Введение к работе
Актуальность исследования.
В настоящее время проблемы охраны окружающей среды и ее рацио-ального использования стали предметом серьезных научных исследований и готъемлемой стороной организации современного производства.
Ухудшение экологической ситуации, нерациональное использование риродных ресурсов, техногенное воздействие человека на окружающую сре-/ отрицательно влияет на сохранность генофонда лекарственных растений.
Многие виды лекарственных и декоративных растений, интродуциро-шных на территории нашей страны в настоящее время требуют специальной -ратегии для их сохранения. Крупномасштабное использование медленно эзобнонляемых плантаций постепенно приводит к их сокращению. В част-эсти неуклонно сокращается выращивание капюраптуса розового Mtharanthns roseus L.Don.) — растения, содержащего уникальную совокуп-эсть иидольных димерных алкалоидов, используемых для получения проти-эраковых препаратов.
В связи с возрастающими требованиями к рациональному использова-ию сырья, напряженной экологической обстановкой возросло внимание ис-іедователей и производственников к вопросам создания рациональных и ^xничecки обоснованных безотходных технологий получения ценных проектов вторичного синтеза растений.
Становится актуальным поиск и разработка новых ресурсосберегаю-;их, экологически чистых и безотходных технологий, по эффективности со-эставимых или превосходящих использование традиционного сырья. Одной j таких технологий является культура клеток и тканей растений, которая, эоме того, рассматривается как нетрадиционный метод охраны лекарствен-ых растений.
Развитию культуры клеток в качестве альтернативного источника родуктов вторичного метаболизма способствовали определенные пре-
имущества этого способа включая независимость от сезонных условий, болезней и их переносчиков и возможность получать требуемый продукт, обладающий качественными характеристиками в необходимых количествах, вне зависимости от политических ограничений.
Таким образом, создание ресурсосберегающей технологии получения в условиях in vitro ценных биологически активных веществ растений становится актуальной задачей.
Цель работы.
Разработка научных основ получения индольных димерных алкалоидов в культуре растительных клеток с созданием ресурсосберегающей технологии.
В задачи исследования входило:
получить высокопродуктивный клон Catharanthns roseus L. в условиях in vitro.
разработать условия, способы и этапы получения клеточных линий Са-tharanthus roseus L., обеспечивающие выход индольных димерных алкалоидов.
исследовать влияние эпигенетических и биотических факторов на рост и развитие каллусной ткани Calharanthns roseus L.
исследовать состав каллусной ткани Catharanthus roseus L.
разработать принципиальную технологическую схему получения индольных димерных алкалоидов в культуре ткани Catharanthus roseus L.
Работа выполнена в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья», тема 03.001.06.
Научная новизна.
Впервые разработана ресурсосберегающая, экологически чистая и безотходная технология получения индольных димерных алкалоидов в каллусной ткани Catharanthus roseus L. Показана зависимость выхода алка-
лоидов от структуры ткани. Исследован химический состав каллусной ткани Catharanthus roseus L.
Установлена зависимость выхода алкалоидов от активности ключевых ферментов шикиматного пути биосинтеза вторичных соединений.
Изучено влияние различных эпигенетических факторов, влияющих на выход индольных димерных алкалоидов (состав питательной среды, уровень освещенности, способ культивирования, влияние элиситоров).
Предложен способ получения индольных димерных алкалоидов в тканях катарантуса розового на инертном носителе (пенополиуретане) и разработаны условия, позволяющие повысить выход димерных алкалоидов.
Практическая значимость.
На основе представленных научных и экспериментальных исследований разработана технология получения индольных димерных алкалоидов, позволяющих увеличить производительность и сохранить генофонд растений.
Получен высокопродуктивный каллусный клон катарантуса, продуцирующий индольные димерные алкалоиды. Отработаны и методически описаны этапы и способы культивирования эмбриогенной каллусной ткани катарантуса. Подобран гормональный состав сред, позволяющий совмещать активный рост тканей и синтез индольных димерных алкалоидов.
Автор защищает:
Результаты теоретических и экспериментальных исследований получения высокопродуктивного клона, клеточных линий катарантуса розового, влияние физико-химических факторов среды на рост и развитие кал-тусной ткани, принципиальную технологическую схему получения димерных индольных алкалоидов в клеточной культуре катарантуса розового.
Апробация работы.
Результаты исследований докладывались на Международной научной конференции «Прогрессивные технологии и техника в пищевой про-
мышленности» (Краснодар, 1994); на VII Международной конференции «Биология клеток растений in vitro. Биотехнология и сохранение генофонда» (Москва, 1997.); на Всероссийской научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы лесного комплекса», (Санкт-Петербург, 1997); региональной научно-практической конференции «Проблемы химико-лесного комплекса» (Красноярск, 1997), на Международной научно-практической конференции «Проблемы гомеостаза...» (Красноярск, 1998); на Международном совещании «Физиолого-биохимические аспекты изучения лекарственных растений» (Новосибирск, 1998).
Теоретические и экспериментальные результаты исследования обсуждались на методологических семинарах лаборатории биотехнологии кафедры химической технологии древесины СибГТУ, лаборатории экологической физиологии и биохимии института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН в 1994-1998 гг.
По теме диссертационного исследования опубликовано 10 работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения и 3 глав, выводов, списка литературы из 159 библиографических описаний и приложения. Материал изложен на 157 страницах, содержит 16 таблиц, 20 рисунков.