ČASOPIS ČESKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI A SLOVENSKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI

Čes. slov. farm. 2012, 61(6):261-266

Vliv zinečnatých a kademnatých iontů na růst a produkci kumarinů v suspenzní kultuře Angelica archangelica L.

Tomáš Siatka*, Marie Kašparová, Jiřina Spilková
Charles University in Prague, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové, Department of Pharmacognosy

Rostlinná buňka může reagovat na nadbytek těžkých kovů ve svém prostředí různými mechanismy, včetně zvýšené biosyntézy sekundárních metabolitů. V této práci byly testovány zinečnaté (0 až 1500 μM) a kademnaté (0 až 100 μM) ionty jako potenciální elicitory produkce kumarinů v suspenzních kulturách anděliky lékařské. Navíc byla posuzována toxicita obou kovů hodnocením jejich účinku na buněčný růst (charakterizován čerstvou a suchou hmotností biomasy na konci čtrnáctidenní kultivace). Bylo zjištěno, že čerstvá hmotnost nebyla ovlivněna zinkem do koncentrace 150 μM u kultur ve tmě a 300 μM na světle. Potom klesala s rostoucí hladinou zinku. Zinek v koncentraci 1500 μM ji snížil v kulturách rostoucích ve tmě o 54 %, za světla o 24 %. Suchá hmota byla ovlivněna podobným způsobem. Zinek v koncentraci 1500 μM redukoval suchou hmotnost při kultivaci ve tmě o 30 %, na světle o 20 %. Kademnaté ionty neovlivnily čerstvou a suchou hmotnost buněk u kultur ve tmě do koncentrace 10 μM, na světle do 50 μM. Toxické koncentrace kadmia jsou o řád nižší než u zinku. Kadmium v koncentraci 50 μM snížilo čerstvou hmotnost buněk o 66 %, suchou o 59 % v kulturách ve tmě. Kadmium v koncentraci 100 μM redukovalo čerstvou hmotnost buněk o 40 %, suchou o 44 % v kulturách na světle. Zinečnaté ani kademnaté ionty nezvýšily produkci kumarinů.

Klíčová slova: Angelica archangelica L.; suspenzní kultura; růst; kumariny; zinek; kadmium; elicitace; světelné podmínky; sekvenční injekční analýza

Effects of zinc and cadmium ions on cell growth and production of coumarins in cell suspension cultures of Angelica archangelica L.

The plant cell may respond to the excess of heavy metals in its environment by various mechanisms, including enhanced biosynthesis of secondary metabolites. In this study, zinc (0 to 1500 μM) and cadmium ions (0 to 100 μM) were tested as potential elicitors of the production of coumarins in angelica cell suspension cultures. In addition, the toxicity of both metals was assessed by evaluating their effect on cell growth (characterized by fresh and dry biomass at the end of a two-week subculture). It has been found that fresh biomass was not influenced up to zinc concentrations of 150 and 300 μM in the dark-grown and light-grown cultures, resp. Then it declined with an increasing zinc level. Zinc at 1500 μM diminished it by 54% and 24% in the dark-grown and light-grown cultures, resp. Dry biomass was influenced in a similar way. Zinc at 1500 μM reduced dry cell weight by 30% and 20% in cultures in the dark and in the light, resp. Cadmium ions did not affect fresh and dry weights of cells up to concentrations of 10 μM and 50 μM in cultures in the dark and in the light, resp. Toxic concentrations of cadmium are by an order of magnitude lower than those of zinc. Cadmium at 50 μM reduced fresh and dry cell weights by 66% and 59%, resp., in the dark-grown cultures. Cadmium at 100 μM caused a decrease in fresh and dry biomass by 40% and 44%, resp., in the light-grown cultures. Neither zinc nor cadmium improved production of coumarins.

Keywords: Angelica archangelica L.; cell suspension cultures; growth; coumarins; zinc; cadmium; elicitation; light conditions; sequential injection analysis
Grants and funding:

This work was financially supported by the grant of Charles University in Prague SVV 265 004.

