Изучение химического состава, биологической активности редких видов галофитов Балтийского моря, использование методов биотехнологии растений для получения культуры тканей и сохранения видов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-74-00035

НазваниеИзучение химического состава, биологической активности редких видов галофитов Балтийского моря, использование методов биотехнологии растений для получения культуры тканей и сохранения видов

Руководитель Пунгин Артём Викторович, Кандидат географических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" , Калининградская обл

Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-206 - Физиология и биохимия растений

Ключевые слова Редкие и лекарственные растения, галофиты, культура растительных клеток и тканей in vitro, микроклональное размножение, биологически активные вещества, сохранение видов

Код ГРНТИ34.31.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Известно, что многие из природных биологически активных веществ, используемых в медицине, являются продуктами вторичного метаболизма растений, оказывающих различное благотворное влияние на здоровье. Одной из важных задач современных биомедицинских исследований является скрининг и разработка новых лекарственных субстанций на основе растительного сырья и биотехнологическое использование растений-продуцентов для промышленного получения целевых вторичных метаболитов. Галофиты известны своей устойчивостью к суровым условиям окружающей среды, связанной с избытком солей в местах обитания (Flowers, Colmer, 2008). Данные растения накапливают различные вторичные метаболиты, связанные с различными защитными реакциями на солевой стресс (Lokhande, Suprasanna, 2012). В течение последнего десятилетия растения-галофиты изучались как источник биологически активных веществ. Считается, что большое количество галофитов обладает биологически активными эффектами из-за высокого содержания минеральных веществ, аминокислот, полифенолов, которые обладают терапевтическими свойствами – антиоксидантными, противовоспалительными, противоопухолевыми и др. (Ksouri et al., 2008; Meot-Duros et al., 2008). На территории Калининградской области, на побережье Балтийского моря и в лагунах произрастает несколько редких видов-галофитов, занесённых в Красную книгу области и Балтийского региона (Красная книга..., 2010; Ingelög et al., 1993). Наибольший интерес, с точки зрения экологии и глобальной стратегии сохранения растений, вызывают два вида-галофита: находящийся в области под угрозой исчезновения – торичник морской (Spergularia marina (L.) Griseb.) и редкий вид – млечник приморский (Glaux maritima L.). Основной лимитирующий фактор для двух видов – это уничтожение биотопов в результате антропогенного воздействия (рекреация, застройка и др.). В связи с этим актуальным является разработка подходов по сохранению видов ex situ, включая создания банка таксонов in vitro с применением методов фитобиотехнологии, в частности разработки протоколов микроклонального размножения. Наряду с сохранением видов, актуальность исследования обусловлена малоизученностью химического состава вторичных метаболитов Spergularia marina и Glaux maritima и биологических эффектов экстрактов растений для целей фармацевтической и пищевой промышленности: потенциальной разработки лекарственных субстанций и создания функциональных продуктов питания. Известно, что Spergularia marina, применяется в пищевой промышленности в Южной Корее для разработки функциональных продуктов питания и как пищевая добавка – заменитель соли (Lee et al., 2012; Son et al., 2015; Chang et al., 2017). Установлены эффекты экстрактов против остеопороза и ожирения, одновременно блокируя адипогенез и усиливая остеобластогенез и др. (Karadeniz et al., 2014; Park et al., 2020). При этом до настоящего времени не разработано биотехнологических протоколов получения и культивирования клеточных и тканевых культур Spergularia marina, не известна биологическая активность и профиль фенольных соединений для культур in vitro, перспективных для промышленного получения целевых вторичных метаболитов. В свою очередь, биологическая активность экстрактов Glaux maritima остается малоизученной, а его химический состав практически не известен (Lellau, Liebezeit, 2001; 2003; Растительные ресурсы…, 2009), но, при этом, проводились исследования по микроклональному размножению вида in vitro (Bae et al., 2016; Kļaviņa, Kļaviņa, 2018) и получены каллусные культуры для регенерации эксплантов (Han, 2017). Таким образом, целью проекта является изучение химического состава, биологической активности редких видов галофитов Spergularia marina и Glaux maritima и разработка биотехнологических протоколов для получения культуры клеток и тканей, сохранения видов in vitro. Заявленный проект направлен на комплексное изучение, как вопросов восстановления численности популяций редких видов растений, с применением методов микроклонального размножения, так и научно обоснованных подходов к получению высокопродуктивных клеточных и тканевых культур растений с последующей экстракцией и изучением биологически активных веществ. В ходе реализации проекта будет проанализирован химический состав и установлено количественное содержание биологически активных веществ исходных растений, полученных каллусных и корневых культур, исследована антимикробная и антиоксидантная активность экстрактов; подобраны параметры мультипликации, пролиферации, роста адвентивных микропобегов и каллусных культур in vitro, а также условия и штаммы для агробактериальной трансформации и получения культуры бородатых корней растений; изучены ростовые характеристики полученных культур и подобраны параметры повышения биосинтетической активности; будет произведен подбор параметров для укоренения микропобегов в условиях in vitro и ex vitro. Ожидаемые результаты проекта будут иметь весомую научную значимость в области экологии, вопросах сохранения биологического разнообразия и рационального природопользования, а также потенциальную перспективу использования результатов исследования для целей фармацевтической и пищевой промышленности: потенциальной разработки лекарственных субстанций и создания функциональных продуктов питания.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ларцева Л.О., Лоскутникова В.А., Пунгин А.В. Содержание фенольных соединений и антиоксидантная активность экстрактов нативных растений редких видов галофитов Балтийского моря: Spergularia marina (L.) Griseb. и Glaux maritima L. Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы докладов XI международного симпозиума, С. 128 (год публикации - 2022)

2. Л.О. Ларцева, А.В. Пунгин Подбор концентраций и регуляторов роста цитокининового ряда для мультипликации Spergularia marina (L.) Griseb в условиях in vitro ХимБиоSeasons 2022: сборник тезисов докладов Форума молодых исследователей, С. 27 (год публикации - 2022)
10.21603/chembioseasons2022-25

3. В.А. Лоскутникова, А.В. Пунгин Подбор условий для микроклонального размножения Glaux maritima L. в культуре in vitro ХимБиоSeasons 2022: сборник тезисов докладов Форума молодых исследователей, С. 28 (год публикации - 2022)
10.21603/chembioseasons2022-26

4. Пунгин А.В., Ларцева Л.О., Лоскутникова В.А., Шахов В.Л., Кроль О.В., Попова Е.А., Коломиец А.С., Николаева Н.В., Володина А.А. The Content of Certain Groups of Phenolic Compounds and the Biological Activity of Extracts of Various Halophyte Parts of Spergularia marina (L.) Griseb. and Glaux maritima L. at Different Levels of Soil Salinization Plants, V. 11, No 13, P. 1738 (год публикации - 2022)
10.3390/plants11131738

5. Пунгин А.В., Ларцева Л.О., Лоскутникова В.А., Шахов В.Л., Попова Е.А., Скрыпник Л.Н., Кроль О.В. Effect of Salinity Stress on Phenolic Compounds and Antioxidant Activity in Halophytes Spergularia marina (L.) Griseb. and Glaux maritima L. Cultured In Vitro Plants, V.12. No 9. P. 1905 (год публикации - 2023)
10.3390/plants12091905

6. Пунгин А.В., Ларцева Л.О., Кулаков М.В., Попова Е.А. Каллусные культуры Spergularia marina (L.) Griseb.: получение и фитохимический анализ «Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта» (серия Естественные и медицинские науки) (год публикации - 2023)

Публикации