Рослини роду Artemisia здавна відомі як лікарські, оскільки синтезують низку цінних біологічно активних сполук з антиоксидантними, протизапальними, протималярійними, протипухлинними властивостями. Генетична трансформація з використанням Agrobacterium rhizogenes дає можливість отримати культури «бородатих» коренів, що характеризуються швидким ростом, незалежністю від наявності у середовищі регуляторів росту та негативним геотропізмом. Завдяки активності перенесених до генома рослин бактеріальних rol генів «бородаті» корені можуть синтезувати біологічно активні сполуки у вищих кількостях, ніж вихідні рослини, оскільки самі rol гени є індукторами вторинного метаболізму рослин. У роботі порівнювали ріст і накопичення флавоноїдів у «бородатих» коренях рослин A. annua, A. tilesii та A. ludoviciana. Корені рослин трьох видів різнились швидкістю росту, вмістом флавоноїдів і рівнем антиоксидантної активності. Приріст маси сирої речовини трансгенних коренів A. annua був у 2,1—3,2 раза більшим, ніж приріст маси коренів A. ludoviciana, та у 2,3—3,1 раза більшим, ніж у коренів A. tilesii. Корені з найбільшою швидкістю росту та середнім питомим вмістом флавоноїдів відрізнялися найвищим загальним вмістом флавоноїдів. Оскільки антиоксидантна та відновна активності мали сильну лінійну залежність від питомого вмісту флавоноїдів у екстрактах з «бородатих» коренів рослин досліджуваних видів, можна припустити значну роль саме флавоноїдів у прояві такої активності. Таким чином, використані у дослідженні лінії «бородатих» коренів A. annua, які характеризувались швидким ростом і найбільшим загальним вмістом флавоноїдів з високою антиоксидантною активністю, можуть бути природним джерелом антиоксидантів.
Ключові слова: Artemisia annua L., Artemisia tilesii Ledeb., Artemisia ludoviciana L., «бородаті» корені, флавоноїди, антиоксидантна активність
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Czechowski, T., Rinaldi, M.A., Famodimu, M.T., Veelen, M. Van, Larson, T.R., Winzer, T., Rathbone, D.A., Harvey, D., Horrocks, P. & Graham, I.A. (2019). Flavonoid Versus Artemisinin Anti-malarial Activity in Artemisia annua Whole-Leaf Extracts. Front. Plant Sci., 10, 984. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00984
2. Mojarrab, M., Naderi, R. & Afshar, F.H. (2015). Screening of Different Extracts from Artemisia Species for Their Potential Antimalarial Activity. Iran. J. Pharmac. Res., 14, No. 2, pp. 603-608. https://doi.org/10.22037/IJPR.2015.1653
3. Skowyra, M., Gallego, M.G., Segovia, F. & Almajano, M.P. (2014). Antioxidant Properties of Artemisia annua Extracts in Model Food Emulsions. Antioxidants, 3, No. 1, pp. 116-128. https://doi.org/10.3390/antiox3010116
4. Wang, Q., Jin, J., Dai, N., Han, N., Han, J. & Bao, B. (2016). Anti-inflammatory effects, nuclear magnetic resonance identification, and high-performance liquid chromatography isolation of the total flavonoids from Artemisia frigida. J. Food Drug Analysis, 24, No. 2, pp. 385-391. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2015.11.004
5. Kolesar, J.M. & Seeberger, P.H. (2022). Editorial: Anticancer Potential of Artemisia annua. Front. Oncol., 12, 853406. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.853406
6. Singh, N.B., Devi, M.L., Biona, T., Sharma, N., Das, S., Chakravorty, J., Mukherjee, P.K. & Rajashekar, Y. (2023). Phytochemical Composition and Antimicrobial Activity of Essential Oil from the Leaves of Artemisia vulgaris L. Molecules, 28, No. 5, pp. 2279. https://doi.org/10.3390/molecules28052279
7. Palacios-Espinosa, J.F., NyФez-AragЩn, P.N., Gomez-Chang, E., Linares, E., Bye, R., & Romero, I. (2021). Anti-Helicobacter pylori Activity of Artemisia ludoviciana subsp. mexicana and Two of Its Bioactive Components, Estafiatin and Eupatilin. Molecules, 26, No. 12, 3654. https://doi.org/10.3390/molecules26123654
8. Anaya-Eugenio, G.D., Rivero-Cruz, I., Rivera-Ch«vez, J. & Mata, R. (2014). Hypoglycemic properties of some preparations and compounds from Artemisia ludoviciana Nutt. J. Ethnophar., 155, No. 1, pp. 416-425. https://doi.org/10.1016/j.jep.2014.05.051
9. Duplij, V.P. & Matvieieva, N.A. (2019). Features of the dynamics of flavonoid accumulation in Artemisia tilesii Ledeb. Fiziol. rast. genet., 51, No. 4, pp. 308-314. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2019.04.308
10. Skorokhod, I.O., Bohdanovych, T.A. & Matvieieva, N.A. Phenolcarboxylic acids in Artemisia tilesii Ledeb. «hairy» roots. Modern achievements of pharmaceutical technology. Kharkiv: NUPh.
