Callus induction and biomass accumulation in vitro in explants from chokeberry (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot) fruit

• Autorzy: Calalb T. , Nistreanu A. , Oroian S. , Samarghitan M.

Warianty tytułu

PL

Indukcja kalusa i akumulacja biomasy in vitro z owocu aronii (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, the following features were determined: biological (the optimal histogen as explant and the optimal age of donor fruit), biotechnological (type, dosage and combination of growth regulators supplements in culture medium Murashige and Skoog as well as sucrose dosage), and physical (light regime), to induce callusing and biomass accumulation in vitro from the succulent chokeberry (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot) fruit. It turned out that it was much easier to induce callus from explants composed of the epicarp and hypoderm cut from fruits at 50–60 days after flowering. The role of light regime and varied supplementation of the basic MS medium with different doses of growth regulators was established; they resulted in four pigmented carpomass: violet, cream-pink, cream-white and green. The best combinations for the proliferation of fruit callus were culture media with 0.2–2.5 mg × dm-3 2,4-D+0.5 mg × dm-3 KIN +60 g × dm-3sucrose, while for fruit biomass accumulation enriched with phenolic substances – 2.5–3.5 mg × dm-3 NAA+0.5 mg × dm-3 KIN+60 g × dm-3sucrose. The chemical study of phenolic compounds by HPLC coupled with the mass spectrometry method identified chlorogenic acid, hiperozide, quercetrin, isoquercitrin and rutozide quantitatively and qualitatively in all pigmented carpomass and fruits; an exception is p-coumaric present only qualitatively in green carpomass and absent in fruit and quercetol absent in green carpomass.

PL

W przeprowadzonym badaniu najpierw określono następujące cechy: biologiczne (optymalny histogen jako explant oraz optymalny wiek owocu dawcy), biotechnologiczne (rodzaj, dawka i kombinacje regulatorów wzrostu dodanych do pożywek Murashige i Skooga oraz dawki sacharozy) i fizyczne (cykl świetlny), w celu indukcji kalusa i akumulacji biomasy in vitro z owocu aronii (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot). Okazało się, że o wiele łatwiej jest indukować kalus z eksplantów złożonych z egzokarpu i hipodermy wyci ętych z owoców mających 50–60 dni po kwitnieniu. Określono rolę cyklu świetlnego oraz uzupełnienia podstawowej pożywki MS zróżnicowanymi dawkami regulatorów wzrostu; zastosowane regulatory wzrostu spowodowały powstanie kalusa o czterech zabarwieniach: fioletowym, kremowo-różowym, kremowo-bia- łym i zielonym. Najlepszymi kombinacjami do rozmna żania kalusa z owocu były pożywki zawierajżce 0,2–2,5 mg × dm-3 2,4-D+0,5 mg × dm-3 KIN +60 g × dm-3 sacharozy, podczas gdy dla akumulacji biomasy owocu wzbogaconej o substancje fenolowe, pożywki zawierające 2,5–3,5 mg × dm-3 NAA+0,5 mg × dm-3 KIN+60 g × dm-3 sacharozy. Na podstawie analiz chemicznych związków fenolowych przeprowadzonych przy użyciu HPLC w połączeniu z metodą spektrometrii mas oznaczono jakościowo oraz ilościowo kwas chlorogenowy, hiperozyd, kwercetrynę, izokwercetryn ę i rutozyd w zabarwionym kalusie i owocach; wyj ątkiem jest kwas p-kumarowy, który był obecny wy- łącznie jakościowo w zielonej masie kalusa i nieobecny w owocach, oraz kwercetrol, który był nieobecny w zielonym kalusie.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2014
• Tom: 67
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.53-64,fig.,ref.

Twórcy

autor

Calalb T.

• Public Institution of State Medicine and Pharmacy University ”Nicolae Testemitanu” in Chisinau, Chisinau, Moldova

autor

Nistreanu A.

• Public Institution of State Medicine and Pharmacy University ”Nicolae Testemitanu” in Chisinau, Chisinau, Moldova

autor

Oroian S.

• Medicine and Pharmacy University Targu Mures, Malina Mica 66, Chisinau, Moldova

autor

Samarghitan M.

