Аннотация

Hyssopus officinalis L. – ценное лекарственное растение, экстракты которого обладают рядом биологически активных эффектов и перспективны для использования в различных отраслях промышленности. Актуальным является использование биотехнологических методов получения важных вторичных метаболитов, например с применением каллусных культур. Важным вопросом остается соответствие культур по качественному и количественному содержанию целевых веществ. Целью данного исследования являлась сравнительная оценка накопления вторичных метаболитов фенольной природы, антиоксидантной и антимикробной активности экстрактов трех каллусных культур, нативных растений, микрорастений in vitro и коммерческого препарата H. officinalis.
Экстракты исследуемых объектов были получены с использованием 70 % этанола. Содержание фенольных соединений, флавоноидов, гидроксикоричных кислот, танинов определяли по стандартным методикам. Определение содержания отдельных фенольных соединений проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Антиоксидантную активность определяли с использованием трех методов (DPPH, FRAP и ABTS). Оценку антимикробной и фунгицидной активности проводили диско-диффузионным методом.
Высокий индекс роста сырой биомассы каллусов (11,6 ± 1,4) наблюдали на среде Мурасиге-Скуга с добавлением 0,2 мг/л 6-бензиламинопурина и 1 мг/л 2,4-Д (MS-6). Культура MS-6, по сравнению с остальными исследуемыми объектами, отличалась высоким содержанием фенольных соединений (35,5 ± 1,2 мг-экв. галловой кислоты/г сухой массы), гидроксикоричных кислот (82,5 ± 2,6 мг-экв. розмариновой кислоты/г сухой массы), танинов (49,6 ± 0,8 мг-экв. галловой кислоты/г сухой массы), розмариновой (20,25 ± 1,84 мг/г сухой массы) и кофейной (1,48 ± 0,08 мг/г сухой массы) кислот. Экстракты данной культуры показали значительную антиоксидантную активность согласно методу DPPH (127,8 ± 5,6 мг-экв. аскорбиновой кислоты/г сухой массы) и FRAP (15,9 ± 1,3 мг-экв. аскорбиновой кислоты/г сухой массы), а также слабую антибактериальную и фунгицидную активность при концентрации экстракта 2 мг/диск в отношении Bacillus subtilis (7,2 ± 0,2 мм), Candida albicans (7,0 ± 0,2 мм) и при концентрации экстракта 1 мг/диск (7,0 ± 0,3 мм) и 2 мг/диск (7,3 ± 0,1 мм) в отношении Escherichia coli.
Исследуемые экстракты каллусных культур H. officinalis и микрорастений in vitro в сравнении с экстрактом нативного растения показали наилучший выход вторичных метаболитов, что доказывает перспективность применения биотехнологического метода получения из клеточных культур ценных соединений.

Ключевые слова

Каллус, фенольные соединения, флавоноиды, гидроксикоричные кислоты, танины, антиоксидантная активность, антимикробная активность

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Kumar V, Kaur N, Kaur A, Wadhwa P. Phytochemistry and Pharmacology of Indian Traditional Plant Hyssop (Hyssopus officinalis L.): A Review. The Natural Products Journal. 2023;13(4):e110822207418. https://doi.org/10.2174/ 2210315512666220811153919
2. Sayyahi J, Mobaiyen H, Jafari B, Jafari-Sales A. Antibacterial effects of methanolic extracts of Reum ribes L. and Hyssopus officinalis on some standard pathogenic bacteria. Jorjani Biomedicine Journal. 2019;7(3):34–44. https://doi.org/ 10.29252/jorjanibiomedj.7.3.34
3. Judžentienė A. Hyssop (Hyssopus officinalis L.) Oils. In: Preedy VR, editor. Essential Oils in Food Preservation, Flavor and Safety. Academic Press; 2016. pp. 471–479. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-416641-7.00053-5
