RU2394100C2 - Method for obtaining alkaloids - Google Patents

Method for obtaining alkaloids Download PDF

Info

Publication number
RU2394100C2
RU2394100C2 RU2008132520/13A RU2008132520A RU2394100C2 RU 2394100 C2 RU2394100 C2 RU 2394100C2 RU 2008132520/13 A RU2008132520/13 A RU 2008132520/13A RU 2008132520 A RU2008132520 A RU 2008132520A RU 2394100 C2 RU2394100 C2 RU 2394100C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melafen
alkaloids
culture
tissue culture
accumulation
Prior art date
Application number
RU2008132520/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008132520A (en
Inventor
Регина Юрьевна Козлова (RU)
Регина Юрьевна Козлова
Саитгарей Галяувич Фаттахов (RU)
Саитгарей Галяувич Фаттахов
Владимир Савич Резник (RU)
Владимир Савич Резник
Александр Иванович Коновалов (RU)
Александр Иванович Коновалов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт органической и физической химии им.А.Е.Арбузова Казанского научного центра РАН (ИОФХ им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт органической и физической химии им.А.Е.Арбузова Казанского научного центра РАН (ИОФХ им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт органической и физической химии им.А.Е.Арбузова Казанского научного центра РАН (ИОФХ им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН)
Priority to RU2008132520/13A priority Critical patent/RU2394100C2/en
Publication of RU2008132520A publication Critical patent/RU2008132520A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2394100C2 publication Critical patent/RU2394100C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: method involves growing tissue culture Rauwolfia serpentina Benth (Rauwolfia serpentina) K-27 strain in a nutrient medium of given composition in the presence of melaphen (melamine salt of bis (hydroxymethyl) phosphinic acid) of 10-17 passages at a concentration of melaphen 1·10-3 g/l. After that received tissue culture Rauwolfia serpentina Benth is transplanted to the nutrient medium of the same composition but containing very small concentrations of melaphen 1·10-10-1·10-15 g/l, mainly at 1·10-13 g/l and is grown in this medium for a passage not more than 50 days.
EFFECT: increase in the accumulation of alkaloids.
3 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу накопления фармакологически ценных алкалоидов аймалина и йохимбина при выращивании культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. (раувольфии змеиной).The invention relates to the field of biotechnology, and in particular to a method for the accumulation of pharmacologically valuable alkaloids of aymalin and yohimbine when growing a tissue culture of Rauwolfia serpentina Benth. (Rauwolfia serpentine).

Исходная культура ткани Rauwolfia serpentina Benth. получена в 1964 году Р.Г.Бутенко (Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука, 1964, с.272). Однако она характеризовалась низким содержанием алкалоидов. В результате направленного мутагенеза и оптимизации состава питательной среды был получен штамм К-27 (Каталог. Всесоюзная коллекция клеточных культур. Л.: Наука, 1991), превосходящий интактное растение по уровню накопления алкалоидов в 2 раза. Этот штамм рассматривается как основной источник промышленного получения индольных алкалоидов, в том числе и аймалина.The initial tissue culture of Rauwolfia serpentina Benth. received in 1964 R.G. Butenko (Butenko R.G. Culture of isolated tissues and physiology of plant morphogenesis. M: Nauka, 1964, p. 272). However, it was characterized by low alkaloids. As a result of directed mutagenesis and optimization of the composition of the nutrient medium, strain K-27 was obtained (Catalog. All-Union Collection of Cell Cultures. L .: Nauka, 1991), which exceeded the intact plant by 2 times the accumulation of alkaloids. This strain is considered as the main source of industrial production of indole alkaloids, including aymalin.

Культивирование штамма К-27 осуществляется на специальной питательной среде, состав которой разработан в лаборатории культур клеток и растений Ленинградского химико-фармацевтического института (Воллосович А.Г., Николаева Л.А., Пучинина Т.Н., Позднякова Н.Н. Питательная среда для выращивания культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. - продуцента алкалоидов. А.С. № 679625, СССР, кл. С12К 9/00, заявл. 3.05.77, опубл. в БИ 15.08.79, № 30).The cultivation of strain K-27 is carried out on a special nutrient medium, the composition of which was developed in the laboratory of cell and plant cultures of the Leningrad Chemical-Pharmaceutical Institute (Vollosovich A.G., Nikolaeva L.A., Puchinina T.N., Pozdnyakova N.N. Nutrient medium for the cultivation of tissue culture Rauwolfia serpentina Benth. - producer of alkaloids. A.S. No. 679625, USSR, cl. C12K 9/00, decl. 3.05.77, publ.

Пик синтеза алкалоидов штаммом К-27 культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. при пересеве на 38-40 сутки приходится на 65 сутки роста, при более раннем или более позднем пересеве - смещается на 75-85 сутки (Каухова И.Е. Теоретические и экспериментальные основы разработки эффективных ресурсосберегающих технологий лекарственных средств растительного происхождения // автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора фармацевтических наук, Санкт-Петербург, 2007).Peak of synthesis of alkaloids by strain K-27 tissue culture Rauwolfia serpentina Benth. when reseeding for 38-40 days, it falls on 65 days of growth, in case of earlier or later reseeding, it shifts by 75-85 days (Kaukhova I.E. Theoretical and experimental foundations of developing effective resource-saving technologies of herbal medicines // abstract of dissertation on Doctor of Pharmaceutical Sciences, St. Petersburg, 2007).

