CC BY
7
DOI: 10.14258/j cprm.20230211386
Биотехнологии
УДК 582.29
ВЛИЯНИЕ АЦЕТОНОВОГО ЭКСТРАКТА ИЗ НЕКОТОРЫХ ЛИХЕНИЗИРОВАННЫХ ГРИБОВ НА РОСТОВУЮ АКТИВНОСТЬ POPULUS TREMULA L. IN VITRO
© Д.Н. Зонтиков1, С.А. Зонтикова1, К.В. Малахова1, А.В. Канарский2, А.А. Тимаков3, Р.В. Сергеев3'
1 Костромской государственный университет, ул. Дзержинского, 17, Кострома, 156005 (Россия)
2 Казанский национальный исследовательский технологический университет, ул. Карла Маркса, 68, 420015 (Россия)
3 Поволжский государственный технологический университет, пл. Ленина, 3, Йошкар-Ола, 424000 (Россия), e-mail: [email protected]
В статье приводятся результаты изучения влияния экстрактов эпигейных лихенизированных грибов в концентрациях от 10 до 50 мг/л на активность ростовых процессов, геммогенез и ризогенез хозяйственно-ценного вида Populus trémula L. при культивировании в условиях in vitro. Сырьем для выделения ацетонового экстракта служили эпигейные и эпифитные лихенизированные грибы: Cetraria islandica (L.) Ach. семейства Parmeliaceae порядка Lecanorales отдела Lecanoromycetes и Evernia mesomorpha Nyl. - семейства Parmeliaceae порядка Lecanorales класса Lecanoromycetes. В качестве растворителя при экстракции лишайниковых кислот из измельченного сырья талломов использовали ацетон. При влиянии аллелопатического воздействия ацетонового экстракта C. islandica и E. mesomorpha на активность ростовых процессов и ризогенез P. tremula нами исследовались концентрации экстракта 10, 30 и 50 мг/л питательной среды. В результате было установлено, что концентрация экстракта 10 мг/л приводит к увеличению длины микропобега и активизации процессов геммо- и ризогенеза по сравнению с контролем при отсутствии гибели эксплантов. Достоверные различия были получены в варианте при использовании ацетонового экстракта C. islandica.
Ключевые слова: лихенизированные грибы, ацетоновый экстракт, Cetraria islandica, Evernia mesomorpha, экстракт лишайников, ризогенез, Populus tremula, культура in vitro.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Соглашение № 075-15-2021-674) и Центром коллективного пользования «Экология, биотехнологии и процессы получения экологически чистых энергоносителей» Поволжского государственного технологического университета, Йошкар-Ола.
Введение
Лихенизированные грибы или лишайники (Lichenes) - это симбионтные организмы, состоящие из микобионтного и фотобионтного компонента. Большинство микобионтов относятся к отряду Ascomycota, а фотобионты отделами Cyanobacteria и Chlorophyta. Из лишайников выделено большое количество вторичных метаболитов, основные сферы их предполагаемого применения, это использование их в качестве противоопухолевых, антиоксидантных и антибактериальных веществ [1]. Вместе с тем разнообразие соединений, которые выделены из талломов лишайников, в настоящее время их насчитывается более 800 [2-4], предполагает более широкие возможности их использования. В частности, фенольные соединения, входящие в состав лишайников, могут отдавать водород свободным радикалам и тем самым останавливать цепную реакцию окисления липидов на начальной стадии. Эта способность фенольных со-
Зонтиков Дмитрий Николаевич - старший научный сотрудник, доцент кафедры биологии и экологии, кандидат сельскохозяйственных наук, e-mail: [email protected]
Зонтикова Светлана Анатольевна - доцент кафедры биологии и экологии, кандидат сельскохозяйственных наук, e-mail: [email protected]
Окончание на С. 264.
* Автор, с которым следует вести переписку.
единений удалять радикалы обусловлена наличием в них фенольных гидроксильных групп [5], этим же определяется их способность улавливать свободные радикалы, такие как синглетный кислород, супероксидные и гидроксильные радикалы [6].
