Techniki in vitro z użyciem roślin leczniczych do produkcji metabolitów wtórnych
– duże znaczenie w medycynie mają substancje naturalne uzyskiwane z roślin
– większość tych zw. stanowią tzw. naturalne metabolity wtórne, często fizjologicznie silnie działające połączenia, które z chemicznego punktu widzenia mają tak samo skomplikowaną strukturę
Metody pozwalające zwiększyć wydajność syntezy fitozwiązku w warunkach in vitro:
– regulaje fitohormonalne
– biotransformacja
– biokonwersja
– kultury korzeni włośnikowych
– chemiczna modyfikacja genów
– immobilizacja komórek roślinnych
– dodatek prekursorów do podłoża hodowlanego
Zakładanie kultur komórkowych
– inicjacja z większości organów roślinnych
– z powstających, gotowych do podziału komórek tworzą się kolonie najczęściej komórek parenchymatycznych- kalus
– kalusy lub komórki roślinne zawsze potrzebują do wzrostu odpowiedniego źródła N i C, np. cukrów, soli amonowych
– czasem stosuje się regulatory wzrostu
Podstawowe techniki selekcji szczepów
Liczne komórki występujące w kulturze można izolować różnymi metodami:
- klonowanie agregatów komórek
– kalus zostaje podzielony na małe kawałki z których wyprowadza się następnie nowe kalusy
– wielokrotnie się to powtarza aż do uzyskania pojedynczych fragmentów kalusa składających się z jednej tylko linii komórek
– w ten sposób wyizolowano np szczepy komórek, wytwarzające większe ilości alkaniny i szikininy
Alkaninia
– naturalny, czerwony barwnik
– otrzymywany z korzeni pewnej rośliny
2. regeneracja kolonii komórek z protoplastów
– komórki roślinne posiadają ścianę komórkową
– na skutek usunięcia ściany komórkowej powstają protoplasty
– w celu regeneracji kolonii komórek protoplasty zawieszane są w roztworze o dużej lepkości, który zapobiega łączeniu się ich w skupiska
– po regeneracji ściany komórkowej z protoplastów powstają pojedyncze, oddzielne komórki, z których można regenerować linie komórkowe, np. szikonina
Przkłady kultur komórkowych do produkcji metabolitów wtórnych
– szikonina
– berberyna
– sangwinaryna
Berberyna
– izochinolinowy alkaloid pochodzenia roślinnego
– klasa protoberberyn
– występuje w berberysie
– w korzeniach, łodygach ok. 1,24 %
– działa przeciwzapalnie i przeciwnowotworowo
– występuje w berberysie
3. Mikrorozmnażanie jako technika hodowli roślin leczniczych
– wegetatywne rozmnażanie roślin w sterylnych warunkach na sztucznych pożywkach
– powala na uzyskanie dużej liczby wyrównanych genotypów i fenotypów, wolnych od patogenów, szkodników sadzonek
Zalety mikrorozmnażania:
– wysoki współczynnik rozmnażania wegetatywnego- można szybko na dużą skalę mnożyć cenne rośliny, szczególnie te, które trudno jest otrzymać innymi metodami, np. sosna, dąb
– przydatna technika w przypadku roślin, których nasiona są drogie, trudno dostępne lub kiełkują w niskim stopniu
– otrzymywanie roślin identycznych z mateczną
– możliwość uzyskania roślin zdrowych, wolnych od patogenów, wymiana międzynarodowa, uniknięcie kwarantanny
– przechowywanie ich w warunkach spowolnionego wzrostu przez długi czas, co ułatwia transport i międzynarodową wymianę materiału roślinnego
– niezależne od klimatu hodowle
– tworzy się banki genów gatunków zagrożonych
– uzyskanie roślin, których metabolity wykorzystywane są na skalę przemysłową- antybiotyki, olejki zapachowe
– drzewa i krzewy odporne na zanieczyszczenia i degradację powietrza czy gleby
– drzewa charakteryzujące się lepszym wzrostem
Etapy mikrorozmnażania:
- inicjacja kultur siewnych i ich adaptacja do warunków in vitro
- namnażanie pędów
- ukorzenianie pędów
- adaptacja do warunków niesterylnych