Sản xuất các hợp chất phenolic trong nuôi cấy rễ tóc của kiều mạch Tatar (Fagopyrum tataricum Gaertn)

Journal of Crop Science and Biotechnology - Tập 12 - Trang 53-57 - 2009
Yong Kyoung Kim1, Xiaohua Li1, Hui Xu1, Nam Il Park1, Md Romij Uddin1,2, Jong Yeong Pyon1, Sang Un Park1
1Division of Plant Science and Resources, Chungnam National University, Daejeon, Korea
2Department of Agronomy, Bangladesh Agricultural University, Mymensingh, Bangladesh

Tóm tắt

Fagopyrum tataricum Gaertn (kiều mạch Tatar) là một cây trồng có giá trị dược liệu và giàu dinh dưỡng. Nó có hàm lượng rutin và các hợp chất phenolic khác cao. Một thí nghiệm đã được tiến hành để nghiên cứu việc sản xuất in vitro các hợp chất phenolic từ nuôi cấy rễ tóc của kiều mạch Tatar. Sự phát triển của rễ tóc được thúc đẩy bằng cách làm tăng thời gian nuôi cấy trong môi trường MS. Sự phát triển tối đa của rễ tóc đạt tới 11,2 g/l trọng lượng khô sau 18 ngày từ khi đưa vào nuôi cấy. Sự chuyển đổi được xác nhận bằng phương pháp PCR sử dụng các gen rol, gồm rol A (304 bp), B (797 bp), C (550 bp) và D (1035 bp), được chuyển vào rễ tóc từ Ri-plasmid trong Agrobacterium rhizogenes, có trách nhiệm cho việc kích thích sự hình thành rễ tóc từ các loài thực vật. Rutin, quercetin, (−) epicatechin, (−) catechin hydrate, axit gallic, axit ferulic, axit chlorogenic và axit caffeic đã được xác định có mặt trong cả rễ tóc và rễ loại hoang dã của kiều mạch Tatar. Hợp chất chính được tìm thấy trong cả hai loại rễ là epicatechin, tiếp theo là rutin. Nồng độ các hợp chất phenolic trong rễ tóc của kiều mạch Tatar cao gấp nhiều lần so với rễ loại hoang dã của cùng loài. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng nuôi cấy rễ tóc của F. tataricum là một phương pháp thay thế quý giá cho việc sản xuất các hợp chất phenolic.

Từ khóa

#Fagopyrum tataricum #nuôi cấy rễ tóc #hợp chất phenolic #rutin #Agrobacterium rhizogenes

Tài liệu tham khảo

Bonafaccia G, Gambelli L, Fabjan N, Kreft I. 2003. Trace elements in flour and bran from commmon and tartary buckwheat. Food Chem. 83: 1–5

Christey MC. 2001. Use of Ri-mediated transformation for production of transgenic plants. In Vitro Cell Dev. Biol. Plant 37: 687–700

Christey MC, Braun RH. 2005. Production of hairy root cultures and transgenic plants by Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation. Methods Mol. Biol. 286: 47–60

Croft KD. 1998. The chemistry and biological effects of flavonoids and phenolic acids. Ann. NY Acad. Sci. 854: 435–442

Edwards K, Johnstone C, Thompson C. 1991. A simple and rapid method for preparation of plant genomic DNA for PCR analysis. Nucleic Acids Res. 19: 1349

Fabjan N, Rode J, Kosir IJ, Wang Z, Zhang Z, Kreft I. 2003. Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.) as a source of dietary rutin and quercitrin. J. Agric. Food Chem. 51: 6452–6455

Filetici P, Spanò L, Costantino P. 1987. Conserved regions in the T-DNA of different Agrobacterium rhizogenes root inducing plasmid. Plant Mol. Biol. 9: 19–26

Fujii Y, Golisz A, Furubayashi A, Iqbal Z, Nasir H. 2005. Allelochemicals from buckwheat and tartary buckwheat and practical weed control in the field. In: Proceedings of the 20th Asian-Pacific Weed Science Society Conference (Ho Chi Minh City, Vietnam, 7–11 November 2005). Agriculture Publishing House, Ho Chi Minh City, Vietnam, pp 227–233

Georgiev MI, Pavlov AI, Bley T. 2007. Hairy root type plant in vitro systems as sources of bioactive substances. Appl. Microbiol. Biotechnol. 74: 1175–1185

Giri A, Narasu MJ. 2000. Transgenic hairy roots: recent trends and applications. Biotechnol. Advs. 18: 1–22

Guillon S, Tremouillaux-Guiller J, Pati PK, Rideau M, Gantet P. 2006a. Harnessing the potential of hairy roots: dawn of a new era. Trends Biotechnol. 24: 403–409

Guillon S, Tremouillaux-Guiller J, Pati PK, Rideau M, Gantet P. 2006b. Hairy root research: recent scenario and exciting prospects. Curr. Opin. Plant Biol. 9: 341–346