Достаточно часто для исследований используется ацетоновый экстракт [7, 8], методика его получения проста и позволяет сравнительно быстро подготовить необходимые для работы объемы. Его использование оправдано, когда необходимо установить возможные сферы воздействия составляющих экстракта на живые организмы различного уровня, кроме того, в ряде работ был показан синергетический антиоксидантный эффект действия выделенных кислот, например, комбинации усниновой кислоты и пинастровой кислоты [9]. В частности, исследования последних лет показали антимикробное действие, когда для каждого вида микроорганизма имеется свой набор антибактериальных веществ в определенной концентрации [10]. Таким образом, использование ацетонового экстракта, который рассматривается как комплекс кислот, на наш взгляд, является перспективным подходом в изучении влияния экстракта на физиологию растительных организмов.
В настоящее время имеются данные о влиянии, прежде всего, усниновой кислоты на прорастание семян [11], развитие корневой системы проростков [12] рост зрелых растений [13-15]. Вместе с тем малоисследованным остается аллелопатическое воздействие других вторичных метаболитов лихенизированных грибов, таких как атранорин, пинастровая, протоцетраровая и фумаропроцетраровая кислоты [16]. Также без внимания остается вопрос влияния многокомпонентных экстрактов лихенизированных грибов на ростовые процессы, в которых, исходя из литературных данных, возможно проявление совместного эффекта входящих в экстракт соединений на физиологию растительных объектов.
Исходя из этого, цель нашего исследования - оценить изменение прохождения ростовых процессов у растений-регенерантов Populus trémula L. на питательных средах с различной концентрацией ацетонового экстракта, выделенного из Cetraria islandica (L.) Ach. и Evernia mesomorpha Nyl. в культуре in vitro.
Материалы и методы
Материалом для получения ацетонового экстракта лихенизированных грибов послужили талломы C. islandica и E. mesomorpha, собранные в весенний период (апрель) в сосняке-беломошнике (координаты 57°588286 с.ш., 41°110869 в.д.) и сосняке-зеленомошнике (координаты 57°602975 с.ш., 41°141854 в.д.) Красносельского района Костромской области соответственно. C. islandica - вид кустистых эпигейных лихени-зированных грибов семейства Parmeliaceae порядка Lecanorales отдела Lecanoromycetes. E. mesomorpha -вид кустистых эпифитных лишайников семейства Parmeliaceae порядка Lecanorales класса Lecanoromycetes.
После сбора талломы очищались от субстрата, представляющего собой супесчаный грунт в случае эпигейного лишайника C. islandica и фрагменты коры ствола Betula pendula Roth в случае эпифитного лишайника E. mesomorpha, с целью более оптимального извлечения вторичных метаболитов талломы измельчались лабораторным пробкорезом с диаметром отверстия 5 мм, после чего сырье доводилось при температуре 60 °С до воздушно-сухого состояния в сухожаровом лабораторном шкафу ШС-80-01 (СКТБ СПУ, Россия) в течение 48 ч.
Одним из наименее освещенных в научной литературе вопросом является методика извлечения вторичных метаболитов из талломов лишайников растворителями. Известно, что вторичные метаболиты лихе-низированных грибов, и усниновая кислота в частности, являются соединениями липофильной природы, в соответствии с чем наиболее оптимальным для их извлечения может быть ацетон как неполярный растворитель [17]. В основном имеются лишь упоминания о массовой концентрации дегидратированных измельченных талломов и растворителя (ацетона и метанола) [18], а также сведения о мацерации измельченных тал-Малахова Ксения Вячеславовна - аспирант, ломов в растворителе (ацетоне) в условиях комнат-
e-maü: maíaktova.kv^gmaü.rom ной температуры с последующим осаждением ус-
ниновой кислоты при помощи метанола [19]. Од-
Канарский Альберт Владимирович - профессор кафедры «Пищевой инженерии малых предприятий», доктор
технических наук, e-mail: [email protected] нако метоД [19] описан исключительн° дот говле-
Тимаков Алексей Александрович - аспирант, ассистент чения усниновой кислоты из талломов Usnea sp.