Vloženo: 5. říjen 2012; Přijato: 14. listopad 2012; Zveřejněno: 1. červen 2012  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Siatka T, Kašparová M, Spilková J. Vliv zinečnatých a kademnatých iontů na růst a produkci kumarinů v suspenzní kultuře Angelica archangelica L. Čes. slov. farm. 2012;61(6):261-266.
Stáhnout citaci

Reference

  1. Jenkins T., Bovi A., Edwards R. Plants: biofactories for a sustainable future? Phil. Trans. R. Soc. A 2011; 369, 1826-1839. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  2. Dvořáková M., Valterová I., Vaněk T. Monoterpeny v rostlinách. Chem. Listy 2011; 105, 839-845.
  3. Hussain M. S., Fareed S., Ansari S., Rahman M. A., Ahmad I. Z., Saeed M. Current approaches toward production of secondary plant metabolites. J. Pharm. Bioallied. Sci. 2012; 4, 10-20. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  4. Kolewe M. E., Gaurav V., Roberts S. C. Pharmaceutically active natural product synthesis and supply via plant cell culture technology. Mol. Pharmaceut. 2008; 5, 243-256. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  5. 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...
  6. Mithöfer A., Schulze B., Boland W. Biotic and heavy metal stress response in plants: evidence for common signals. FEBS Lett. 2004; 566, 1-5. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  7. Kašparová M., Dušek J. Effect of biotic elicitation on the production of anthraglycosides by the tissue culture of Rheum palmatum L. Čes. slov. Farm. 1999; 48, 132-135.
  8. Zhao J. L., Zhou L. G., Wu J. Y. Effects of biotic and abiotic elicitors on cell growth and tanshinone accumulation in Salvia miltiorrhiza cell cultures. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010; 87, 137-144. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  9. Yendo A. C. A., de Costa F., Gosmann G., Fett-Neto A. G. Production of plant bioactive triterpenoid saponins: elicitation strategies and target genes to improve yields. Mol. Biotechnol. 2010; 46, 94-104. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  10. Bhagwath S. G., Hjortsø M. A. Statistical analysis of elicitation strategies for thiarubrine A production in hairy root cultures of Ambrosia artemisiifolia. J. Biotechnol. 2000; 80, 159-167. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  11. Kombrink E., Hahlbrock K. Dependence of the level of phytoalexin and enzyme-induction by fungal elicitor on the growth stage of Petroselinum crispum cell cultures. Plant Cell Rep. 1985; 4, 277-280. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  12. Möhle B., Heller W., Wellmann E.: UV-induced biosynthesis of quercetin 3-O-ββ-D-glucuronide in dill cell cultures. Phytochemistry 1985; 24, 465-467. Přejít k původnímu zdroji...
  13. Reichling J., Merkel B. Elicitor-induced formation coumarin derivatives in suspension cultures of Pimpinella anisum. Planta Med. 1993; 59, 187-188. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  14. Abe Y., Sawada A., Momose T., Sasaki N., Kawahara N., Kamakura H., Goda Y., Ozeki Y. Structure of an anthocyanin-anthocyanin dimer molecule in anthocyanin-producing cells of a carrot suspension culture. Tetrahedron Lett. 2008; 49, 7330-7333. Přejít k původnímu zdroji...
  15. Staniszewska I., Królicka A., Maliński E., Łojkowska E., Szafranek J. Elicitation of secondary metabolites in in vitro cultures of Ammi majus L. Enzyme Microb. Tech. 2003; 33, 565-568. Přejít k původnímu zdroji...
  16. Koulman A., Kubbinga M. E., Batterman S., Woerdenbag H. J., Pras N., Woolley J. G., Quax W. J. A phytochemical study of lignans in whole plants and cell suspension cultures of Anthriscus sylvestris. Planta Med. 2003; 69, 733-738. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  17. Ishikawa A., Kitamura Y., Ozeki Y., Itoh Y., Yamada A., Watanabe M. Post-stress metabolism involves umbelliferone production in anthocyanin-producing and non-producing cells of Glehnia littoralis suspension cultures. J. Plant Physiol. 2005; 162, 703-710. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  18. 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...
  19. Siatka T., Sklenářová H., Kašparová M., Solich P. Effects of mercury(II) chloride on production of coumarins in Angelica archangelica L. cell suspension cultures. Chem. Listy 2011; 105, 367-370.
  20. Memon A. R., Schröder P. Implications of metal accumulation mechanisms to phytoremediation. Environ. Sci. Pollut. Res. 2009; 16, 162-175. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  21. Yadav S. K. Heavy metals toxicity in plants: An overview on the role of glutathione and phytochelatins in heavy metal stress tolerance of plants. S. Afr. J. Bot. 2010; 76, 167-179. Přejít k původnímu zdroji...
  22. Źróbek-Sokolnik A., Asard H., Górska-Koplińska K., Górecki R. J. Cadmium and zinc-mediated oxidative burst in tobacco BY-2 cell suspension cultures. Acta Physiol. Plant. 2009; 31, 43-49. Přejít k původnímu zdroji...
  23. Padmavathiamma P. K, Li L. Y. Phytoremediation technology: hyper-accumulation metals in plants. Water Air Soil Pollut. 2007; 184, 105-126. Přejít k původnímu zdroji...
  24. Hu Y. T., Ming F., Chen W. W., Yan J. Y., Xu Z. Y., Li G. X., Xu C. Y., Yang J. L., Zheng S. J. TcOPT3, a member of oligopeptide transporters from the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens, is a novel Fe/Zn/Cd/Cu transporter. PLOS one 2012; 7, e38535. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  25. Vera-Estrella R., Miranda-Vergara M. C., Barkla B. J. Zinc tolerance and accumulation in stable cell suspension cultures and in vitro regenerated plants of the emerging model plant Arabidopsis halleri (Brassicaceae). Planta 2009; 229, 977-986. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  26. Li T., Xu Z., Han X., Yang X., Sparks D. L. Characterization of dissolved organic matter in the rhizosphere of hyperaccumulator Sedum alfredii and its effect on the mobility of zinc. Chemosphere 2012; 88, 570-576. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  27. Pan X. W., Shi 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...
