73 МЕЛАФЕН КАК РЕГУЛЯТОР ВТОРИЧНОГО МЕТАБОЛИЗМА

II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ,
Казань, 24–27 июня 2002 г
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
МЕЛАФЕН КАК РЕГУЛЯТОР ВТОРИЧНОГО МЕТАБОЛИЗМА РАСТЕНИЙ
Р.Ю.Козлова, В.Г.Винтер, С.Г.Фаттахов
Казанский государственный университет, Казань, Институт органической и физической
химии им. А.Е.Арбузова, Казань, Regina.Kozlova@ksu.ru, Victor.Vinter@ksu.ru
Получение экологически чистых соединений вторичного обмена растений методом культуры клеток
и тканей в данный момент является актуальным направлением в развитии фармацевтического и др. производств. В связи с этим необходим поиск биологически активных веществ, способных воздействовать в определенном направлении на вторичный метаболизм культуры ткани. Осуществляются попытки искусственно
синтезировать соединения, способные влиять на биосинтез растений. Одним из таких соединений является
мелафен - гетероциклическое фосфорорганическое соединение, синтезированное в Институте органической
и физической химии им. А.Е. Арбузова. По предварительным данным этот препарат является регулятором
роста растений, действующим в чрезвычайно низких концентрациях - 10-6 - 10-7г/л.
Целью данной работы было исследование влияния мелафена на вторичный метаболизм растительной
культуры ткани. В качестве объекта исследования использовали каллусную культуру ткани Rauwolfia serpentina Benth., являющуюся источником таких ценных продуктов вторичного метаболизма, как алкалоиды
аймалин, резерпин, иохимбин и др., используемых в производстве широкого спектра лекарственных средств. Исследовали влияние мелафена на накопление каллусом аймалина, составляющего до 70% от всех синтезируемых культурой алкалоидов, и общей суммы алкалоидов. Качественный состав синтезируемых алкалоидов определяли методом восходящей тонкослойной хроматографии. Каллус выращивали на специальной
среде в темноте при 28°С в течение 40-80 суток.
Осуществляли несколько вариантов воздействия мелафена на культуру ткани: 1. Препарат как термостабильное соединение добавляли в питательную среду непосредственно перед автоклавированием; 2. Каллус предварительно обрабатывали раствором мелафена в питательной среде, не содержащей агар, в течение
30 минут. Затем кусочки каллуса высаживали на агаризованную среду, содержащую мелафен соответствующей концентрации; 3. Раствор мелафена добавляли на 20-е сутки роста культуры. В первом варианте исследовали расширенный ряд концентраций мелафена - 1·10–1,1·10–2, 1·10–3, 1·10–4, 1·10–6 и 1·10–8 г/л питательной
среды, во втором - 1·10–2, 1·10–3, 1·10-4 и 1·10–6 г/л, в третьем - 1·10–2, 1·10–3, 1·10–4, 1·10–6 и 1·10–8 г/л.
Результаты опытов показали, что мелафен в зависимости от момента воздействия им на культуру
ткани значительно изменяет её способность синтезировать алкалоиды. В первом опыте в присутствии мелафена отмечалась тенденция к более интенсивному накоплению как суммы алкалоидов, так и аймалина, по
сравнению с контролем, причем на 60-е сутки роста она была наиболее выражена, тогда как в контроле наблюдался спад биосинтеза. При этом оптимальная концентрация мелафена для накопления аймалина составила 1·10-3г/л, а прирост синтеза аймалина относительно контроля - 80%. Максимальное накопление суммы
алкалоидов наблюдалось при концентрации мелафена 1·10-4г/л, что составило 220% прироста относительно
контроля. На 80-е сутки культивирования увеличение накопления алкалоидов продолжалось, причём в опыте уровень аймалина был выше, а тенденция накопления суммы алкалоидов в опытных вариантах различалась. Если при малых концентрациях мелафена в питательной среде - 1·10-6 и 1·10-8г/л –показатель суммы
алкалоидов был выше, чем в контроле, то при более высоких концентрациях биомасса содержала практически один аймалин. Качественный анализ синтезируемых алкалоидов в 60-суточной культуре показал смещение синтеза в сторону алкалоидов группы иохимбина и резерпина.
Во втором варианте опыта наблюдался очень высокий уровень накопления суммы алкалоидов, тогда
как синтез аймалина находился на уровне контроля и ниже. Наиболее активный синтез, как и в первом варианте, наблюдался на 60-е сутки, хотя резких отличий между 40-ми, 60-ми и 80-ми сутками не было. Прирост
суммы алкалоидов на 60-е сутки относительно контроля составил от 200 до 320%. Зависимость активности
синтеза алкалоидов от концентрации мелафена проявлялась в снижении количества алкалоидов с понижением концентрации регулятора. Качественный анализ алкалоидов показал, что их биосинтез в большей степени, чем в первом варианте, смещён в сторону синтеза алкалоидов группы иохимбина и резерпина, причем с
понижением концентрации мелафена наблюдалось изменение их соотношения. Направление синтеза смещалось от алкалоидов группы иохимбина к алкалоидам группы резерпина.
В третьем опытном варианте, когда мелафен добавляли на 20-е сутки роста культуры, показано отсутствие активации процессов биосинтеза алкалоидов.
Данные опытов указывают на возможность использования мелафена как специфического регулятора
синтеза алкалоидов в культуре ткани R. serpentina, способного в зависимости от способа, момента воздействия и концентрации изменять направление биосинтеза.
II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ. Стендовый доклад
73