4. Tahir M, Khushtar M, Fahad M, Rahman MA. Phytochemistry and pharmacological profile of traditionally used medicinal plant Hyssop (Hyssopus officinalis L.). Journal of Applied Pharmaceutical Science. 2018;8(7):132–140. https:// doi.org/10.7324/JAPS.2018.8721
5. Zayova E, Geneva M, Stancheva I, Dimitrova L, Petrova M, Hristozkova M, et al. Evaluation of the antioxidant potential of in vitro propagated hyssop (Hyssopus officinalis L.) with different plant growth regulators. International Journal of Phytomedicines and Related Industries. 2018;10(4):295–304. https://doi.org/10.5958/0975 6892.2018.00044.8
6. Borrelli F, Pagano E, Formisano C, Piccolella S, Fiorentino A, Tenore GC, et al. Hyssopus officinalis subsp. aristatus: An unexploited wild-growing crop for new disclosed bioactives. Industrial Crops and Products. 2019;140:111594. https:// doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.111594
7. Ozyigit II, Dogan I, Hocaoglu-Ozyigit A, Yalcin B, Erdogan A, Yalcin IE, et al. Production of secondary metabolites using tissue culture-based biotechnological applications. Frontiers in Plant Science, 2023;14:1132555. https://doi.org/10.3389/ fpls.2023.1132555
8. Efferth T. Biotechnology applications of plant callus cultures. Engineering. 2019;5(1):50–59. https://doi.org/10.1016/ j.eng.2018.11.006
9. Bulavin IV, Ivanova NN, Mitrofanova IV. In vitro regeneration of Hyssopus officinalis L. and plant genetic similarity. Doklady Biological Sciences. 2021;499:109–112. https://doi.org/10.1134/S0012496621040013
10. Soheili S, Miri SM, Ghazijahani N. Callus Induction from In Vitro Cultured Leaf, Hypocotyl and Root of Hyssopus officinalis. In The First National Conference on the Application of Advancedchemical and Agricultural Research for Development of Medicinal Plants; 2021.
11. Morovatti S, Zebarjadi A, Bahraminejad S, Nadhaphy A. Effect of plant growth regulators on callogenesis and regeneration of Hyssopus officinalis in in vitro conditions. Agricultural Biotechnology Journal. 2021;13(3):187–204. https:// doi.org/10.22103/jab.2021.16756.1277
12. Maslova E, Gulya N, Perelugina T, Semykina V, Kalashnikova E. Introduction of Hyssopus officinalis L. into in vitro culture to optimize the conditions for obtaining callus tissues and microclonal propagation as a promising metod of innovative agrobiotechnologies BIO Web of Conferences. 2021;30:05006. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213005006
13. Skrzypek Z, Wysokińska H. Sterols and triterpenes in cell culture of Hyssopus officinalis L. Zeitschrift für Naturforschung C. 2003;58(5–6):308–312. https://doi.org/10.1515/znc-2003-5-602
14. Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
15. Sadat-Hosseini M, Soleimani A. Callus Induction, Shoot and Root Regeneration in Hyssopus officinalis using Sodium Nitroprusside and Plant Growth Regulators. Journal of Medicinal plants and By-product. 2023. https://doi.org/10.22034/ JMPB.2023.363600.1611
16. Babich O, Sukhikh S, Pungin A, Astahova L, Chupakhin E, Belova D, et al. Evaluation of the Conditions for the Cultivation of Callus Cultures of Hyssopus officinalis Regarding the Yield of Polyphenolic Compounds. Plants. 2021;10(5):915. https://doi.org/10.3390/plants10050915
17. Bibi A, Khan MA, Adil M, Mashwani ZUR. Production of callus biomass and antioxidant secondary metabolites in black cumin. The Journal of Animal and Plant Sciences. 2018;28(5):1321–1328.