Известно, что для увеличения выхода биомассы и алкалоидов использовались различные химические добавки, в том числе фитогормоны. Добавление в среду для выращивания культуры ткани ауксинов, гиббереллинов и цитокининов не влияет на прирост биомассы, но резко ингибирует накопление алкалоидов (Березнеговская Л.Н. Метаболизм вторичных азотистых соединений в изолированной культуре ткани растений. Томск. Изд. Томского ун-та, 1978; Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука, 1964, с.272; Воллосович А.Г. Культура изолированных тканей и клеток растений. М.: Наука, 1970, с.234-235; Vollosovich F. Highlights Mod. Biochemie: Proc.14. th. int. Congr. Biochem. Prague., 10-15 July 1988 Vol.2, Utrecht-tokyo 1989).It is known that various chemical additives, including phytohormones, were used to increase the yield of biomass and alkaloids. The addition of auxins, gibberellins, and cytokinins to the tissue culture medium does not affect biomass growth, but sharply inhibits the accumulation of alkaloids (Bereznegovskaya L.N. Metabolism of secondary nitrogen compounds in an isolated plant tissue culture. Tomsk. Publishing House Tomsk University, 1978; Butenko RG Culture of isolated tissues and physiology of plant morphogenesis. M: Nauka, 1964, p. 272; Vollosovich AG, Culture of isolated tissues and plant cells. M: Nauka, 1970, p. 234-235; Vollosovich F. Highlights Mod. Biochemie: Proc. 14 th. Int. Congr. Biochem. Prague. 10-15 July 1988 Vol. 2, Utrecht-tokyo 198 9).

В то же время показано (Чечеткин И.Р., Неуструева С.Н., Сиянова Н.С., Винтер В.Г. Стимуляция образования алкалоидов в культуре ткани Rauwolfia serpentina Benth. под действием экстремальных факторов. Всероссийское совещание. Лесохимия и органический синтез. Тезисы докладов. Сыктывкар, 1998), что при внесении в питательную среду 113,5 мкМ (3·10-2 г/л) в течение 1 пассажа абсцизовой кислоты, обладающей свойствами дефолианта и ингибитора роста многих культур (Мельников Н.Н. Пестициды. М.: Химия, 1987, с.144), приводит к увеличению синтеза аймалина на 80% по сравнению с контролем. Однако недостатком абсцизовой кислоты является ее дороговизна, поскольку она получается фотохимическим окислением витамина А (Муромцева Г.С. и др. Гормоны растений гиббериллины. М.: Наука, 1973, 270 с.; Муромцева Г.С. и др. Регуляторы роста растений. М.: Колос, 1979, 246 с.).At the same time, it was shown (Chechetkin I.R., Neustrueva S.N., Siyanova N.S., Winter V.G. Stimulation of the formation of alkaloids in tissue culture Rauwolfia serpentina Benth. Under the influence of extreme factors. All-Russian meeting. Forest chemistry and organic synthesis Abstracts of reports (Syktyvkar, 1998) that when 113.5 μM (3 · 10 -2 g / l) is introduced into the nutrient medium for 1 passage of abscisic acid possessing the properties of a defoliant and growth inhibitor of many cultures (N. Melnikov . Pesticides. M: Chemistry, 1987, p. 144), leads to an increase in the synthesis of aymalin by 80% compared with the control m However, the disadvantage of abscisic acid is its high cost, since it is obtained by the photochemical oxidation of vitamin A (Muromtseva G.S. et al. Plant hormones gibberillins. M .: Nauka, 1973, 270 pp .; Muromtseva G.S. et al. Plant growth regulators M.: Kolos, 1979, 246 p.).

Заслуживают внимания данные, приведенные в источнике (Жегалова И.В., Сиянова Н.С., Неуструева С.Н., Винтер В.Г. Стимуляция рибонуклеазой Bacillus Intermedius роста и накопления индолиновых алкалоидов в каллусной культуре Rauwolfia serpentina Benth. Растительные ресурсы, вып.2, 1995). Стимуляция и накопление в ней индолиновых алкалоидов (аймалина) достигалось за счет добавления в питательную среду рибонуклеазы Bacillus Intermedius (биназы) в количестве 1·10-4 г/л. Фермент не является регулятором роста, его биологический эффект связан с ассоциативными свойствами фермента с мембранными структурами нуклеотидной природы. Эффект стимуляции прироста биомассы составляет 61%, а накопление алкалоидов - 82-121%. Однако при длительном пассировании прирост биомассы падал с 22-го пассажа до 16%, а к 27-му пассажу - ниже контрольного, а эффект стимуляции образования алкалоидов составлял 103 и 69% соответственно. При этом дороговизна выделения и очистки фермента увеличивает стоимость получаемого продукта.Noteworthy are the data provided in the source (Zhegalova I.V., Siyanova N.S., Neustrueva S.N., Winter V.G. Stimulation of the growth and accumulation of indoline alkaloids in the callus culture of Rauwolfia serpentina Benth by ribonuclease Bacillus Intermedius. Plant resources, issue 2, 1995). Stimulation and accumulation of indoline alkaloids (aymalin) in it was achieved by adding 1 · 10 -4 g / l of Bacillus Intermedius ribonuclease (binase) to the nutrient medium. The enzyme is not a growth regulator; its biological effect is associated with the associative properties of the enzyme with membrane structures of a nucleotide nature. The effect of stimulating the growth of biomass is 61%, and the accumulation of alkaloids is 82-121%. However, with prolonged passage, the biomass increase fell from the 22nd passage to 16%, and by the 27th passage it was lower than the control, and the effect of stimulating the formation of alkaloids was 103 and 69%, respectively. Moreover, the high cost of isolation and purification of the enzyme increases the cost of the resulting product.

