти два типа каллюса обозначаются как тип I (плотный) и тип II (рыхлый). Каллус может непосредственно подвергаться прямому органогенезу и/или эмбриогенезу, когда клетки образуют совершенно новое растение.

Каллус может побуреть и погибнуть во время культивирования, в основном из-за окисления фенольных соединений. В каллусных клетках Jatropha curcas небольшие организованные каллусные клетки становятся дезорганизованными и различаются по размеру после того, как происходит потемнение. Потемнение также было связано с окислением и фенольными соединениями как в тканях эксплантата, так и в секрете эксплантата. Предположительно, у риса условия, благоприятные для индукции щиткового мозоли, также вызывают некроз.

Клетки каллюса не обязательно генетически однородны, потому что каллюс часто образуется из структурной ткани, а не из отдельных клеток. Тем не менее, клетки каллюса часто считаются достаточно похожими для проведения стандартного научного анализа, как если бы они проводились на одном объекте. Например, в эксперименте половина мозоли подвергается обработке в качестве экспериментальной группы, а другая половина подвергается аналогичной, но неактивной обработке в качестве контрольной группы.

Каллюсы растений, полученные из многих различных типов клеток, могут дифференцироваться в целое растение, процесс, называемый регенерацией, путем добавления растительных гормонов в культуральную среду. Эта способность известна как тотипотентность. Классический эксперимент, проведенный Фольке Скугом и Карлосом О. Миллером на табачной сердцевине, используемой в качестве исходного эксплантата, показывает, что добавление в культуральную среду различных соотношений ауксина к концентрации цитокинина вызывает образование корней – с более высоким соотношением ауксина к цитокинину укоренение (ризогенез), применение равных количеств обоих гормонов стимулирует дальнейший рост каллуса, а увеличение соотношения ауксина и цитокинина в пользу цитокинина приводит к развитию побегов. Регенерация целого растения из одной клетки позволяет исследователям- трансгенетикам получать целые растения, у которых есть копия трансгена в каждой клетке. Регенерация всего растения, которое имеет несколько генетически трансформированных клеток и несколько нетрансформированных клеток, дает химеру. В общем, химеры бесполезны для генетических исследований или сельскохозяйственных применений.

Гены могут быть вставлены в клетки каллуса с помощью биолистической бомбардировки, также известной как генная пушка, или Agrobacterium tumefaciens. Клетки, получившие интересующий ген, затем могут быть выделены в целые растения с использованием комбинации растительных гормонов. Восстановленные целые растения можно использовать для экспериментального определения функции (функций) генов или для улучшения характеристик культурных растений для современного сельского хозяйства.

Каллус особенно полезен при микроразмножении, где его можно использовать для выращивания генетически идентичных копий растений с желаемыми характеристиками. Для повышения урожайности, эффективности и выживаемости эксплантов при микроразмножении особое внимание уделяется оптимизации протокола микроразмножения. Например, использование эксплантатов, состоящих из клеток с низкой тотипотентностью, может продлить время, необходимое для получения каллуса достаточного размера, увеличивая общую продолжительность эксперимента. Точно так же различные виды растений и типы эксплантатов нуждаются в специфических растительных гормонах для индукции каллюса и последующего органогенеза или эмбриогенеза – для образования и роста каллусов кукурузы ауксин 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-D) превосходил 1-нафталинуксусную кислоту. кислота (НУК) или индол-3-уксусной кислоты (ИУК), в то время как развитие каллуса тормозилось у эксплантов чернослива после применения ауксина Индол-3-масляная кислота (ИМК), но не ИУК.

Анри-Луи Дюамель дю Монсо исследовал реакцию заживления ран у вязов и первым сообщил об образовании мозолей на живых растениях.

В 1908 году Э. Ф. Саймону удалось получить каллюс из стеблей тополя, которые также давали корни и почки. Первые сообщения об индукции каллюса in vitro поступили от трех независимых исследователей в 1939 году. P. White индуцировал каллюс, полученный из развивающихся опухолевых прокамбиальных тканей гибрида Nicotiana glauca, которые не требовали гормональных добавок. Gautheret и Nobecourt смогли сохранить каллусные культуры моркови, используя добавки гормона ауксина.

В каллусе, выращенном на свету, содержание флаванолов почти в два раза выше, чем в темноте», — сообщил доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории атомарно-молекулярной биорегуляции и селекции Всероссийского научно-исследовательского института лекарственных и ароматических растений Владимир Осипов

В огороде — бузина, а в Киеве, — дядька. Каким боком содержание флавонолов в каллусе коррелирует с содержанием флавонолов в листьях из которых собственно и готовят чай? Из представленного материала такой вывод даже не просматривается.
Справочно:
Путь от каллуса до готовых к сбору листочков, начинается с этих базовых этапов