Физилошка и фитохемијска карактеризација биљака врсте Rindera umbellata (Waldst. & Kit.) Bunge гајених in vitro

Abstract

Rindera umbellata је ретка и крајње угрожена биљна врста у Србији. Да би се успоставили протоколи за ex situ заштиту и обезбедио материјал за молекуларне и фитохемијске анализе успостављена је in vitro култура ове слабо испитане врсте. Оптимизација услова гајења заснивала се на варирању врсте и концентрације угљених хидрата (сахароза, глукоза и фруктоза) и фитохормона (гиберелна и јасмонска киселина) у подлози за гајење. Такође је испитиван утицај наведених регулатора растења на продукцију фармацеутски важних секундарних метаболита. In vitro растење и развиће биљака врсте R. umbellata је под утицајем како врсте, тако и концентрације примењеног шећера. Утврђено је да сахароза представља најбољи извор угљеника за in vitro раст, ожиљавање и аклиматизацију биљака, а да су концентрације од 0,3 и 1 М свих примењених шећера инхибиторне. Гиберелна киселина стимулише раст и издуживање стабла ових розетастих биљака, али не утиче значајно на процес ожиљавања. Јасмонска киселина је стимулисала in vitro раст и ожиљавање R. umbellatа, нарочито при нижим концентрацијама и на краткотрајним третманима. Највиша примењена концентрација овог фитохормона (200 μМ) инхибирала је све посматране процесе. Уочена су значајна варирања у квантитативном и квалитативном садржају секундарних метаболита зависно од начина гајења, фенофазе и тестираног биљног органа. Биљке врсте R. umbellata у природним условима синтетишу незасићене и засићене пиролизидинске алкалоиде. Биљке гајене in vitro синтетишу веома ниске концентрације искључиво засићених пиролизидинских алкалоида. Фенолна једињења детектована су у листовима и корену ових биљака. Од фенолних киселина биљке из природе садрже више рузмаринске киселине у надземним деловима, док је садржај литоспермичне киселине Б у кореновима вишеструко већи од количине рузмаринске киселине. Сличан однос садржаја ових једињења запажен је и у биљкама које су гајене у in vitro култури. Иако су највише примењене концентрације сахарозе биле инхибиторне за растење, биљке при овим условима синтетишу највише фенолних једињења, флавоноида и рузмаринске киселине...

Rindera umbellata is a rare and critically endangered plant species in Serbia. In order to optimize protocols for ex situ conservation and provide the materials for molecular and phytochemical analysis, a suitable method for in vitro propagation of this plant species was established. Optimization of the growing conditions was based on varying the type and concentration of carbohydrates (sucrose, glucose and fructose) and phytohormones (gibberellic acid and jasmonic acid) in the substrate. Furthermore, the effect of selected growth regulators on the production of pharmaceutically important secondary metabolites was investigated. In vitro growth and development of R. umbellata plants were significantly affected by both the type and the concentration of applied sugars. It was found that sucrose is the best carbon source for in vitro growth, rooting and acclimatization of the plants, and that the concentrations of 0.3 and 1 M of all applied sugars had an inhibitory effect. Gibberellic acid stimulated growth and stem elongation, but did not significantly affect the process of rooting. Jasmonic acid stimulated in vitro growth and rooting of R. umbellata, especially at lower concentrations, and after short-term treatments. Significant variations in quantitative and qualitative contents of secondary metabolites are noticed, which depended on the method of cultivation, growth stages and plant organs tested. Plants of R. umbellata grown under natural conditions synthesized both unsaturated and saturated pyrrolizidine alkaloids. In vitro grown plants synthesized a very low concentration of saturated alkaloids. Phenol compounds were detected in the leaves and roots of the plants. The content of lithospermic acid B in the roots was several times greater than the amount of rosmarinic acid. A similar relation between the contents of rosmarinic acid and lithospermic acid B was observed in plants that were grown in vitro. Gibberellic acid did not affect the production of phenolic compounds in the shoots. However, total phenol content in roots increased, while the concentration of flavonoids, rosmarinic acid and lithospermic acid B decreased in relation to increasing concentrations of gibberellic acid...