Описано также, что для повышения продуктивности культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. был использован малотоксичный синтетический регулятор роста растений Мелафен (меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты) (RU 2158735 С1, 10.11.2000).It is also described that to increase the productivity of tissue culture Rauwolfia serpentina Benth. a low-toxic synthetic plant growth regulator Melafen (melamine salt of bis (oxymethyl) phosphinic acid) was used (RU 2158735 C1, 10.11.2000).

Известно, что мелафен при внесении в течение 1 пассажа в концентрациях 1·10-3-1·10-6 г/л оказывает стимулирующее действие на накопление аймалиновых алкалоидов культурой ткани Rauwolfia serpentina Benth., которое было максимальным при концентрациях мелафена 1·10-3-1·10-4 г/л питательной среды. При концентрации 10-4 г/л на 80 сутки прирост аймалиновых алкалоидов относительно контроля составил 60%. (RU 2174555 С1, 10.10.2001). Оптимальной концентрацией мелафена, стимулирующей накопление как аймалиновых, так и суммарного количества алкалоидов, является 1·10-3 г/л, а оптимальным временем снятия биомассы при применении мелафена в 1 пассаже являются 60 сутки роста культуры. При этом прирост синтеза аймалиновых алкалоидов при концентрации мелафена относительно контроля составил 80%, суммы алкалоидов 85%, что отвечает содержанию алкалоидов соответственно 1,3 и 3,8% от воздушно-сухой биомассы.It is known that when applied for 1 passage at concentrations of 1 · 10 -3 -1 · 10 · 6 g / l, melafen has a stimulating effect on the accumulation of aminal alkaloids by tissue culture of Rauwolfia serpentina Benth., Which was maximal at melafen concentrations of 1 · 10 - 3 -1 · 10 -4 g / l of culture medium. At a concentration of 10 -4 g / l on day 80, the growth of amimalic alkaloids relative to the control was 60%. (RU 2174555 C1, 10/10/2001). The optimal concentration of melafen, stimulating the accumulation of both amimalins and the total amount of alkaloids, is 1 · 10 -3 g / l, and the optimal time for removing biomass when using melafen in passage 1 is 60 days of culture growth. At the same time, the increase in the synthesis of aimalin alkaloids at a concentration of melafen relative to the control was 80%, the amount of alkaloids was 85%, which corresponds to the alkaloids content of 1.3 and 3.8% of air-dry biomass, respectively.

Способ, описанный в данном источнике, является наиболее близким к заявляемому решению и выбран за прототип.The method described in this source is the closest to the claimed solution and is selected as the prototype.

Задачей предлагаемого изобретения является новый способ получения алкалоидов, расширяющий ассортимент известных способов их получения.The objective of the invention is a new method for producing alkaloids, expanding the range of known methods for their preparation.

Задача решается заявляемым способом получения алкалоидов, включающим культивирование ткани Rauwolfia serpentina Benth. штамм К-27 на питательной среде заданного состава в присутствии мелафена (меламиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты) с последующим накоплением целевого продукта, при этом культуру ткани Rauwolfia serpentina Benth. штамм К-27 на питательной среде в присутствии мелафена культивируют длительное время - выращивают 10-17 пассажей при концентрации мелафена 1·10-3 г/л, затем пересаживают на питательную среду того же состава со сверхмалыми концентрациями мелафена 1·10-10-1·10-15 г/л, преимущественно 1·10-13 г/л, и выращивают в течение 1 пассажа.The problem is solved by the claimed method of producing alkaloids, including the cultivation of tissue Rauwolfia serpentina Benth. strain K-27 on a nutrient medium of a given composition in the presence of melafen (melamine salt of bis (hydroxymethyl) phosphinic acid), followed by the accumulation of the target product, with the tissue culture Rauwolfia serpentina Benth. strain K-27 on a nutrient medium in the presence of melafen is cultivated for a long time - 10-17 passages are grown at a concentration of melafen of 1 · 10 -3 g / l, then transplanted onto a nutrient medium of the same composition with ultra-low concentrations of melafen 1 · 10 -10 -1 · 10 -15 g / l, mainly 1 · 10 -13 g / l, and grown for 1 passage.

Техническим результатом изобретения является увеличения выхода аймалина и йохимбина и сокращения цикла выращивания культуры ткани клеток Rauwolfia serpentina Benth.The technical result of the invention is to increase the yield of amimalin and yohimbine and to shorten the growth cycle of the cell tissue culture Rauwolfia serpentina Benth.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

В заявляемом способе используют штамм К-27. Для определения эффективности мелафена увеличивают выход аймалина и йохимбина и сокращают цикл выращивания культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth., проводят сравнение качественного и количественного состава алкалоидов в выращенной культуре ткани клеток Rauwolfia serpentina Benth. в присутствии мелафена в концентрации 1·10-3 г/л (опыт) и без него (контроль).In the inventive method using strain K-27. To determine the effectiveness of melafen, the yield of aymalin and yohimbine is increased and the cycle of growing a tissue culture of Rauwolfia serpentina Benth. Is reduced. A qualitative and quantitative composition of alkaloids in the grown tissue culture of Rauwolfia serpentina Benth cells is compared. in the presence of melafen in a concentration of 1 · 10 -3 g / l (experience) and without it (control).

Состав питательной среды, условия ее стерилизации, а также посадки и культивирования ткани, как в контроле, так и в опытных вариантах были одинаковыми, за исключением того, что в контрольных вариантах в питательной среде отсутствовал мелафен.The composition of the nutrient medium, the conditions for its sterilization, as well as planting and tissue cultivation, were the same both in the control and in the experimental variants, except that in the control variants there was no melafen in the nutrient medium.