11. Christey, M.C. & Braun, R.H. (2005). Production of hairy root cultures and transgenic plants by Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation. Humana Press, pp. 47-60. https://doi.org/10.1385/1-59259-827-7:047
12. Bulgakov, V.P. (2008). Functions of rol genes in plant secondary metabolism. Biotechnol. Adv., 26, No. 4, pp. 318-324. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2008.03.001
13. PДkal, A. & Pyrzynska, K. (2014). Evaluation of Aluminium Complexation Reaction for Flavonoid Content Assay. Food Analyt. Methods, 7, No. 9, pp. 1776-1782. https://doi.org/10.1007/s12161-014-9814-x
14. Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E. & Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT - Food Sci. Technol., 28, No. 1, pp. 25-30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5
15. Matvieieva, N.A., Morgun, B.V., Lakhneko, O.R., Duplij, V.P., Shakhovsky, A.M., Ratushnyak, Y.I., Sidorenko, M., Mickevicius, S. & Yevtushenko, D.P. (2020). Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation enhances the antioxidant potential of Artemisia tilesii Ledeb. Plant Physiol. Biochem., 152, pp. 177-183. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.04.020
16. Bohdanovych, T.A., Shakhovsky, A.M., Duplij, V.P., Ratushnyak, Y.I., Kuchuk, M.V., Poyedinok, N.L. & Matvieieva, N.A. (2021). Effects of Genetic Transformation on the Antioxidant Activity of «Hairy» Roots of Althaea officinalis L., Artemisia vulgaris L., and Artemisia tilesii Ledeb. Cytol. Genet., 55, No. 6, pp. 531-539. https://doi.org/10.3103/S0095452721060037
17. Mauro, M.L. & Bettini, P.P. (2021). Agrobacterium rhizogenes rolB oncogene: An intriguing player for many roles. Plant Physiol. Biochem., 165, pp. 10-18. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.04.037
18. Tanaka, N., Fujikawa, Y., Aly, M.A.M., Saneoka, H., Fujita, K. & Yamashita, I. (2001). Proliferation and rol gene expression in hairy root lines of Egyptian clover. Plant Cell, Tissue Organ Cult., 66, No. 3, pp. 175-182. https://doi.org/10.1023/A:1010648124872
19. Gai, Q.Y., Jiao, J., Luo, M., Wang, W., Gu, C.B., Fu, Y.J. & Ma, W. (2016). Tremendous enhancements of isoflavonoid biosynthesis, associated gene expression and antioxidant capacity in Astragalus membranaceus hairy root cultures elicited by methyl jasmonate. Process Biochem., 51, No. 5, pp. 642-649. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2016.01.012
20. Chandra, S. (2012). Natural plant genetic engineer Agrobacterium rhizogenes: Role of T-DNA in plant secondary metabolism. Biotechnol. Lett., 34, No. 3, pp. 407-415. https://doi.org/10.1007/s10529-011-0785-3
21. Chandra, S. & Chandra, R. (2011). Engineering secondary metabolite production in hairy roots. Phytochem. Rev., 10, No. 3, pp. 371-395. https://doi.org/10.1007/s11101-011-9210-8
22. Ho, T.T., Lee, J. Du, Ahn, M.S., Kim, S.W. & Park, S.Y. (2018). Enhanced production of phenolic compounds in hairy root cultures of Polygonum multiflorum and its metabolite discrimination using HPLC and FT-IR methods. Appl. Microbiol. Biotechnol., 102, No. 22, pp. 9563-9575. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9359-9
23. Gai, Q.Y., Jiao, J., Luo, M., Wei, Z.F., Zu, Y.G., Ma, W. & Fu, Y.J. (2015). Establishment of Hairy Root Cultures by Agrobacterium Rhizogenes Mediated Transformation of Isatis Tinctoria L. for the Efficient Production of Flavonoids and Evaluation of Antioxidant Activities. PLOS ONE, 10, No. 3, e0119022. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0119022
24. Malarz, J., Michalska, K., Yudina, Y. V. & Stojakowska, A. (2022). Hairy Root Cultures as a Source of Polyphenolic Antioxidants: Flavonoids, Stilbenoids and Hydrolyzable Tannins. Plants, 11, No. 15, pp. 1950. https://doi.org/10.3390/plants11151950
25. Tusevski, O., Vinterhalter, B., Krstiє Miloлeviє, D., Sokoviє, M., ‡iriє, A., Vinterhalter, D., Zdravkoviє Koraє, S., Petreska Stanoeva, J., Stefova, M. & Gadzovska Simic, S. (2017). Production of phenolic compounds, antioxidant and antimicrobial activities in hairy root and shoot cultures of Hypericum perforatum L. Plant Cell, Tissue Organ Cult., 128, No. 3, pp. 589-605. https://doi.org/10.1007/s11240-016-1136-9
26. Gutierrez-Valdes, N., H¬kkinen, S.T., Lemasson, C., Guillet, M., Oksman-Caldentey, K.M., Ritala, A. & Cardon, F. (2020). Hairy Root Cultures - A Versatile Tool With Multiple Applications. Front. Plant Sci., 11, p. 33. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00033
27. Shi, M., Liao, P., Nile, S.H., Georgiev, M.I. & Kai, G. (2021). Biotechnological Exploration of Transformed Root Culture for Value-Added Products. Trends Biotechnol., 39, No. 2, pp. 137-149. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2020.06.012