Изучение вторичного метаболизма растений, выявление видов-суперпродуцентов биологически активных растительных метаболитов

Руководитель направления к.б.н. Березина Екатерина Васильевна, коллектив к.б.н., доц. Брилкина Анна Александровна, Агеева Мария Николаевна, Рыбин Дмитрий Алексеевич, Сухова Алина Алекберовна, Сёмин Андрей Анатольевич

Цель работы: разработка биотехнологических условий для эффективной продукции фенольных соединений культурами клеток вересковых растений.

Задачи:

• получение каллусных и суспензионных культур растений семейства Вересковые, выявление наиболее перспективного вида растения и экспланта;
• анализ накопления биомассы и фенольных соединений каллусными и суспензионными культурами вересковых растений в ходе одного пассажа и в ряду нескольких пассажей;
• анализ представленности индивидуальных фенольных соединений в фенольном комплексе каллусных и суспензионных культур, в т.ч. в сравнении с таковым для листьев и ягод растений открытого грунта;
• оценка влияния минерального, углеводного, гормонального состава питательных сред, предшественников фенольного биосинтеза, грибных элиситоров и других добавок, освещения на эффективность накопления биомассы и фенольных соединений каллусными и суспензионными культурами вересковых растений;
• выявление возможности культивирования суспензионных клеток вересковых растений в биореакторах и сохранения ими способности к продукции фенольных соединений;
• анализ экспрессии генов ферментов фенольного биосинтеза у вересковых растений и их каллусных и суспензионных культур;
• оценка антиоксидантного и адаптогенного потенциала экстрактов каллусных и суспензионных культур, в т.ч. в сравнении с таковым для листьев и ягод растений открытого грунта.

Методы исследования:

• культивирование стерильных микрорастений, каллусов и суспензионных клеток в условиях in vitro;
• световая микроскопия культивируемых клеток;
• ионометрические методы анализа содержания азота и калия;
• спектрофотометрические методы анализа содержания фосфора, углеводов, белков, разных групп фенольных соединений;
• хроматографические и хроматомасс-спектрометрические методы анализа содержания индивидуальных фенольных соединений;
• спектрофлуориметрические методы анализа антиоксидантной активности растительных экстрактов;
• оценка экспрессии генов ферментов синтеза фенольных соединений методом ПЦР в реальном времени.

Гранты

1. Разработка способов получения антиоксидантных веществ с применением культуры клеток растений (Министерство промышленности Нижегородской области совместно с Фондом Бортника, 2013 г., руководитель Агеева М.Н.)
2. Разработка способов получения БАВ с использованием культуры клеток (Фонд Бортника, 2013-2015 гг., руководитель Агеева М.Н.)
3. Разработка новых подходов к увеличению синтеза БАВ клеточными культурами (Фонд Бортника, 2016-2017 гг., руководитель Березина Е.В.)
4. Влияние грибных элиситоров на полифенольный профиль каллусов клюквы болотной (Oxycoccus palustris Pers.) и крупноплодной (О. macrocarpus (Ait.) Pers.) (РФФИ, 2016-2017 гг., руководитель Березина Е.В.)
5. Анализ влияния фитогормонов на эффективность биотехнологической продукции фенольных соединений культурами суспензионных клеток представителей семейства Вересковые (РНФ, 2023-2024, руководитель Брилкина А.А.)

Публикации

1. Павлова Е.Е., Березина Е.В., Мишукова И.В., Брилкина А.А. Анализ содержания фенольных соединений и аскорбиновой кислоты у различных видов голубики (Vaccinium L.) в периоды цветения и плодоношения // Вестн. Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского. 2012. №2, ч. 3. С. 222-229.
2. Березина Е.В., Брилкина А.А. Содержание фенольных соединений у Oxycoccus macrocarpus (Ait.) Pers. (сорт “Ранний черный”) в условиях in vivo и in vitro // Изв. УНЦ РАН. 2013. №3. С. 91-94.
3. Березина Е.В., Носкова Ю.С., Агеева М.Н., Брилкина А.А., Веселов А.П. Морфологические особенности и синтез фенольных соединений и аскорбата микрорастениями клюквы крупноплодной при выращивании на питательных средах с разным минеральным, углеводным и гормональным составом // Вестн. Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского. 2014. №4, ч. 1. С. 202-209.
4. Брилкина А.А., Агеева М.Н., Березина Е.В., Павлова Е.Е., Мишукова И.В. Особенности накопления фенольных соединений в листьях и ягодах некоторых представителей рода Vaccinium из коллекции НИИ Ботанический сад Нижегородского государственного университета // Вестн. Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского. 2014. №3, ч. 3. С. 30-34.
5. Березина Е.В., Брилкина А.А., Веселов А.П. Содержание фенольных соединений в листьях и плодах Vaccinium vitis–idaea и Oxycoccus palustris (Ericaceae) в разные периоды вегетации // Растительные ресурсы. 2015. Т. 51, №1. С. 88-100.
6. Березина Е.В., Агеева М.Н., Брилкина А.А., Веселов А.П. Содержание полифенолов в каллусных культурах клюквы болотной при модификации питательной среды цитокининами и препаратами микромицетов // Вестн. защиты растений. 2016. Т. 89, №3. С. 26-27.
7. Berezina E.V., Brilkina A.A., Veselov A.P. Content of phenolic compounds, ascorbic acid, and photosynthetic pigments in Vaccinium macrocarpon dependent on seasonal plant development stages and age (the example of introduction in Russia) // Sci. Hortic. 2017. V. 218. P. 139-146.
8. Березина Е.В., Брилкина А.А., Щурова А.В., Веселов А.П. Накопление биомассы и фенольных соединений каллусами Oxycoccus palustris и O. macrocarpus (Ait.) Pers. в присутствии разных цитокининов // Физиология растений. 2019. Т. 66, №1. С. 35-45.
9. Березина Е.В., Рыбин Д.А., Сухова А.А., Сёмин А.А., Мишукова И.В., Брилкина А.А. Сравнительный анализ содержания фенольных соединений в тканях и клетках голубики щитковой Vaccinium corymbosum в условиях in vivo и in vitro // Химия раст. сырья. 2024. №3. С. 129-137.
10. Rybin D.A., Sukhova A.A., Syomin A.A., Zdobnova T.A., Berezina E.V., Brilkina A.A. Characteristics of callus and cell suspension cultures of highbush blueberry (Vaccinium corymbosum ) cultivated in the Presence of different concentrations of 2,4-D and BAP in a nutrient medium // Plants. 2024. V. 13, iss. 23. doi: 10.3390/plants13233279.
11. V. Berezina, A. A. Syomin, M. V. Larina, G. A. Volynets, A. A. Brilkina Content of Phenolic Compounds in Vaccinium corymbosum L. Callus and Cell Suspension Cultures and Influence of Nutrient Medium Carbohydrate Composition on It // Russian Journal of Plant Physiology, 2024, Vol. 71, № 6.

Патенты

Березина Е.В., Агеева М.Н., Брилкина А.А. Способ культивирования каллусной ткани Vaccinium myrtillus L. Пат. 2709175 Рос. Федерация. №2019103709; заявл. 08.02.19; опубл. 16.12.19, Бюл. №35. 11 с.