Состав питательной среды:The composition of the nutrient medium:

А. Макросоли, г/лA. Macrosoli, g / l

Нитрат калияPotassium nitrate 0,40.4 Нитрат аммонияAmmonium nitrate 2,52.5 Сульфат магнияMagnesium sulfate 1,31.3 Фосфат аммония однозамещ.Ammonium phosphate monosubstitution. 0,30.3 Сульфат аммонияAmmonium sulfate 0,20.2 Фосфат аммония двузамещ.Ammonium phosphate disubstituted. 0,20.2 Нитрат кальцияCalcium nitrate 0,90.9

Б. Микросоли, мг/лB. Microsalt, mg / l

Борная кислотаBoric acid 12,012.0 Сульфат марганцаManganese Sulfate 22,022.0 Сульфат цинкаZinc sulphate 8,68.6 Молибдат натрияSodium Molybdate 0,250.25 Сульфат медиCopper sulphate 0,0250,025 Хлорид кобальтаCobalt chloride 0,10.1 Трилон БTrilon B 38,038,0 Калий йодPotassium iodine 0,830.83

В. Другие компоненты, г/лB. Other components, g / l

МелафенMelafen 1·10-3 1 · 10 -3 СахарозаSucrose 100one hundred Тиамин бромидThiamine bromide 55 Агар-агарAgar agar 55

Мелафен добавляют в питательную среду в концентрации 1·10-3 г/л непосредственно перед автоклавированием. Стерилизацию объектов осуществляют при избыточном давлении 0,7 атм в течение 40 мин.Melafen is added to the nutrient medium at a concentration of 1 · 10 -3 g / l immediately before autoclaving. Sterilization of objects is carried out at an overpressure of 0.7 atm for 40 minutes.

В качестве посевного материала используют кусочки 40-суточного каллуса культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. массой около 2 г. Выращивание каллуса проводят в темноте при температуре 27°С в банках на 250 мл. Для получения статистически достоверных результатов каждый вариант опыта пассируют в баночках в количестве 10 штук. Анализ культуры проводят на 30, 50, 70 и 90-е сутки роста каллуса.Pieces of a 40-day callus of tissue culture Rauwolfia serpentina Benth are used as seed. weighing about 2 g. Callus cultivation is carried out in the dark at a temperature of 27 ° C in 250 ml jars. To obtain statistically reliable results, each experiment is passaged in jars in an amount of 10 pieces. Culture analysis is carried out on the 30th, 50th, 70th and 90th days of callus growth.

Содержание аймалиновых алкалоидов определяют по методике, предложенной Шахом и модифицированной Воллосовичем (Воллосович А.Г. Метод количественного определения алкалоидов группы индолина в культуре ткани Rauwolfia serpentina Benth. / А.Г.Воллосович, Л.А.Николаева, Н.Н.Поздняков и др. // Растительные ресурсы. - 1977. - Т.13. - №1. - С.127-132). Для определения общего содержания алкалоидов применяют методику, разработанную Неуструевой с соавторами (Неуструева С.Н. Влияние биназы на динамику основных метаболических процессов культуры ткани Rauwolfia Serpentina Bants. / С.Н.Неуструева, А.В.Кунин, Н.С.Сиянова, И.В.Жиганова, В.Г.Винтер, Г.Н.Марданова // Ученые записки Казанского государственного университета, естественные науки. - 2005. - Т.147. - кн.2. - С.149-160). Качественный и полуколичественный анализ алкалоидов (аймалина и йохимбина) проводят методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).The content of aminalin alkaloids is determined according to the method proposed by Shah and modified by Vollosovich (Vollosovich A.G. Method for the quantitative determination of alkaloids of the indoline group in tissue culture Rauwolfia serpentina Benth. / A.G. Vollosovich, L.A. N. Nikolayeva, N.N. Pozdnyakov and other // Plant resources. - 1977. - T.13. - No. 1. - S.127-132). To determine the total content of alkaloids, the technique developed by Neustrueva et al. (Neustrueva S.N. Influence of binase on the dynamics of the main metabolic processes of tissue culture Rauwolfia Serpentina Bants. / S.N. Neustrueva, A.V. Kunin, N.S. Siyanova, I.V. Zhiganova, V.G. Winter, G.N. Mardanova // Scientific notes of Kazan State University, natural sciences. - 2005. - T. 147. - book 2. - S.149-160). Qualitative and semi-quantitative analysis of alkaloids (aminalin and yohimbine) is carried out by high performance liquid chromatography (HPLC).

Установлено, что длительное выращивание культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. на питательной среде с мелафеном приводит к тому, что уже после 10 пассажа культура откликается повышенным накоплением алкалоидов по сравнению с опытами по однократному внесению мелафена (RU 2174555 С1, 10.10.2001).It was found that long-term cultivation of tissue culture Rauwolfia serpentina Benth. on a nutrient medium with melafen leads to the fact that after 10 passage the culture responds with an increased accumulation of alkaloids in comparison with experiments on a single application of melafen (RU 2174555 C1, 10.10.2001).