кафедры «Пищевой инженерии MajibK предприятий», Цель же нашего исследования предполагает изуче-e-mail: [email protected]
Сергеев Роман Владимирович - доцент кафедры лесной ние комплексного влияния адетот^тюрт^к
селекции недревесных ресурсов и биотехнологии, вторичных метаболитов лихенизированных гри-
кандидат сельскох°зяйственных наук, бов на ростовые процессы растений-регенерантов. e-mail: [email protected]
В нашем исследовании мы придерживались следующей методики получения ацетонового экстракта из талломов. Экстракт получали раздельно из талломов C. islandica и E. mesomorpha. Масса измельченного воздушно-сухого сырья (талломов) и объем ацетона составляло 1 : 25; экстрагирование производили в кипящем растворителе в течение 40 мин. После фильтрации экстракт упаривали до объема 20 мл и помещали в холодильный шкаф (Атлант 4009-000, Беларусь) (5 °С, 72 ч). Затем осадок центрифугировали на центрифуге MINISPIN (EPPENDORF, Германия) в микропробирках Эппендорфа объемом 1.5 мл при 13000 об./мин. в течение 40 сек, надосадочную жидкость сливали, осадок высушивали в сухожаровом лабораторном шкафу (80 °С, 4 ч). Полученный высушенный экстракт использовали для добавления в состав питательной среды с целью дальнейшего исследования ростовых процессов растений-регенерантов.
В качестве модельного объекта для исследования влияния ацетонового экстракта лихенизированных грибов C. islandica и E. mesomorpha на ростовые процессы высших растений нами был использован введенный в культуру in vitro растительный материал триплоидных форм P. tremula, технология клонального микроразмножения которых ранее была разработана и оптимизирована [20]. В качестве контроля был использован апробированный для этапа микрочеренкования данной культуры состав питательной среды по прописи Мурасиге-Скуга (MS) [21] без добавления регуляторов роста. С целью исследования влияния экстракта лихенизированных грибов на ростовые процессы растений-регенерантов P. tremula в описанный состав питательной среды мы добавляли ацетоновые экстракты, полученные из талломов C. islandica и E. mesomorpha в следующих концентрациях: 10, 30, 50 мг экстракта на литр питательной среды в трехкратной повторности на каждую концентрацию экстракта каждого вида. Культивирование производили в пластиковых контейнерах (объем 1000 мл) на лабораторных стеллажах при температуре 20-25 °С, интенсивности света 1500 люкс и световом режиме 16 ч (день)/8 ч (ночь). В один культуральный сосуд на питательную среду помещали по 100 микрочеренков P. tremula.
Прохождение ростовых процессов растений-регенерантов P. tremula оценивали на 35 сутки культивирования по следующим параметрам: длина микропобега, количество узлов, коэффициент размножения. Ризогенез оценивали на 45 сутки субкультивирования микропобегов по критериям: время начала ризогенеза, количество укорененных микропобегов, средняя длина корня.
Результаты и обсуждение
В ходе исследования влияния ацетонового экстракта эпигейных лихенизированных грибов видов C. islandica и E. mesomorpha на активность ростовых процессов, нами изучались длина микропобегов, количество образовавшихся узлов, коэффициент размножения и количество погибших побегов. Результаты по влиянию изученного нами экстракта на ростовые процессы P. tremula показаны в таблице 1.
В соответствии с полученными результатами мы можем наблюдать изменение ростовых показателей у микропобегов P. tremula. В варианте с ацетоновым экстрактом C. islandica в концентрации 10 мг/л было выявлено достоверное увеличение средних показателей по количеству узлов в микропобеге (показатель, влияющий на коэффициент размножения). Также отмечено в данном варианте опыта увеличение длины микропобегов (рис. 1, 2). В других вариантах нами отмечалось либо отсутствие достоверных изменений, при использовании концентрации в 10 мг/л, либо негативное влияние, вплоть до гибели 51.2±2.4% эксплантов при концентрации 50 мг/л экстракта E. mesomorpha.