  28. Ch B., Rao K., Gandi S., Giri A. Abiotic elicitation of gymnemic acid in the suspension cultures of Gymnema sylvestre. World J. Microbiol. Biotechnol. 2012; 28, 741-747. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  29. Yousefzadi M., Sharifi M., Behmanesh M., Ghasempour A., Moyano E., Palazon J. The effect of light on gene expression and podophyllotoxin biosynthesis in Linum album cell culture. Plant Physiol. Biochem, 2012; 56, 41-46. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  30. Chan L. K., Koay S. S., Boey P. L., Bhatt A. Effects of abiotic stress on biomass and anthocyanin production in cell cultures of Melastoma malabathricum. Biol. Res. 2010; 43, 127-135. Přejít k původnímu zdroji...
  31. Muschitz A., Faugeron C., Morvan H. Response of cultured tomato cells subjected to excess zinc: role of cell wall in zinc compartmentation. Acta Physiol. Plant. 2009; 31, 1197-1204. Přejít k původnímu zdroji...
  32. Savitha B. C., Thimmaraju R., Bhagyalakshmi N., Ravishankar G. A. Different biotic and abiotic elicitors influence betalain production in hairy root cultures of Beta vulgaris in shake-flask and bioreactor. Process Biochem. 2006; 41, 50-60. Přejít k původnímu zdroji...
  33. Trejo-Tapia G., Jimenez-Aparicio A., Rodriguez-Monroy M., De Jesus-Sanchez A., Gutierrez-Lopez G. Influence of cobalt and other microelements on the production of betalains and the growth of suspension cultures of Beta vulgaris. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 2001; 67, 19-23. Přejít k původnímu zdroji...
  34. Chavan S. P., Lokhande V. H., Nitnaware K. M., Nikam T. D. Influence of growth regulators and elicitors on cell growth and α-tocopherol and pigment productions in cell cultures of Carthamus tinctorius L. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2011; 89, 1701-1707. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  35. Lecky R., Hook I., Sheridan H. Enhancement of dihydrosanguinarine production in suspension cultures of Papaver somniferum, I. Medium modifications. J. Nat. Prod. 1992; 55, 1513-1517. Přejít k původnímu zdroji...
  36. Kim O. T., Kim M. Y., Hong M. H., Ahn J. C, Hwang B. Stimulation of asiaticoside accumulation in the whole plant cultures of Centella asiatica (L.) Urban by elicitors. Plant Cell Rep. 2004; 23, 339-344. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  37. Babula P., Ryant P., Adam V., Zehnalek J., Havel L., Kizek R. The role of sulphur in cadmium(II) ions detoxification demonstrated in in vitro model: Dionaea muscipula Ell. Environ. Chem. Lett. 2009; 7, 353-361. Přejít k původnímu zdroji...
  38. Gratão P. L., Pompeu G. B., Capaldi F. R., Vitorello V. A., Lea P. J., Azevedo R. A. Antioxidant response of Nicotiana tabacum cv. Bright Yellow 2 cells to cadmium and nickel stress. Plant Cell Tiss. Organ Cult. 2008; 94, 73-83. Přejít k původnímu zdroji...
  39. Zheng Z., Wu M. Cadmium treatment enhances the production of alkaloid secondary metabolites in Catharanthus roseus. Plant Sci. 2004; 166, 507-514. Přejít k původnímu zdroji...
  40. Balážová A., Blanáriková V., Bilka, F., Bilková A., Kiňová Sepová H. The effect of three different elicitors on sanguinarine production in suspension cultures of a low-morphine variety of the opium poppy (Papaver somniferum L.). Čes. slov. Farm. 2011; 60, 237-340.
  41. Li D. D., Zhou D. M. Acclimation of wheat to low-level cadmium or zinc generates its resistance to cadmium toxicity. Ecotox. Environ. Safe. 2012; 79, 264-271. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  42. Sanaeiostovar A. Khoshgoftarmanesh A. H. Shariatmadari H., Afyuni, M., Schulin R. Combined effect of zinc and cadmium levels on root antioxidative responses in three different zinc-efficient wheat genotypes J. Agron. Crop Sci. 2012; 198, 276-285. Přejít k původnímu zdroji...
  43. Hao X. Z., Zhou D. M., Li D. D., Jiang P. Growth, cadmium and zinc accumulation of ornamental sunflower (Helianthus annuus L.) in contaminated soil with different amendments. Pedoshere 2012; 22, 631-639. Přejít k původnímu zdroji...
  44. Martin S. R., Llugany M., Barcelo J., Poschenrieder C. Cadmium exclusion a key factor in differential Cd-resistance in Thlaspi arvense ecotypes. Biol. Plant. 2012; 56, 729-734. Přejít k původnímu zdroji...
  45. Dhankhar R., Sainger P. A., Sainger M. Phytoextraction of zinc: physiological and molecular mechanism. Soil Sediment Contam. 2012; 21, 115-133. Přejít k původnímu zdroji...
  46. Najmanova J., Neumannova E., Leonhardt T., Zitka O., Kizek R., Macek T., Mackova, M., Kotrba P. Cadmium-induced production of phytochelatins and speciation of intracellular cadmium in organs of Linum usitatissimum seedlings. Ind. Crop Prod. 2012; 36, 536-542. Přejít k původnímu zdroji...
  47. Remans T., Opdenakker K., Guisez Y., Carleer R., Schat H., Vangronsveld J., Cuypers A. Exposure of Arabidopsis thaliana to excess Zn reveals a Zn-specific oxidative stress signature. Environ. Exp. Bot. 2012; 84, 61-71. Přejít k původnímu zdroji...
  48. Verbruggen N., Hermans C., Schat H. Molecular mechanisms of metal hyperaccumulation in plants. New Phytol. 2009; 181, 759-776. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  49. Zenk M. H. Heavy metal detoxification in higher plants - a review. Gene 1996; 179, 21-30. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  50. Rascioa N., Navari-Izzo F. Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting? Plant Sci. 2011; 180, 169-181. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...