На фигуре 1 представлены результаты накопления алкалоидов при выращивании культуры ткани в течение 17 пассажей (более 1,5 лет) на питательной среде, содержащей мелафен в концентрации 1·10-3 г/л. Эти результаты показывают, что в контрольной культуре пик накопления алкалоидов приходится на 90 сутки роста культуры, а под действием мелафена смещается на 50 сутки. Как видно из фигуры 1, под действием мелафена уровень накопления суммарного количества алкалоидов на 50 сутки примерно такой же, как в 90-суточном контроле, а аймалиновых алкалоидов на 50 сутки под действием мелафена выше, чем у 90-суточной контрольной культуры. Причем уровень накопления аймалиновых алкалоидов у длительно пассируемой на мелафене культуре на 50 сутки значительно выше, чем при однократном внесении мелафена в среду соответствующей концентрации, установленной ранее (RU 2174555 С1, 10.10.2001). Так, уже на 50 сутки культура 17-го пассажа характеризуется содержанием аймалиновых алкалоидов 2,2%, а суммарного количества алкалоидов 3,4% от воздушно-сухой массы, что соответствует приросту накопления аймалиновых алкалоидов на 200% и суммарнго количества алкалоидов на 100% больше, чем в контрольной культуре.The figure 1 presents the results of the accumulation of alkaloids during the cultivation of tissue culture for 17 passages (more than 1.5 years) on a nutrient medium containing melafen in a concentration of 1 · 10 -3 g / l. These results show that in the control culture, the peak of accumulation of alkaloids occurs on the 90th day of culture growth, and under the influence of melafen it shifts by 50 days. As can be seen from figure 1, under the influence of melafen, the level of accumulation of the total amount of alkaloids on day 50 is approximately the same as in the 90-day control, and amalina alkaloids on day 50 under the action of melafen are higher than in the 90-day control culture. Moreover, the level of accumulation of amimalic alkaloids in a culture long-passaged on melafen is significantly higher by 50 days than with a single application of melafen to the medium of the corresponding concentration established earlier (RU 2174555 C1, 10.10.2001). So, already on the 50th day, the culture of the 17th passage is characterized by the content of amimalin alkaloids of 2.2%, and the total amount of alkaloids is 3.4% of the air-dry mass, which corresponds to a 200% increase in accumulation of amimalin alkaloids and 100% of the total alkaloids more than in the control culture.

На фигуре 2 представлен профиль ВЭЖХ 50-суточных образцов:The figure 2 presents the HPLC profile of 50-day old samples:

(а) контроль; б) 17 пассаж на среде с мелафеном в концентрации 1·10-3 г/л.(a) control; b) 17 passage on a medium with melafen in a concentration of 1 · 10 -3 g / l.

ВЭЖХ показала, что пассирование культуры на среде с мелафеном 1·10-3 г/л на протяжении длительного времени явно привело к значительному увеличению накопления аймалина, что хорошо иллюстрируют данные по количественному анализу аймалиновых алкалоидов исследуемого образца, приведенные в таблице 1.HPLC showed that passaging the culture on a medium with melafen 1 · 10 -3 g / l over a long time clearly led to a significant increase in the accumulation of amimalin, which is well illustrated by the data on the quantitative analysis of aminal alkaloids of the test sample, shown in table 1.

Таблица 1.Table 1. Количественные показатели накопления алкалоидов образцов 50-суточной культуры тканиQuantitative indicators of the accumulation of alkaloids in samples of a 50-day tissue culture Исследуемые образцыTest samples Аймалиновые алкалоиды в в/с сырье, %Amalina alkaloids in premium raw materials,% Сумма алкалоидов в в/с сырье, %The amount of alkaloids in premium raw materials,% КонтрольThe control 0,480.48 1,251.25 Мелафен 1·10-3 г/лMelafen 1 · 10 -3 g / l 2,342,34 3,423.42

Выявлено также значительное накопление йохимбина по сравнению с контрольной культурой. Как видно из фигуры 2, уровень накопления как аймалина так и йохимбина под действием мелафена увеличивается по сравнению с контрольной культурой - для аймалина примерно в 3 раза, для йохимбина - примерно в 2 раза.Significant accumulation of yohimbine was also revealed in comparison with the control culture. As can be seen from figure 2, the accumulation level of both aimalin and yohimbine under the action of melafen increases compared with the control culture - for aminalin about 3 times, for yohimbine - about 2 times.

Таким образом, при длительном выращивании культуры Rauwolfia serpentina Benth. на питательной среде с мелафеном наблюдают укорачивание биотехнологического цикла получения нужных нам алкалоидов (аймалина и йохимбина) и накапливающийся эффект стимулирования синтеза этих алкалоидов.Thus, with long-term cultivation of the culture of Rauwolfia serpentina Benth. on a nutrient medium with melafen, a shortening of the biotechnological cycle of obtaining the alkaloids we need (aymalin and yohimbine) and the accumulating effect of stimulating the synthesis of these alkaloids are observed.

После длительного выращивания культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. на питательной среде с мелафеном в концентрации 1·10-3 г/л культуру ткани пересаживают и выращивают в течение 1 пассажа на питательной среде, содержащей сверхмалые концентрации мелафена 1·10-10-1·10-15 г/л.After prolonged cultivation of a tissue culture, Rauwolfia serpentina Benth. on a culture medium with melafen at a concentration of 1 · 10 -3 g / l, the tissue culture is transplanted and grown for 1 passage on a culture medium containing ultra-low concentrations of melafen 1 · 10 -10 -1 · 10 -15 g / l.

В качестве посевного материала используют кусочки 40-суточного каллуса культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. массой около 2 г. Выращивание каллуса проводят в темноте при температуре 27°С в банках на 250 мл. Для получения статистически достоверных результатов каждый вариант опыта пассируют в баночках в количестве 10 штук. Анализ культуры проводят на 30, 50, 70 и 90 сутки роста каллуса.Pieces of a 40-day callus of tissue culture Rauwolfia serpentina Benth are used as seed. weighing about 2 g. Callus cultivation is carried out in the dark at a temperature of 27 ° C in 250 ml jars. To obtain statistically reliable results, each experiment is passaged in jars in an amount of 10 pieces. Culture analysis is carried out on 30, 50, 70 and 90 days of callus growth.