Также нами проводились исследования влияния концентраций экстракта, полученного из лихенизированных грибов видов C. islandica и E. mesomorpha, на ризогенез P. tremula в культуре in vitro. Результаты оценивали по скорости начала корнеобразования, количеству укоренившихся микропобегов и длине корней (табл. 2). В ходе опыта установлено, что добавление в состав питательной среды 10 мг/л экстракта C. islandica приводит к увеличению скорости роста и длины главного корня у микропобегов P. tremula.
Исходя из данных таблицы 2, мы можем наблюдать выраженное положительное влияние экстракта эпигейных лихенизированных грибов в концентрации 10 мг/л на ризогенез P. tremula. Так, по сравнению с контрольным вариантом, ризогенез в варианте с экстрактом C. islandica в концентрации 10 мг/л наблюдали уже на 20±2.2 сутки. Таким образом, экстракт эпигейных лишайников в концентрации 10 мг/л среды оказывает стимулирующее воздействие на ризогенез P. tremula в условиях in vitro (рис. 3).
Характерной особенностью при культивировании микропобегов P. tremula на питательной среде с добавлением экстракта лихенизированных грибов C. islandica и E. mesomorpha явилось увеличение длины
микропобега, количество узлов, а также интенсивность роста корней, что может свидетельствовать о наличии в экстракте соединений гормоноподобного действия. Подтверждением этого могут служить данные, полученные в ходе исследований авторами Epstein E., Sagee O., Cohen J., Garty J.: в своей работе они сообщали об эндогенной продукции ауксина у лишайника Ramalina duriaei (De Not.) Bagl. [22]. В настоящее время большинство исследователей сходятся в таком мнении, что лишайники представляют собой очень медленно растущие симбиотические ассоциации, и, вероятно, существуют тонкие сигналы и механизмы, контролирующие взаимный рост симбиотических партнеров [23].
Таблица 1. Влияние ацетонового экстракта эпигейных лихенизированных грибов видов Cladonia arbuscula и Everniaprunastri на активность ростовых процессов P. tremula в условиях in vitro, оценку проводили через 35 суток культивирования
Вид лишайника Концентрация экстракта, Длина микропобега, мм Количество узлов, шт. Количество погибших побегов, %
мг/л среды M±SEM Cv, % M±SEM Cv, % M±SEM Cv, %
Контроль 0 49±2.7 13.2 4.5±1.4 6.5 0 0
10 58±4.2 14.6 5.2±1.2а 7.6 0 0
C. islandica 30 42±5.4 9.1 3.6±1.5а 8.2 18.4±1.5 8.5
50 22±8.8 8.7 2.3±0.8 9.2 49.3±2.3 11.3
10 54±6.4а 10.2 4.9±1.2а 12.5 0 0
E. mesomorpha 30 38±4.9 7.8 3.2±0.8а 5.4 12.3±3.1 8.0
50 25±5.3 8.2 2.1±0.8 6.2 51.2±2.4 7.5
Примечание. Данные представлены в виде среднего арифметического ± ошибка среднего (SEM). 1 - доверительный интервал на основе t-распределения Стьюдента при уровне значимости 0.05; 2 - значения в столбце, отмеченные буквой - а, не имеют существенного различия на 5% уровне значимости (Р<0.05) согласно t-критерию Стьюдента.