Guo X, Zhu K, Zhang H, Yao H. 2007. Purification and charac terization of the antitumor protein from Chinese tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.) water-soluble extracts. J. Agric. Food Chem. 55: 6958–6961

Hagels H, Wagenbreth D, Schilcher H. 1995. Phenolic compounds of buckwheat herb and influence of plant and agricultural factors (Fagopyrum esculentum Moench & Fagopyrum tataricum Gartner.). Curr. Adv. Buckwheat Res. 115: 801–809

Hamill JD, Parr AJ, Rhodes MJC, Robins RJ, Walton NJ. 1987. New routes to plant secondary products. Biotechnol. 5: 800–804

Kanho H, Yaoya S, Itani T, Nakane T, Kawahara N, Takase Y, Masuda K, Kuroyanagi M. 2004. Glucosylation of phenolic compounds by Pharbitis nil hairy roots: I. Glucosylation of coumarin and flavone derivatives. Biosci. Biotechnol. Biochem. 68: 2032–2039

Karakaya S. 2004. Bioavailability of phenolic compounds. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 44: 453–464

Kitabayashi H, Ujihara A, Hirose T, Minami M. 1995. On the genotypic differences for rutin content in tartary buckwheat, Fagopyrum tataricum Gaertn. Breed Sci. 45: 189–194

Lachman J, Hejtmankova A, Orsak M, Pivec V. 2004. Natural antioxidants - important food constituents in human nutrition for healthy life in the beginning century. In Sustain Life - Secure Survival II Conference Papers. _ZU v Praze (Prague, Czech Republic, 2004). Ceska Zemedelska Univerzita v Praze, Prague, pp 1–15

Lachman J, Orsak M, Pivec V, Faustusova E. 2000. Content of rutin in selected plant sources. Sci. Agric. Boh. 31: 89–99

Lee SY, Cho SI, Park MH, Kim YK, Choi JE, Park SU. 2007. Growth and rutin production in hairy root cultures of buckwheat (Fagopyrum esculentum M.). Prep Biochem Biotechnol. 37: 239–246

Linseisen J, Rohrmann S. 2008. Biomarkers of dietary intake of flavonoids and phenolic acids for studying diet-cancer relationship in humans. Eur. J. Nutr. 47: 60–68

Liu CL, Chen YS, Yang JH, Chiang BH. 2008. Antioxidant activity of tartary (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn.) and common (Fagopyrum esculentum Moench) buckwheat sprouts. J. Agric. Food Chem. 56: 173–178

Luczkiewicz M, Kokotkiewicz A. 2005. Genista tinctoria hairy root cultures for selective production of isoliquiritigenin. Z. Naturforsch [C]. 60: 867–875

Mandal S, Mitra A. 2008. Accumulation of cell wall-bound phenolic metabolites and their upliftment in hairy root cultures of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.). Biotechnol. Lett. 30: 1253–1258

Moriguchi K, Maeda Y, Satou M, Hardayani NS, Kataoka M, Tanaka N, Yoshida K. 2001. The complete nucleotide sequence of a plant root-inducing (Ri) plasmid indicates its chimeric structure and evolutionary relationship between tumor-inducing (Ti) and symbiotic (Sym) plasmids in Rhizobiaceae. J. Mol. Biol. 307: 771–784

Murashige T, Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant 15: 473–497

Petit A, David C, Dahl G, Ellis J, Guyon P, Casse-Delbart F, Tempé J. 1983. Further extension of the opine concept: plasmids in Agrobacterium rhizogenes co-operate for opine degradation. Mol Gen. Genet. 190: 204–214

Sircar D, Roychowdhury A, Mitra A. 2007. Accumulation of p-hydroxybenzoic acid in hairy roots of Daucus carota. J. Plant Physiol. 164: 1358–1366.

Srivastava S, Srivastava AK. 2007. Hairy root culture for mass-production of high-value secondary metabolites. Crit. Rev. Biotechnol. 27: 29–43

Tapiero H, Tew KD, Ba GN, Mathé G. 2002. Polyphenols: do they play a role in the prevention of human pathologies? Biomed. Pharmacother. 56: 200–207

Tepfer D. 1984. Transformation of several species of higher plants by Agrobacterium rhizogenes: sexual transmission of the transformed genotype and phenotype. Cell 37: 959–967

Xuan TD, Tsuzuki E. 2004. Allelopathic plants: buckwheat (Fagopyrum spp.). Allelopathy J. 13: 137–148.

Yao Y, Shan F, Bian J, Chen F, Wang M, Ren G. 2008. D-chiroinositol-enriched tartary buckwheat bran extract lowers the blood glucose level in KK-Ay mice. J. Agric. Food Chem. 56: 10027–10031

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Crop Science and Biotechnology

Tập 12

53-57

Thông tin tác giả