НОВЫЙ ПОДХОД В БИОТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО СЫРЬЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ RHODIOLA ROSEА (CRASSULACEAE)

Проект направлен на разработку подхода и стандартизацию методов увеличения биосинтетической способности культуры in vitro лекарственных растений на примере Rhodiola rosea L. В ходе выполнения проекта применялся метод моделирования и проверки оптимальных условий роста и биосинтеза вторичных метаболитов с использованием подхода DOE (Design of Experiments, дизайн эксперимента) и RSM (Response Surface Methodology, метод поверхностного отклика). Испытано 85 вариантов питательных сред. Были построены математические модели с высоким уровнем достоверности (p < 0.0001), которые позволили предсказать оптимальные концентрации NO3-; α-нафтилуксусной кислоты (НУК); β-индолилмасляной кислоты (ИМК); 6-бензиламинопурина (БАП) и соотношения NH4+/K+ и БАП/НУК для максимального ответа. Наилучший рост каллусной культуры и максимальная продукция фенольных соединений были достигнуты при соотношении NH4+/K+ 0,33 и БАП/НУК 0,33 при условии, что концентрация регуляторов роста была равна 30 мкМ, а содержание NO3- не превышало 40 мМ. Оптимальные условия для роста культуры адвентивных корней R. rosea - NH4+/K+ 0,33, NO3- 40 мМ, НУК 5 мкМ, ИМК 5 мкМ. Данные, полученные нами в результате детального изучения химического состава корневища и корня R. rosea, позволяют заключить, что хроматограммы экстрактов каллусных культур не содержат пиков, соответствующих розавинам и коричному спирту, в то время как культура адвентивных корней синтезирует указанные компоненты. Впервые подтверждена генетическая стабильность растений-регенерантов R. rosea, полученных в культуре in vitro под действием БАП и НУК. Показан высокий биосинтетический потенциал и биологическая продуктивность растений-регенерантов R. rosea экотипа Горного Алтая при интродукции в лесостепной зоне Западной Сибири. Полученные данные будут полезны для крупномасштабного культивирования культуры клеток, тканей и органов R. rosea с целью производства ценных вторичных метаболитов, а также получения посадочного материала биотехнологическими методами для промышленного выращивания данного лекарственного растения. Полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый подход является надежным альтернативным способом увеличения продукции фармацевтически важных вторичных метаболитов R. rosea в культуре in vitro. Вероятность оптимизации аналогичных систем с указанным выше количеством факторов с использованием традиционного метода OFAT (One Factor At a Time) была бы крайне низкой.