Для выявления эффектов мелафена при смене концентрации с 1·10-3 г/л до сверхмалых культуру ткани после длительного пассирования на питательной среде с мелафеном в концентрации 1·10-3 г/л (17 пассаж) переносят на среду со сверхмалыми концентрациями (1·10-10-1·10-15 г/л, что в пересчете на молярную концентрацию составляет 3,9·10-13-3,9·10-18 М) и на чистую питательную среду (контроль).To identify the effects of melafen when changing the concentration from 1 · 10 -3 g / l to ultralow, a tissue culture after prolonged passage on nutrient medium with melafen in a concentration of 1 · 10 -3 g / l (passage 17) is transferred to an environment with ultralow concentrations (1 · 10 -10 -1 · 10 -15 g / l, which in terms of molar concentration is 3.9 · 10 -13 -3.9 · 10 -18 M) and on a pure nutrient medium (control).

Состав питательной среды, указанный ранее, условия ее стерилизации, а также посадки и культивирования ткани как в контроле, так и в опытных вариантах были одинаковы, за исключением того, что в контроле в питательной среде отсутствовал мелафен.The composition of the nutrient medium indicated earlier, the conditions for its sterilization, as well as planting and tissue cultivation both in the control and in the experimental versions were the same, except that there was no melafen in the control medium.

В данном опыте используют 2 вида контроля - культура ткани Rauwolfia serpentina Benth., выращенная на среде без мелафена (на фигуре 3 обозначено как «К»), и культура ткани Rauwolfia serpentina Benth., пересаженная после выращивания в течение 17 пассажей на среде с мелафеном в концентрации 10-3 г/л на среду без мелафена (на фигуре 3 обозначено как «К с мел 1·10-3 г/л»).In this experiment, 2 types of control are used - a tissue culture of Rauwolfia serpentina Benth. Grown on a medium without melafen (indicated as “K” in figure 3) and a tissue culture of Rauwolfia serpentina Benth. Transplanted after growing for 17 passages on a medium with melafen at a concentration of 10 -3 g / l on a medium without melafen (in figure 3 it is indicated as "K with chalk 1 · 10 -3 g / l").

На фигуре 3 представлены результаты по накоплению алкалоидов в культуре ткани клеток Rauwolfia serpentina Benth., пересаженной после выращивания в течение 17 пассажей на среде с мелафеном в концентрации 1·10-3 г/л на среду без мелафена. Данные результаты свидетельствуют, что культура, пересеянная со среды с мелафеном в концентрации 1·10-3 г/л на чистую питательную среду, продолжает синтезировать повышенное количество алкалоидов, что может быть связано с остаточным влиянием мелафена, оставшегося при пересеве в кусочке маточной культуры, или с мутагенным эффектом мелафена, накапливающимся в процессе его длительного использования.The figure 3 presents the results of the accumulation of alkaloids in a tissue culture of cells of Rauwolfia serpentina Benth., Transplanted after cultivation for 17 passages on a medium with melafen in a concentration of 1 · 10 -3 g / l on a medium without melafen. These results indicate that the culture, seeded from a medium with melafen at a concentration of 1 · 10 -3 g / l on a pure nutrient medium, continues to synthesize an increased amount of alkaloids, which may be due to the residual effect of melafen remaining after re-cultivation in a piece of uterine culture, or with the mutagenic effect of melafen, accumulating during its long-term use.

Далее сравнивают результаты опытов, проведенных на культуре, пересаженной на питательную среду с мелафеном в сверхмалых концентрациях, с контролем, выращиваемым длительное время на среде с мелафеном в концентрации 1·10-3 г/л и пересаженным на среду без мелафена.Next, the results of experiments conducted on a culture transplanted onto a nutrient medium with melafen in ultra-low concentrations are compared with a control grown for a long time on a medium with melafen at a concentration of 1 · 10 -3 g / l and transplanted onto a medium without melafen.

На фигуре 4 представлено накопление алкалоидов на 50, 70 и 90 сутки в культуре ткани Rauwolfia serpentina Benth., пересаженной после выращивания в течение 17 пассажей на среде с мелафеном в концентрации 1·10-3 г/л на среду с мелафеном в сверхмалых концентрациях - 1·10-10-1·10-15 г/л.The figure 4 presents the accumulation of alkaloids on days 50, 70 and 90 in a tissue culture of Rauwolfia serpentina Benth., Transplanted after cultivation for 17 passages on a medium with melafen in a concentration of 1 · 10 -3 g / l on a medium with melafen in ultra-low concentrations - 1 · 10 -10 -1 · 10 -15 g / l.

Результаты показывают, что во многих опытных вариантах наблюдается увеличение синтеза алкалоидов на протяжении всего роста культуры, особенно на 50 сутки при концентрации мелафена 1·10-13 г/л. 70-Суточная культура охарактеризовалась спадом накопления алкалоидов, а на 90 сутки накопление алкалоидов в культуре под действием мелафена опять сильно превысило контрольное, но было не намного больше, чем на 50 сутки роста культуры ткани.The results show that in many experimental variants there is an increase in the synthesis of alkaloids throughout the growth of the culture, especially by 50 days at a concentration of melafen of 1 · 10 -13 g / l The 70-day culture was characterized by a decrease in the accumulation of alkaloids, and on day 90, the accumulation of alkaloids in the culture under the influence of melafen again greatly exceeded the control, but was not much more than on the 50th day of tissue culture growth.