э*
- из :
Рис. 1. Микропобеги P. tremula через 30 сут. культивирования. С правой стороны на питательной среде с 10 мг/л ацетоновым экстрактом C. islandica, слева контрольный вариант
Рис. 2. P. tremula в культуре in vitro с различной концентрацией ацетонного экстракта E. mesomorpha: 1 - 10 мг/л, 2 - 30 мг/л, 3 - 50 мг/л
Таблица 2. Влияние ацетонового экстракта эпигейных лихенизированных видов грибов Cladonia arbuscula и Evernia prunastri на ризогенез P. tremula в культуре in vitro, оценку проводили на 45 сутки субкультивирования
Вид лишайника Концентрация экстракта, Начало ризогенеза, сутки Количество укорененных микропобегов, % Средняя длина главного корня, мм
мг/л среды M±SEM Cv, % M±SEM Cv, % M±SEM Cv, %
Контроль 0 29±1.5 5.6 84±2.3 7.5 26±2.6 12.1
10 20±2.2 4.7 90±2.1а 6.8 31±3.2а 9.8
C. islandica 30 32±2.4 7.8 76±1.5 9.7 18±1.4 7.5
50 46±4.3 12.7 67±1.2 14.5 13±2.3 5.9
10 24±4.0 7.4 88±2.2 6.9 28±2.1а 7.8
E. mesomorpha 30 35±3.1 7.6 79±1.4а 7.4 20±3.3 9.6
50 40±3.3 10.3 75±2.0 8.3 16±1.9 8.4
Примечание. Данные представлены в виде среднего арифметического ± ошибка среднего (SEM). 1 - доверительный интервал на основе t-распределения Стьюдента при уровне значимости 0.05; 2 - значения в столбце, отмеченные буквой - а, не имеют существенного различия на 5% уровне значимости (Р<0.05) согласно t-критерию Стьюдента.
А
Б
Рис. 3. Ризогенез микропобегов P. tremula: А - 10 мг/л, Б -50 мг/л
Ввиду наличия в талломах рассмотренных нами видов эпигейных лихенизированных грибов экстракта вторичных метаболитов, спектр применения которых достаточно широк, мы считаем целесообразным изучать вопрос получения данных соединений при культивировании как компонентов лихенизированных грибов, так и их ассоциаций в условиях in vitro [24].
В ходе данного исследования было выявлено положительное воздействие ацетоновых экстрактов тал -ломов лихенизированных грибов C. islandica и E. mesomorpha на активность ростовых процессов микропобегов P. tremula и их ризогенез при концентрации экстракта 10 мг/л питательной среды в условиях in vitro. Положительное воздействие выражалось в увеличении длины микропобегов и количества образовавшихся на микропобеге узлов по сравнению с контролем и при отсутствии погибших эксплантов. Влияние на ризогенез проявлялось в сокращении времени начала появления корней, а также в увеличении процента укорененных микропобегов и увеличении средней длины корня по сравнению с контролем. Полученные данные проливают свет на комплексное воздействие лишайниковых кислот в составе ацетонового экстракта на морфо- и ризогенез растительных объектов, в частности, хозяйственно-ценного вида P. tremula, что может быть использовано как в перспективе дальнейших исследований синергетического влияния комплекса лишайниковых кислот на другие культуры, так и при получении посадочного материала данного вида.
Список литературы
1. Felczykowska A., Pastuszak-Skrzypczak A., Pawlik A., Bogucka K., Herman-Antosiewicz A., Guzow-Krzeminska B. Antibacterial and anticancer activities of acetone extracts from in vitro cultured lichen-forming fungi // BMC Complement Altern Med. 2017. Vol. 17. N1. P. 300. DOI: 10.1186/s12906-017-1819-8.
2. Moreira A.S.N., Braz-Filho R., Mussi-Dias V., Vieira I.J.C. Chemistry and Biological Activity of Ramalina Lichenized Fungi // Molecules. 2015. Vol. 20. Pp. 8952-8987. DOI: 10.3390/molecules20058952.
3. Oksanen I. Ecological and biotechnological aspects of lichens // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2006. Vol. 73. Pp. 723-734.
4. Huneck S., Yoshimura I. Identification of Lichen Substances. Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1996. P. 493. DOI: 10.1007/978-3-642-85243-5.
5. Sawa T., Nakao M., Akaike T., Ono K., Maeda H. Alkylperoxyl radical-scavenging activity of various flavonoids and other phenolic compounds: implications for the anti-tumor-promoter effect of vegetables // J. Agric Food Chem. 1999. Vol. 47. N2. Pp. 397-402.