18. Padhi EMT, Liu R, Hernandez M, Tsao R, Dan Ramdath D. Total polyphenol content, carotenoid, tocopherol and fatty acid composition of commonly consumed Canadian pulses and their contribution to antioxidant activity. Journal of Functional Foods. 2017;38:602–611. https://doi.org/10.1016/j.jff.2016.11.006
19. Sevket ALP, Ercisli S, Jurikova T, Cakir O, Gozlekci S. Bioactive Content of Rose Hips of Different Wildly Grown Rosa dumalis Genotypes. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 2016;44(2):472–476. https://doi.org/10.15835/ nbha44210432
20. Štefan MB, Rodríguez VJ, Blažeković B, Kindl M, Vladimir-Knežević S. Total Hydroxycinnamic Acids Assay: Prevalidation and Application on Lamiaceae Species. Food Analytical Methods. 2013;7:326–336. https://doi.org/10.1007/ s12161-013-9630-8
21. Feduraev P, Skrypnik L, Nebreeva S, Dzhobadze G, Vatagina A, Kalinina E, et al. Variability of Phenolic Compound Accumulation and Antioxidant Activity in Wild Plants of Some Rumex Species (Polygonaceae). Antioxidants. 2022;11(2):311. https://doi.org/10.3390/antiox11020311
22. Skrypnik L, Grigorev N, Michailov D, Antipina M, Danilova M, Pungin A. Comparative study on radical scavenging activity and phenolic compounds content in water bark extracts of alder (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.), oak (Quercus robur L.) and pine (Pinus sylvestris L.). European Journal of Wood and Wood Products. 2019;77:879–890. https://doi.org/10.1007/ s00107-019-01446-3
23. Skrypnik L, Feduraev P, Golovin A, Maslennikov P, Belov N, Matveev M, et al. Biotechnological Potential of Different Organs of Mistletoe (Viscum album L.) Collected from Various Host Tree Species in an Urban Area. Plants. 2022; 11(20):2686. https://doi.org/10.3390/plants11202686
24. Milentyeva IS, Fedorova AM, Larichev TA, Altshuler OG. Biologically active compounds in Scutellaria baicalensis L. callus extract: Phytochemical analysis and isolation. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):172–186. https://doi.org/ 10.21603/2308-4057-2023-1-564
25. Klančnik A, Piskernik S, Jeršek B, Možina SS. Evaluation of diffusion and dilution methods to determine the antibacterial activity of plant extracts. Journal of Microbiological Methods. 2010;81(2):121–126. https://doi.org/10.1016/ j.mimet.2010.02.004
26. Bertani G. Lysogeny at Mid-Twentieth Century: P1, P2, and Other Experimental Systems. Journal of Bacteriology. 2004;186(3):595–600. https://doi.org/10.1128/jb.186.3.595-600.2004
27. Espinosa-Leal CA, Puente-Garza CA, García-Lara S. In vitro plant tissue culture: means for production of biological active compounds. Planta. 2018;248:1–18. https://doi.org/10.1007/s00425-018-2910-1
28. Tungmunnithum D, Thongboonyou A, Pholboon A, Yangsabai A. Flavonoids and Other Phenolic Compounds from Medicinal Plants for Pharmaceutical and Medical Aspects: An Overview. Medicines. 2018;5(3):93. https://doi.org/10.3390/ medicines5030093
29. Milentyeva IS, Vesnina AD, Fedorova AM, Ostapova EV, Larichev TA. Chlorogenic Acid and Biohanin A from Trifolium pratense L. Callus Culture Extract: Functional Activity In Vivo. Food Processing: Techniques and Technology. 2023;53(4):754–765. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-4-2475; https://elibrary.ru/GGYCQG
30. Sun W, Shahrajabian MH. Therapeutic Potential of Phenolic Compounds in Medicinal Plants–Natural Health Products for Human Health. Molecules. 2023;28(4):1845. https://doi.org/10.3390/molecules28041845
31. Pizzi A. Tannins: Prospectives and Actual Industrial Applications. Biomolecules. 2019;9(8):344. https://doi.org/ 10.3390/biom9080344
32. Sharifi-Rad J, Quispe C, Kumar M, Akram M, Amin M, Iqbal M, et al. Hyssopus Essential Oil: An Update of Its Phytochemistry, Biological Activities, and Safety Profile. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022; 2022(1):8442734. https://doi.org/10.1155/2022/8442734