Technology Development for the Process of Production Biologically Active Compounds from Callus Culture of Medicinal Plants

Анна Сергіївна Крвавич, Романа Омелянівна Петріна, Володимир Павлович Новіков

Abstract


Background. The widespread use of medicinal plants (MP) for production of biologically active substances is leading to their sharp reduction in their nature. Some of them are rare and endangered species, many plants reduced their long area of growth. One of the actual directions of biotechnology is to obtain the secondary metabolites from plant cells cultured in vitro. The development of biotechnology is based on the study of regularities of callusogenesis and accumulation of secondary metabolites in cell cultures. In this regard, the cultivation of tissues and cells of higher plants in vitro for their industrial use for producing bioactive compounds (BAC) and preserve the gene pool determines the relevance of this study.

Оbjective. The aim of the work is to study of cultivation conditions and development of technology for production of BAC from the callus mass of MP.

Methods. The biotechnological, physical and chemical methods have been used.

Results. The scheme of sterilization of seeds with the highest emergence of the aseptic explants (93 %) and the optimum conditions of process (the medium Murasihe and Skoog, growth regulators, light and temperature regimes have selected for cultivation) has been chosen.

Conclusions. We proposed optimized cultivation conditions and technological scheme for obtaining the BAC from callus mass of Gladiolus imbricatus, which allows to obtain the complex of BAC as an extract of plant cell culture.

 


Keywords


Secondary metabolites; Callus mass; Gladiolus imbricatus; Cultivation; Production

References


J. Wu and J. Zhong, “Production of ginseng and its bioactive components in plant cell culture: Current technological and applied aspects”, J. Biotechnol., vol. 68, pр. 89–99, 1999.

R.V. Kostyuk, “The development of biotechnology innovation in thetoday enterprise”, Aktual'ni Problemy Ekonomiky, no. 8 (98), pp. 79–84, 2009 (in Ukrainian).

George E.F., “Plant propagation by tissue culture”, The Technology. Edington: Exegetics Ltd., 1993, 574 p.

F.L. Kalinin et al., Technology of Microclonal Propagation of Plants. Kyiv, Ukraine: Naukova Dumka, 1992, 228 p. (in Russian).

V.A. Kunakh, Biotechnology of Medicinal Herbs. Genetic, Physiological and Biochemical Bases. Kyiv, Ukraine: Logos, 2005, 730 p. (in Ukrainian).

V.A. Kunakh et al., “Peculiarities of variability of suspension cultures and cell clones of Rauwolfia serpentina in vitro”, Biotehnologiya, no. 4, pp. 9–21, 2001(in Ukrainian).

M.D. Melnychuk et al., Fundamentals of Plant Biotechnology. Kyiv, Ukraine, 2000, 247 p. (in Ukrainian).

V.A. Sidorov, Plant Biotechnology. Cell Selection. Kyiv, Ukraine: Naukova Dumka, 1990, 280p (in Ukrainian).

Y.I. Sidorov et al., Processes and Apparatus of Microbiological and Pharmaceutical Industries. Technological Calculations. Examples and Problems. Fundamentals of Design. Lviv, Ukraine: Intelect-Zachid, 2008, 736 p. (in Ukrainian).

A.S. Krvavych et al., “Phytochemical research of plant extracts and use in vitro culture in order to preserve rare wild species Gladiolus imbricatus”, Res. J. Pharm. Biol. Chem. Sci, vol. 5, no. 1, pр. 240–246, 2014.

R.O. Petrina et al., “Introduction to in vitro culture Carlina acaulis”, Visnyk NU “Lviv Polytechnic”, Ser. Khimiya, Tekhnolohiya Rechovyn ta yikh Zastosuvannya, no. 787, pp. 169–172, 2013 (in Ukrainian).