6. Shanab S.M., Shalaby E.A., El-Fayoumy E.A. Enteromorpha compressa exhibits potent antioxidant activity // J. Bio-med. Biotechnol. 2011. Vol. 5. Article 726405. DOI: 10.3390/molecules22040651.
7. Millot M., Girardot M., Dutreix L., Mambu L., Imbert C. Antifungal and Anti-Biofilm Activities of Acetone Lichen Extracts against Candida albicans // Molecules. 2017. Vol. 22. P. 651.
8. Srivastava P., Upreti D., Dhole T., Srivastava A., Meghanand T. Antimicrobial Property of Extracts of Indian Lichen against Human Pathogenic Bacteria // Interdisciplinary Perspectives on Infectious Diseases. 2013. P. 6. DOI: 10.1155/2013/709348.
9. Legouin B., Lohezic-Le Devehat F., Ferron S. Specialized Metabolites of the Lichen Vulpicida pinastri Act as Photo-protective Agents // Molecules. 2017. Vol. 22. N7. P. 1162. DOI: 10.3390/molecules22071162.
10. Manojlovic N., Vasiljevic P., Maskovic P., Juskovic M., Bogdanovic-Dusanovic G. Chemical Composition, Antioxidant, and Antimicrobial Activities of Lichen Umbilicaria cylindrica (L.) Delise (Umbilicariaceae) // Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2012. P. 8. DOI: 10.1155/2012/452431.
Выводы
11. Cardarelli M., Serino G., Campanella L. Antimitotic effects of usnic acid on different biological systems // Cell. Mol. Life Sci. 1997. Vol. 53. Pp. 667-672. DOI: 10.1007/s000180050086.
12. Lascève G., Gaugain F. Effects of Usnic Acid on Sunflower and Maize Plantlets // J. Plant Physiol. 1990. Vol. 136. Pp. 723-727. DOI: 10.1016/S0176-1617(11)81352-0.
13. Latkowska E., Lechowski Z., Bialczyk J., Pilarski J. Photosynthesis and Water Relations in Tomato Plants Cultivated Long-Term in Media Containing (+)-Usnic Acid // Journal of chemical ecology. 2006. Vol. 32. Pp. 2053-2066. DOI: 10.1007/s10886-006-9128-6.
14. Lechowski Z., Latkowska E., Bialczyk J. Accumulation of biomass and some macroelements in tomato plants grown in media with (+)-usnic acid // Environmental and Experimental Botany. 2006. Vol. 56. Pp. 239-244. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2005.03.001.
15. Orús M., Estévez M., Vicente C. Manganese depletion in chloroplasts of Quercus roundifolia during chemical simulation of lichen epiphytic states // Physiologia Plantarum. 2006. Vol. 52. Pp. 263-266. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1981.tb08503.x.
16. Подтероб А.П. Химический состав лишайников и их медицинское применение // Химико-фармацевтический журнал. Лекарственные растения. 2008. T. 42. №10. С. 32-38. DOI: 10.30906/0023-1134-2008-42-10-32-38.
17. Londone P., Sanchez-Robinet C., Alvarez-Guzman G. In vitro antibacterial, antioxidant and cytotoxic activity of meth-anol-acetone extracts from Antarctic lichens (Usnea antarctica and Usnea aurantiaco-atra) // Polar Science. 2019. P. 22. DOI: 10.1016/j.polar.2019.08.003.
18. Reinoso B., Rodríguez-González I., Domínguez H. Towards greener approaches in the extraction of bioactives from lichens // Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2021. P. 20. DOI: 10.1007/s11157-021-09595-9.
19. Bachtiar E., Hermawati E., Juliawaty L., Syah Y. Antibacterial properties of usnic acid against vibriosis // Research Journal of Chemistry and Environment. 2020. Vol. 24. Pp. 100-101.
20. Зонтиков Д.Н., Зонтикова C.A., Сергеев Р.В. Размножение высокопродуктивных диплоидных и триплоидных форм осины (Populus tremula L.) в культуре in vitro // Агрохимия. 2016. T. 7. С. 59-65.
21. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. 1962. Vol. 15. Pp. 473-497. DOI: 10.1111/j. 1399-3054.1962.tb08052.x.
22. Epstein E., Sagee O., Cohen J.D., Garty J. Endogenous auxin and ethylene in the lichen Ramalina duriaei // Plant Physiol. 1986. Vol. 82. Pp. 1122-1125.
23. Wang X.Y., Wei X.L., Luo H. Plant hormones promote growth in lichen-forming fungi // Mycobiology. 2010. Vol. 38. N3. Pp. 176-179. DOI: 10.4489/MYCO.2010.38.3.176.
24. Behera B., Verma N., Sonone A., Makhija U. Experimental studies on the growth and usnic acid production in "lichen" Usnea ghattensis in vitro // Microbiological research. 2006. Vol. 161. Pp. 232-237. DOI: 10.1016/j.micres.2005.08.006.
Поступила в редакцию 20 мая 2022 г.
После переработки 7 сентября 2022 г.
Принята к публикации 20 декабря 2022 г.
Для цитирования: Зонтиков Д.Н., Зонтикова С.А., Малахова К.В., Канарский A.B., Тимаков A.A., Сергеев Р.В.
Влияние ацетонового экстракта из некоторых лихенизированных грибов на ростовую активность Populus tremula
L. in vitro // Химия растительного сырья. 2023. №2. С. 263-269. DOI: 10.14258/jcprm.20230211386.
Zontikov D.N.1, Zontikova S.A.1, Malakhova K.V.1, Kanarskiy A.V.2, Timakov A.A.3, Sergeyev R.V.3* INFLUENCE OF ACETONE EXTRACT FROM SOME LICHENIZED FUNGI ON THE GROWTH ACTIVITY OF POPULUS TREMULA L. IN VITRO
1 Kostroma State University, ul. Dzerzhinskogo, 17, Kostroma, 156005 (Russia)
2 Kazan National Research Technological University, st. Karla Marksa, 68, 420015 (Russia)
3 Volga State University of Technology, pl. Lenina, 3, Yoshkar-Ola, 424000 (Russia), e-mail: [email protected]
The article presents the results of studying the effect of extracts of epigeic lichenized fungi in concentrations from 10 to 50 mg/l on the activity of growth processes, gemmogenesis and rhizogenesis of the economically valuable species Populus tremula L. when cultivated in vitro. Epigeic and epiphytic lichenized fungi served as raw materials for the isolation of the acetone extract: Cetraria islandica (L.) Ach. families Parmeliaceae of the order Lecanorales of the department Lecanoromycetes and Evernia mesomorpha Nyl. - families Parmeliaceae of the order Lecanorales of the class Lecanoromycetes. Acetone was used as a solvent in the extraction of lichen acids from crushed raw materials of thalli. Under the influence of the allelopathic effect of the acetone extract of C. islandica and E. mesomorpha on the activity of growth processes and rhizogenesis of P. tremula, we studied the extract concentrations of 10, 30, and 50 mg/l of the nutrient medium. As a result, it was found that the concentration of the extract of 10 mg/l leads to an increase in the length of the microshoot and activation of the processes of gemmogenesis and rhizogenesis compared to the control in the absence of explant death. Significant differences were obtained in the variant using the acetone extract of C. islandica.
Keywords: lichenized fungi, acetone extract, Cetraria islandica, Evernia mesomorpha, lichen extract, rhizogenesis, Populus tremula, in vitro culture.
References
1. Felczykowska A., Pastuszak-Skrzypczak A., Pawlik A., Bogucka K., Herman-Antosiewicz A., Guzow-Krzeminska B. BMC ComplementAlternMed., 2017, vol. 17, no. 1, p. 300. DOI: 10.1186/s12906-017-1819-8.
2. Moreira A.S.N., Braz-Filho R., Mussi-Dias V., Vieira I.J.C. Molecules, 2015, vol. 20, pp. 8952-8987. DOI: 10.33 90/molecules2005 8952.