Сравнивая данные, представленные на фигурах 1 и 4, можно видеть, что накопление алкалоидов под действием мелафена в сверхмалых концентрациях значительно превышает таковое в культуре, которая в течение 17 пассажей выращивалась на среде с мелафеном 1·10-3 г/л. Так, суммарное накопление алкалоидов на 50 сутки роста культуры составило 4,8% от воздушно-сухой биомассы против 3,5% в каллусе, выращиваемом на мелафене 1·10-3 г/л (37% прироста), а аймалиновых алкалоидов - 2,8% против, соответственно, 2,2% (27% прироста). При этом относительно контрольной культуры прирост накопления суммарного количества алкалоидов составил на 50 сутки роста культуры 460%, а аймалиновых алкалоидов 300%.Comparing the data presented in figures 1 and 4, it can be seen that the accumulation of alkaloids under the influence of melafen in ultra-low concentrations significantly exceeds that in the culture, which for 17 passages was grown on a medium with melaphen 1 · 10 -3 g / l. So, the total accumulation of alkaloids on the 50th day of culture growth was 4.8% of air-dried biomass versus 3.5% in callus grown on melafen 1 · 10 -3 g / l (37% increase), and aymalin alkaloids - 2 , 8% against, respectively, 2.2% (27% increase). Moreover, relative to the control culture, the increase in accumulation of the total amount of alkaloids on the 50th day of growth of the culture was 460%, and amalina alkaloids 300%.

На фигуре 5 представлен профиль ВЭЖХ 50-суточных образцов:The figure 5 presents the HPLC profile of 50-day old samples:

(а) контрольного с мелафеном 1·10-3 г/л;(a) a control with melafen 1 · 10 -3 g / l;

(б) на среде с мелафеном в концентрации 1·10-13 г/л с 17 пассажа на среде с мелафеном в 10-3 г/л.(b) on medium with melafen in a concentration of 1 · 10 -13 g / l from passage 17 on medium with melafen in 10 -3 g / l.

Данные ВЭЖХ (фигура 5) говорят о том, что под действием сверхмалых концентраций мелафена в культуре ткани, пересеянной после длительного выращивания на среде с мелафеном 1·10-3 г/л на среду с мелафеном 1·10-13 г/л, происходит значительное накопление аймалина - пик аймалина в 2 раза выше и значительно шире, чем в контроле, что свидетельствует о преобладании аймалина в общем количестве аймалиновых алкалоидов, представленных в таблице 2.HPLC data (Figure 5) suggests that under the influence of ultra-low concentrations of melafen in a tissue culture, seeded after prolonged growth on a medium with melaphen 1 · 10 -3 g / l on a medium with melafen 1 · 10 -13 g / l, occurs significant accumulation of aymaline - the peak of aimalin is 2 times higher and significantly wider than in the control, which indicates the predominance of aimalin in the total amount of aimalin alkaloids presented in table 2.

В таблице 2 представлены количественные показатели накопления алкалоидов образцов 50-суточной культуры ткани.Table 2 presents quantitative indicators of the accumulation of alkaloids in samples of a 50-day-old tissue culture.

Таблица 2table 2 Количественные показатели накопления алкалоидов образцов 50-суточной культуры ткани р. змеинойQuantitative indicators of accumulation of alkaloids in samples of a 50-day tissue culture of the river snake Исследуемые образцыTest samples Аймалиновые алкалоиды в в/с сырье, %Amalina alkaloids in premium raw materials,% Сумма алкалоидов в в/с сырье, %The amount of alkaloids in premium raw materials,% Контроль с мел 1·10-3 г/лControl with chalk 1 · 10 -3 g / l 0,760.76 2,022.02 Мелафен 1·10-13 г/лMelafen 1 · 10 -13 g / l 2,862.86 4,754.75

Также на хроматограмме (фигура 5) наблюдают не очень высокий, но уширенный пик йохимбина, что говорит о его значительном количестве. Таким образом, значительное снижение используемых концентраций мелафена (до сверхмалых) в длительно выращиваемой на мелафене культуре появляется интенсивный всплеск синтеза алкалоидов, в основном аймалина.Also on the chromatogram (figure 5), a not very high but broadened peak of yohimbine is observed, which indicates its significant amount. Thus, a significant decrease in the used concentrations of melafen (to ultralow) in the long-term cultivated on melafen culture, an intense surge in the synthesis of alkaloids, mainly aymalin, appears.

Таким образом, заявляемый способ увеличения выхода аймалина и йохимбина и сокращения цикла выращивания культуры ткани раувольфии змеиной, включающий использование мелафена в качестве постоянного компонента питательной среды в концентрации 1·10-3 г/л с последующим через 10-17 пассажей выращиванием каллуса на среде с мелафеном концентрации 1·10-10-1·10-15 г/л, приводит к резкому подъему уровня накопления алкалоидов (суммарного количества алкалоидов до 460%, а аймалиновых алкалоидов - до 300%) и сужению спектра синтезируемых алкалоидов в сторону аймалина и йохимбина, а также к сокращению биотехнологического цикла выращивания культуры для достижения ею максимального накопления алкалоидов до 50 суток, что в конечном итоге приводит к удешевлению получаемого продукта.Thus, the claimed method of increasing the yield of amimalin and yohimbine and shortening the growth cycle of a rauwolfia snake tissue culture culture, comprising using melafen as a constant component of a nutrient medium at a concentration of 1 · 10 -3 g / l, followed by 10-17 passages by growing callus on a medium with melaphene concentration of 1 × 10 -10 -1 × 10 -15 g / l, causes a sharp rise in the level of alkaloid accumulation (total amount to 460% of alkaloids and alkaloid aymalinovyh - up to 300%) and narrowing the spectrum of the synthesized alkaloids towards Aime lin and yohimbine, and also to reduce the cycle biotechnological culture growing to reach its maximum accumulation of alkaloids to 50 days, which eventually leads to a cheaper product obtained.

