Preliminary study on increasing secondary metabolites production in Ruta corsica bioreactor cultures

W niniejszej pracy prowadzono badania nad kulturami in vitro Ruta corsica w bioreaktorach typu Rita®, w celu zbadania wpływu dodatku kwasu antranilowego w stężeniach 25-200 mg/250 mL podłoża na dynamikę przyrostu masy oraz akumulacji metabolitów wtórnych. W wyniku analiz HPLC, w metanolowych ekstraktach z suchej biomasy, wykazano obecność związków z grupy: kumaryn oraz alkaloidów. W badaniach jakościowych stwierdzono obecność: psoralenu, ksantotoksyny, izopimpineliny, bergaptenu, izoimperatoryny, skimianiny, γ-fagaryny, izopentenyloksy-γ-fagaryny. Oznaczono również zawartości poszczególnych związków. Wśród kumaryn dominowały ksantotoksyna (maksymalna zawartość 574,2 mg/100 g s.m.) oraz psoralen (maksymalna zawartość 455,9 mg/100 g s.m.), zaś wśród alkaloidów γ-fagaryna (maksymalna zawartość 354,8 mg/100 g s.m.) i skimianina (maksymalna zawartość 175,5 mg/100 g s.m.). Najwyższa całkowita zawartość kumaryn wyniosła 1358,2 mg/100 g s.m. dla kultur z dodatkiem 25 mg kwasu antranilowego zebranych po 7 dniach od dodatku kwasu antranilowego. Najwyższa całkowita zawartość alkaloidów wyniosła 542,2 mg/100 g s.m. dla kultur z dodatkiem 50 mg kwasu antranilowego zebranych po 7 dniach. Dodatek 25 mg okazał się najbardziej korzystnym do zwiększenia syntezy metabolitów wtórnych. Najwyższy (1,7 – krotny, w porównaniu z próbami kontrolnymi) wzrost produkcji furanokumaryn zaobserwowano w kulturach zbieranych po drugim dniu od dodania 25 mg kwasu antranilowego, a dla alkaloidów furochinolinowych po 4 dniu (1,9 – krotny wzrost, w porównaniu z próbami kontrolnymi).

The aim of this study was to evaluate the effect of anthranilic acid addition in concentrations ranging from 25 to 200 mg/250 mL of medium on secondary metabolites accumulation and biomass growth in Ruta corsica in vitro cultures conducted in Rita® bioreactors. HPLC analyses of methanolic dry biomass extracts showed presence of coumarins and alkaloids. Qualitative assay showed presence of: psoralene, xanthotoxin, isopimpinellin, bergapten, isoimperatorin, skimmianine, γ-fagarine, 7-isopentenyloxy-gamma-fagarine. Among coumarins xanthotoxin (maximum content 574,2 mg/100 g dry weight) and psoralene (maximum content 455,9 mg/100 g d.w.) prevailed. In the alkaloid group γ-fagarine (maximum content 354,8 mg/100 g d.w.) and skimmianine (maximum content 175,5 mg/100 g d.w.) dominated. The highest total coumarins content was 1358,2 mg/100 g d.w. which was recorded for cultures with 25 mg anthranilic acid addition, collected 7 days after the addition. The highest total alkaloid content was 542,2 mg/100 g d.w. which was recorded for cultures with 50 mg anthranilic acid addition, collected 7 days after the addition. 25 mg anthranilic acid addition was optimal for increasing secondary metabolites accumulation. The highest production growth for coumarins (1,7 times increase comparing to controls) was observed in cultures collected 2 days after anthranilic acid addition, while for alkaloids (1,9 times increase comparing to controls) 4 days after addition.