3. Oksanen I. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2006, vol. 73, pp. 723-734.
4. Huneck S., Yoshimura I. Identification of Lichen Substances. Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1996, p. 493. DOI: 10.1007/978-3-642-85243-5.
5. Sawa T., Nakao M., Akaike T., Ono K., Maeda H. J. Agric. Food Chem., 1999, vol. 47, no. 2, pp. 397-402.
6. Shanab S.M., Shalaby E.A., El-Fayoumy E.A. J. Biomed. Biotechnol, 2011, vol. 5, article 726405. DOI: 10.3390/mol-ecules22040651.
7. Millot M., Girardot M., Dutreix L., Mambu L., Imbert C. Molecules, 2017, vol. 22, p. 651.
8. Srivastava P., Upreti D., Dhole T., Srivastava A., Meghanand T. Interdisciplinary Perspectives on Infectious Diseases, 2013, p. 6. DOI: 10.1155/2013/709348.
9. Legouin B., Lohézic-Le Dévéhat F., Ferron S. Molecules, 2017, vol. 22, no. 7, p. 1162. DOI: 10.3390/mole-cules22071162.
10. Manojlovic N., Vasiljevic P., Maskovic P., Juskovic M., Bogdanovic-Dusanovic G. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2012, p. 8. DOI: 10.1155/2012/452431.
11. Cardarelli M., Serino G., Campanella L. Cell.Mol. LifeSci., 1997, vol. 53, pp. 667-672. DOI: 10.1007/s000180050086.
12. Lascève G., Gaugain F. J. Plant Physiol, 1990, vol. 136, pp. 723-727. DOI: 10.1016/S0176-1617(11)81352-0.
13. Latkowska E., Lechowski Z., Bialczyk J., Pilarski J. Journal of chemical ecology, 2006, vol. 32, pp. 2053-2066. DOI: 10.1007/s10886-006-9128-6.
14. Lechowski Z., Latkowska E., Bialczyk J. Environmental and Experimental Botany, 2006, vol. 56, pp. 239-244. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2005.03.001.
15. Orús M., Estévez M., Vicente C. Physiologia Plantarum, 2006, vol. 52, pp. 263-266. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1981.tb08503.x.
16. Podterob A.P. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal. Lekarstvennyye rasteniya, 2008, vol. 42, no. 10, pp. 32-38. DOI: 10.30906/0023-1134-2008-42-10-32-38. (in Russ.).
17. Londone P., Sanchez-Robinet C., Alvarez-Guzman G. Polar Science, 2019, p. 22. DOI: 10.1016/j.polar.2019.08.003.
18. Reinoso B., Rodríguez-González I., Domínguez H. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 2021, p. 20. DOI: 10.1007/s11157-021-09595-9.
19. Bachtiar E., Hermawati E., Juliawaty L., Syah Y. Research Journal of Chemistry and Environment, 2020, vol. 24, pp. 100-101.
20. Zontikov D.N, Zontikova S.A, Sergeyev R.V. Agrokhimiya, 2016, vol. 7, pp. 59-65. (in Russ.).
21. Murashige T., Skoog F. Physiol. Plant, 1962, vol. 15, pp. 473-497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.
22. Epstein E., Sagee O., Cohen J.D., Garty J. Plant Physiol, 1986, vol. 82, pp. 1122-1125.
23. Wang X.Y., Wei X.L., Luo H. Mycobiology, 2010, vol. 38, no. 3, pp. 176-179. DOI: 10.4489/MYCO.2010.38.3.176.
24. Behera B., Verma N., Sonone A., Makhija U. Microbiological research, 2006, vol. 161, pp. 232-237. DOI: 10.1016/j.micres.2005.08.006.
Received May 20, 2022 Revised September 7, 2022 Accepted December 20, 2022
For citing: Zontikov D.N., Zontikova S.A., Malakhova K.V., Kanarskiy A.V, Timakov A.A., Sergeyev R.V. Khimiya Rastitel'nogo Syr'ya, 2023, no. 2, pp. 263-269. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.20230211386.
* Corresponding author.