Подобные эффекты мелафена, проявляющиеся при его длительном использовании, а также при снижении его концентрации до сверхмалых, могут иметь место при получении алкалоидов с использованием других культур тканей растений.Similar effects of melafen, manifested during its prolonged use, as well as when its concentration is reduced to very small, can occur when alkaloids are obtained using other plant tissue cultures.

Claims (3)

1. Способ получения алкалоидов, предусматривающий выращивание культуры ткани Rauwolfia serpentina Benth. штамм К-27 на питательной среде заданного состава в присутствии мелафена (меламиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты) с последующим накоплением целевого продукта, отличающийся тем, что культуру ткани Rauwolfia serpentina Benth. штамм К-27 выращивают 10-17 пассажей при концентрации мелафена 1·10-3 г/л с последующим переносом на питательную среду того же состава со сверхмалыми концентрациями мелафена 1·10-10-1·10-15 г/л, и выращиванием на ней в течение 1 пассажа.1. The method of producing alkaloids, involving the cultivation of tissue culture Rauwolfia serpentina Benth. strain K-27 on a nutrient medium of a given composition in the presence of melafen (melamine salt of bis (hydroxymethyl) phosphinic acid) followed by the accumulation of the target product, characterized in that the tissue culture is Rauwolfia serpentina Benth. strain K-27 is grown for 10-17 passages at a concentration of melafen of 1 · 10 -3 g / l, followed by transfer to a nutrient medium of the same composition with ultra-low concentrations of melafen 1 · 10 -10 -1 · 10 -15 g / l, and growing on it for 1 passage. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют мелафен в оптимальной сверхмалой дозе, равной 1·10-13 г/л.2. The method according to claim 1, characterized in that the use of melafen in an optimal ultra-low dose equal to 1 · 10 -13 g / L. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что 1 пассаж преимущественно выращивают на питательной среде при сверхмалых концентрациях мелафена не более 50 суток. 3. The method according to claim 1, characterized in that 1 passage is mainly grown on a nutrient medium at ultra-low concentrations of melafen for not more than 50 days.
RU2008132520/13A 2008-08-06 2008-08-06 Method for obtaining alkaloids RU2394100C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132520/13A RU2394100C2 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Method for obtaining alkaloids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132520/13A RU2394100C2 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Method for obtaining alkaloids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008132520A RU2008132520A (en) 2010-02-20
RU2394100C2 true RU2394100C2 (en) 2010-07-10

Family

ID=42126577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008132520/13A RU2394100C2 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Method for obtaining alkaloids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2394100C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538859C1 (en) * 2013-11-15 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук Method of clonal micropropagation of grape in vitro

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538859C1 (en) * 2013-11-15 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук Method of clonal micropropagation of grape in vitro

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008132520A (en) 2010-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ghosh et al. Modulation of proline metabolic gene expression in Arabidopsis thaliana under water-stressed conditions by a drought-mitigating Pseudomonas putida strain
Cassan et al. Cadaverine production by Azospirillum brasilense and its possible role in plant growth promotion and osmotic stress mitigation
Jalili et al. Isolation and characterization of ACC deaminase-producing fluorescent pseudomonads, to alleviate salinity stress on canola (Brassica napus L.) growth
ICHIHASHI et al. Studies on the media for orchid seed germination I. The effects of balances inside each cation and anion group for the germination and seedling development of Bletilla striata seeds
BR112019013602B1 (en) USE OF LIPOPEPTIDES AS BIO-STIMULANTS FOR PLANT GROWTH
Georgiev et al. Optimized nutrient medium for galanthamine production in Leucojum aestivum L. in vitro shoot system
RU2394100C2 (en) Method for obtaining alkaloids
CN110734863A (en) Aspergillus tubingensis L-27 strain, fermentation liquid, herbicide and active ingredient enrichment method
Yadav et al. Role of cyanobacteria in germination and growth of paddy seedlings
Stanilova et al. Galanthamine production by Leucojum aestivum cultures in vitro
CN106811417A (en) A kind of culture medium and its cultural method for Alexandrium mimutum Halim
Mattey et al. Premature germination of resting spores as a means of protecting brassica crops from Plasmodiphora brassicae Wor.,(clubroot)
Ručová et al. Insights into physiological responses of mosses Physcomitrella patens and Pohlia drummondii to lichen secondary metabolites
Bogdanova et al. Influence of plant origin on propagation capacity and alkaloid biosynthesis during long-term in vitro cultivation of Leucojum aestivum L.
RU2726067C1 (en) Method of producing biologically active substances - adaptogens in cell culture of rhodiola rosea l_
Kocheva et al. Changes in foliar proline concentration of osmotically stressed barley
Chmeleva et al. The impact of salt stress on the initial starges of growth of seeds Pisum sativum L.
RU2174555C1 (en) Method of ajmaline preparing
Abd El-Raouf et al. Effect of laser exposure time and rhizobium on germination of clover seeds
RU2747582C1 (en) Method for stimulating sunflower growth and development
Sándor et al. The effect of herbicides applied in maize on the dynamics of some soil microbial groups and soil enzyme activity
Fong et al. The Effects of Salinity on Mung Bean (Vigna radiata) Seed Germination
RU2732627C1 (en) Agent for increasing cold resistance and productivity of plants
Choinski Jr et al. Relationship between chloroplast development and ent-kaurene biosynthesis in peas
Jawad et al. Screening of eight potato cultivars (Solanum tuberosum L.) to in vitro growth and production of microtuberzation under salt stress conditions using some physiological parameters

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120807