Česká a slovenská farmacie

Vážená paní, pane,
upozorňujeme Vás, že webové stránky, na které hodláte vstoupit, nejsou určeny široké veřejnosti, neboť obsahují odborné informace o léčivých přípravcích, včetně reklamních sdělení, vztahující se k léčivým přípravkům. Tyto informace a sdělení jsou určena výhradně odborníkům dle §2a zákona č.40/1995 Sb., tedy osobám oprávněným léčivé přípravky předepisovat nebo vydávat (dále jen odborník).
Vezměte v potaz, že nejste-li odborník, vystavujete se riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob, pokud byste získané informace nesprávně pochopil(a) či interpretoval(a), a to zejména reklamní sdělení, která mohou být součástí těchto stránek, či je využil(a) pro stanovení vlastní diagnózy nebo léčebného postupu, ať už ve vztahu k sobě osobně nebo ve vztahu k dalším osobám.

Prohlašuji:

  1. že jsem se s výše uvedeným poučením seznámil(a),
  2. že jsem odborníkem ve smyslu zákona č.40/1995 Sb. o regulaci reklamy v platném znění a jsem si vědom(a) rizik, kterým by se jiná osoba než odborník vstupem na tyto stránky vystavovala.


Ne

Ano

Pokud vaše prohlášení není pravdivé, upozorňujeme Vás,
že se vystavujete riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob.