Čes. slov. farm. 2010, 59(3):112-116
Vliv chloridu hlinitého na buněčný růst a produkci kumarinů v suspenzní kultuře Angelica archangelica L.
- Charles University in Prague, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové, Department of Pharmacognosy
Elicitace rostlinných buněk v kultuře představuje užitečný biotechnologický nástroj pro zvýšení produkce sekundárních metabolitů. V této práci byl sledován vliv různých koncentrací chloridu hlinitého (1, 10, 50, 100, 500, 1000 μM) jako potenciálního elicitoru produkce kumarinů v suspenzní kultuře anděliky lékařské. Byla posuzována také toxicita hlinitých iontů pro kulturu hodnocením jejich účinku na buněčný růst (charakterizován čerstvou a suchou hmotností biomasy na konci čtrnáctidenní kultivace). Kultury byly kultivovány ve tmě a na světle. Čerstvá hmotnost nebyla chloridem hlinitým v koncentraci 1 až 1000 μM signifikantně ovlivněna. Suchá hmotnost byla snížena asi o 10 % při koncentraci chloridu hlinitého 1000 μM. Produkce kumarinů byla chloridem hlinitým ovlivněna v závislosti na světelných podmínkách. V kulturách kultivovaných ve tmě zvyšovaly hlinité ionty množství kumarinů v médiu od koncentrace 10 μM, v buňkách od koncentrace 50 μM. Obsah kumarinů rostl se zvyšující se hladinou hlinitých iontů. Nejlepší výsledky byly dosaženy s koncentrací 1000 μM chloridu hlinitého. Obsah kumarinů byl ve srovnání s kontrolní kulturou zvýšen o 33 % v médiu a o 24 % v buňkách. Naproti tomu v kulturách kultivovaných na světle chlorid hlinitý produkci kumarinů nezvýšil. Jeho vyšší koncentrace tvorbu kumarinů v těchto kulturách ještě snížily.
Klíčová slova: Angelica archangelica L.; suspenzní kultura; růst; kumariny; hliník; elicitace; světelné podmínky; sekvenční injekční analýza
Effects of aluminium chloride on cell growth and production of coumarins in cell suspension cultures of Angelica archangelica L.
Elicitation of plant cells in culture represents a useful biotechnological tool to improve the production of secondary metabolites. In this study, aluminium chloride at various concentrations (1, 10, 50, 100, 500, and 1000 μM) was tested as a potential elicitor of the production of coumarins in angelica cell suspension cultures. In addition, the toxicity of aluminium ions for the culture was assessed by evaluating their effect on cell growth (characterized by fresh and dry biomass at the end of a two-week subculture). Cultures were cultured in the dark or in the light. Fresh biomass was not affected significantly in the presence of aluminium chloride at concentrations from 1 to 1000 μM. Dry biomass was reduced by about 10% at an aluminium concentration of 1000 μM. Production of coumarins was influenced by aluminium chloride depending on light conditions. In the dark-grown cultures, aluminium ions from a concentration of 10 and 50 μM enhanced accumulation of coumarins in the medium and cells, respectively. The contents of coumarins rose with an increasing aluminium level. The best results were achieved with 1000 μM aluminium chloride. The amounts of coumarins were increased by 33% in the medium and 24% in the cells as compared with control cultures. On the other hand, production of coumarins was not improved by aluminium chloride in the light-grown cultures. Moreover, higher aluminium concentrations lowered formation of coumarins in these cultures.
Keywords: Angelica archangelica L.; cell suspension cultures; growth; coumarins; aluminium; elicitation; light conditions; sequential injection analysis
Grants and funding:
This work was supported by the grants MSM 0021620822 and SVV-2010-261-002.Address for correspondence:
Vloženo: 24. květen 2010; Přijato: 14. červen 2010; Zveřejněno: 1. březen 2010 Zobrazit citaci
Reference
- Zhao, J, Davis, L. C., Verpoorte, R.: Elicitor signal transduction leading to production of plant secondary metabolites. Biotechnol. Adv., 2005; 23, 283-333.
Přejít k původnímu zdroji... 
Přejít na PubMed... - Roberts, S. C.: Production and engineering of terpenoids in plant cell culture. Nat. Chem. Biol., 2007; 3, 387-395. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Weathers, P. J., Towler, M. J., Xu, J.: Bench to batch: advances in plant cell culture for producing useful products. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2010; 85, 1339-1351. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Kolewe, M. E., Gaurav, V., Roberts, S. C.: Pharmaceutically active natural product synthesis and supply via plant cell culture technology. Mol. Pharm., 2008; 5, 243-256. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Vasconsuelo, A., Boland, R.: Molecular aspects of the early stages of elicitation of secondary metabolites in plants. Plant Sci., 2007; 172, 861-875. Přejít k původnímu zdroji...
- Bednarek, P., Osbourn, A.: Plant-microbe interactions: chemical diversity in plant defense. Science, 2009; 324, 746-748. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Rai, V., Mehrotra, S.: Chromium-induced changes in ultramorphology and secondary metabolites of Phyllanthus amarus Schum & Thonn. - an hepatoprotective plant. Environ. Monit. Assess., 2008; 147, 307-315. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Mandal, S., Mitra, A.: Reinforcement of cell wall in roots of Lycopersicon esculentum through induction of phenolic compounds and lignin by elicitors. Physiol. Mol. Plant Pathol., 2007; 71, 201-209. Přejít k původnímu zdroji...