A.S. Krvavych et al., “Study of biologically active substances of Gladiolus imbricatus”, Visnyk NU “Lviv Polytechnic”, Ser. Khimiya, Tekhnolohiya Rechovyn ta yikh Zastosuvannya, no. 787, pp. 217–220, 2014 (in Ukrainian).

Y.V. Koltsov et al., “Method of growing ginseng biomass”, Russian Federation Patent 2101934, issued date Nov. 21, 1995, Jun. 20, 1998.

E. Rakosy-Tican et al., In vitro culture and medium-term conservation of the rare wild species Gladiolus imbricatus”, African J. Biotech., no. 11, pp. 14703–14712, 2012.


GOST Style Citations


  1. Wu J., Zhong J. Production of ginseng and its bioactive components in plant cell culture: Current technological and applied aspects // J. Biotechnol. – 1999. – 68. – P. 89–99. 
       
  2. Костюк Р.В. Розвиток інноваційної діяльності біотехнологічних підприємств у сучасних умовах // Актуальні проблеми економіки. – 2009. – № 8 (98). – С. 79–84. 
       
  3. eorge E.F. Plant Propagation by Tissue Culture. Part 1: the Technology. – Edington: Exegetics Ltd., 1993. – 574 p. 
       
  4. Калинин Ф.Л., Кушнир Г.П., Сарнацкая В.В. Технология микроклонального розмножения растений. – К.: Наук. думка, 1992. – 228 с. 
       
  5. Кунах В.А. Біотехнологія лікарських рослин. Генетичні та фізіолого-біохімічні основи. – К.: Логос, 2005. – 730 с. 
       
  6. Кунах В.А., Можилевская Л.П., Губарь С.И. Особенности получения и изменчивость суспензионных культур и клеточ¬ных клонов раувольфии змеиной Rauwolfia serpentina in vitro // Биотехнология. – 2001. – № 4. – С. 9–21. 
       
  7. Мельничук М.Д., Новак Т.В., Левенко В.О. Основи біотехнології рослин. – К.: [б. в.], 2000. – 247 с. 
       
  8. Сидоров В.А. Биотехнология растений. Клеточная селекция. – К.: Наук. думка,1990. – 280 с. 
       
  9. Сидоров Ю.І., Влязло Р.Й., Новіков В.П. Процеси і апарати мікробіологічної та фармацевтичної промисловості. Технологічні розрахунки. Приклади і задачі. Основи проектування: Навч. посібник. – Львів: Інтелект-Захід, 2008. – 736 с. 
       
  10. Phytochemical research of plant extracts and use in vitro culture in order to preserve rare wild species Gladiolus imbricatus / A.S. Krvavych, R.T. Konechna, R.O. Petrina et al. // Res. J. Pharm. Biol. Chem. Sci. – 2014. – 5, № 1. – P. 240–246. 
       
  11. Введення в культуру in vitro відкасника безстеблевого / Р.О. Петріна, Р.Т. Конечна, О.Р. Побігушка, С.О. Матвійків // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. – 2013. – № 787. – С.169–172. 
       
  12. Крвавич А.С., Конечна Р.Т., Новіков В.П. Вивчення біологічно активних речовин косариків черепитчастих (Gladiolus imbricatus) // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Сер. Хімія, технологія речовин та їх застосування. – 2014. – № 787. – С. 217–220. 
       
  13. Способ выращивания биомассы женьшеня: Пат. 2101934 Рос. Фед., МПК А 01 H 4/00, C 12 N 5/00 / Ю.В. Кольцов, В.Н. Королев, С.А. Кусакин, В.Г. Золотарев. – Заявлено 21.11.1995; Опубл. 20.01.1998. 
       
  14. Rakosy-Tican E., Bors B., Szatmari A.M. In vitro culture and medium-term conservation of the rare wild species Gladiolus imbricatus // African J. Biotech. – 2012. – № 11. – P. 14703–14712.




DOI: https://doi.org/10.20535/1810-0546.2015.3.61502

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




Copyright (c) 2017 NTUU KPI