• Medicine and Pharmacy University Targu Mures, Malina Mica 66, Chisinau, Moldova

Bibliografia

• Tanaka T, Tanaka A. Chemical components and characteristics of black chokeberry. J Jpn Soc Food Sci Technol Jpn. 2001; 48: 606–610.
• Kokotkiewicz A, Jaremicz Z, Luczkiewicz M. Aronia plants: a review of traditional use, biological activities, and perspectives for modern medicine. J Med Food. 2010; 13(2): 255–269. http://dx.doi.org/10.1089/jmf.2009.0062
• Beattie J, Crozier A, Duthie G. Potential health benefits of berries. Curr Nutr Food Sci. 2005; 1(1): 71–86. http://dx.doi.org/10.2174/1573401052953294
• Bell DR, Gochenaur K. Direct vasoactive and vasoprotective properties of anthocyanin-rich extracts. J Appl Physiol. 2006; 100(4): 1164–1170. http://dx.doi.org/10.1152/japplphysiol.00626.2005
• Oszmiański J, Wojdylo A. Aronia melanocarpa phenolics and their antioxidant activity. Eur Food Res Technol. 2005; 221(6): 809–813. http://dx.doi.org/10.1007/s00217-005-0002-5
• Valcheva-Kuzmanova SV, Belcheva A. Current knowledge of Aronia melanocarpa as a medicinal plant. Folia Med Plovdiv. 2006; 48(2): 11–17.
• Calalb T. Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot : (structura, biotehnologia, biochimia fructelor). Chişinău: Digital Hardware; 2010.
• Lila MA. Valuable secondary products from in vitro culture. In: Gray D, Trigiano R, editors. Plant development and biotechnology. Boca Raton, FL: CRC Press; 2004. p. 285–289.
• Matienco B, Brezeanu A, Maximova E, Marinescu M, Cogalniceanu G. Carpoculture in vitro. Non morphogenic pathway. Chişinău: Ştiinţa; 2004.
• Matienco B, Zagornean E, Rotaru G, Osadcii V, Calalb T, Colesnicova L, et al. Principy strukturnyh preobrazovanij u rastenij. Chişinău: Ştiinţa; 1988.
• Waterhouse A. Determination of total phenolics. Curr Protoc Food Anal Chem. 2001; 2(1): 1–8.
• Toiu A, Vlase L, Oniga I, Tămaş M. HPLC-MS study of flavonoids from Viola arvensis and V. declinata (Violaceae). Rev Med Chir Soc Med Nat Iasi. 2007; 3(2 suppl): 103–107.
• Rohrer JR, Robertson KR, Phipps JB. Variation in structure among fruits of Maloideae (Rosaceae). Am J Bot. 1991; 78(12): 1617–1635. http://dx.doi.org/10.2307/2444843
• Calalb T. Studiul histochimic şi biochimic al conţinutului fenolic în ontomorfogeneza fructului Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot. Elliot Bul Acad Ştiinţe Mold Ştiinţe Medicale. 2010; 1(24): 56–63.
• Cogalniceanu G, Brezeanu A, Lupsea S, Matienco B. Factors that enhance cell proliferation and secondary metabolism (anthocyanin biosynthesis) in pericarp long-term callus culture of Vitis vinifera cv. Isabell. Acta Hort Bot Buc. 1999; 28: 303–317.
• Harada H, Mukai H, Takagi T. Effects of explant age, growth regulators and carbohydrates on sugar accumulation in Citrus juice vesicles cultured in vitro. Sci Hortic. 2001; 90(1–2): 109–119. http://dx.doi.org/10.1016/S0304-4238(00)00263-6
• Suzuki H, Matsumoto T, Kisaki T, Noguchi M. Influences of cultural conditions on polyphenol formation and growth of amacha cells (Hydrangea macrophylla Seringe var. Thunbergii Makino) and changes of polyphenol contents in leaves of amacha plant during growth. Agric Biol Chem. 1981; 45(5): 1067–1077. http://dx.doi.org/10.1271/bbb1961.45.1067
• Sandhu R, Pandhir V, Das A, Gosal SS. Induction and proliferation of callus derived from fruits of different varieties of Capsicum annuum. J Plant Biochem Biotechnol. 2003; 12(2): 159–162. http://dx.doi.org/10.1007/BF03263179
• Morini S, D’Onofrio C, Bellocchi G, Fisichella M. Effect of 2,4-D and light quality on callus production and differentiation from in vitro cultured quince leaves. Plant Cell Tiss Organ Cult. 2000; 63(1): 47–55. http://dx.doi.org/10.1023/A:1006456919590
• Lutova L. Biotehnologia vyschih rasteniy. Sankt Petersburg: Izd-vo Sankt-Peterburgskogo Universiteta; 2003.
• Floryanowicz-Czekalska K, Podsędek A, Wysokińska H. Chlorogenic acid in in vitro cultures of Eleutherococcus senticosus. Herba Pol. 2006; 52(1–2): 67–74.
• Freucht W, Treutter D, Christ E. Flavanols in grapevine: in vitro accumulation and defence reactions in shoots. Vitis. 1996; 35(3): 113–118.

Identyfikatory

DOI

10.5586/aa.2014.032