- Pauwels, L., Inzé, D., Goossens, A.: Jasmonate-inducible gene: what does it mean? Trends Plant Sci., 2009; 14, 87-91. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Ferri, M., Tassoni, A., Franceschetti, M., Righetti, L., Naldrett, M. J., Bagni, N.: Chitosan treatment induces changes of protein expression profile and stilbene distribution in Vitis vinifera cell suspensions. Proteomics, 2009; 9, 610-624. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Kašparová, M., Siatka, T., Dušek, J.: Production of isoflavonoids in the Trifolium pratense L. suspension culture. Čes. slov. Farm., 2009; 58, 67-70.
- Pan, X.-W., Shy, Y.-Y., Liu, X., Gao, X., Lu, Y.-T.: Influence of inorganic microelements on the production of camptothecin with suspension cultures of Camptotheca acuminata. Plant Growth Regul., 2004; 44, 59-63. Přejít k původnímu zdroji...
- Siatka, T., Kašparová, M.: Effects of auxins on growth and scopoletin accumulation in cell suspension cultures of Angelica archangelica L. Čes. slov. Farm., 2008; 57, 17-20.
- Murashige, T., Skoog, F.: A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant., 1962; 15, 473-497. Přejít k původnímu zdroji...
- Paseková, H., Polášek, M., Solich, P.: Sequential injection analysis. Chem. Listy, 1999; 93, 354-359.
- Rout, G. R., Samantaray, S., Das, P.: Aluminium toxicity in plants: a review. Agronomie, 2001; 21, 3-21. Přejít k původnímu zdroji...
- Ma, J. F., Ryan, P. R., Delhaize, E.: Aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids. Trends Plant Sci., 2001; 6, 273-278. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Ramírez-Benítez, J. E., Chee-González, L., Hernandez-Sotomayor, S. M. T.: Aluminium induces changes in organic acids metabolism in Coffea arabica suspension cells with differential Al-tolerance. J. Inorg. Biochem., 2008; 102, 1631-1637. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Zheng, S. J., Yang, J. L.: Target sites of aluminum phytotoxicity. Biol. Plant., 2005; 49, 321-331. Přejít k původnímu zdroji...
- Chang, Y.-C., Yamamoto, Y., Matsumoto, H.: Accumulation of aluminium in the cell wall pectin in cultured tobacco (Nicotiana tabacum L.) cells treated with a combination of aluminium and iron. Plant Cell Environ., 1999; 22, 1009-1017. Přejít k původnímu zdroji...
- Poschenrieder, C., Gunsé, B., Corrales, I., Barceló, J.: A glance into aluminum toxicity and resistance in plants. Sci. Total Environ., 2008; 400, 356-368. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Barceló, J., Poschenrieder, C.: Fast root growth responses, root exudates, and internal detoxification as clues to the mechanisms of aluminium toxicity and resistance: a review. Environ. Exp. Bot., 2002; 48, 75-92. Přejít k původnímu zdroji...
- Tolrą, R. P., Poschenrieder, C., Luppi, B., Barceló, J.: Aluminium-induced changes in the profiles of both organic acids and phenolic substances underlie Al tolerance in Rumex acetosa L. Environ. Exp. Bot., 2005; 54, 231-238. Přejít k původnímu zdroji...
- López-Laredo, A. R., Ramírez-Flores, F. D., Sepúlveda-Jiménez, G., Trejo-Tapia, G.: Comparison of metabolite levels in callus of Tecoma stans (L.) Juss. ex Kunth. cultured in photoperiod and darkness. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant, 2009; 45, 550-558. Přejít k původnímu zdroji...
- Sachan, N., Rogers, D. T., Yun, K.-Y., Littleton, J. M., Falcone, D. L.: Reactive oxygen species regulate alkaloid metabolism in undifferentiated N. tabacum cells. Plant Cell Rep., 2010; 29, 437-448. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
- Feuchta, W., Treuttera, D., Bengschb, E., Polsterc, J.: Effects of watersoluble boron and aluminium compounds on the synthesis of flavanols in grape vine callus. Z. Naturforsch., 1999; 54c, 942-945. Přejít k původnímu zdroji...
- Piletsch, M., Charlwood, B. V.: Accumulation of diterpenoids in cell and root-organ cultures of Jatropha species. J. Plant Physiol., 1997; 150, 37-45. Přejít k původnímu zdroji...
- Siatka, T., Kašparová, M.: Effects of vanadium compounds on the growth and production of coumarins in the suspension culture of Angelica archangelica L. Čes. slov. Farm., 2007; 56, 230-234.
- Ohlsson, A. B., Berglund, T.: Effects of high MnSO4 levels on cardenolide accumulation by Digitalis lanata tissue cultures in light and darkness. J. Plant Physiol., 1989; 135, 505-507. Přejít k původnímu zdroji...