Methods to enchance the production of bioactive secondary metabolites in mycelial cultures of medicinal mushrooms – Flammulina velutipes (winter mushroom) and Laetiporus sulphureus (chicken of the woods)

Produkcja bioaktywnych metabolitów wtórnych w kulturach mycelialnych grzybów leczniczych stała się jednym z kluczowych obszarów badań biotechnologicznych w ostatnich latach. Obiektem przeprowadzonych analiz były kultury mycelialne dwóch gatunków grzybów leczniczych: Flammulina velutipes oraz Laetiporus sulphureus. Zbadano wpływ różnych stężeń elicytorów (jasmonianu metylu 50, 100, 200 µM oraz kwasu salicylowego 10, 100, 1000 µM) na przyrosty biomasy oraz produkcję bioaktywnych metabolitów wtórnych w warunkach in vitro. Kultury eksperymentalne prowadzono w 2–L bioreaktorach z systemem napowietrzania. Ekstrakty metanolowe, przygotowane z suchej biomasy, analizowano za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). Potwierdzono obecność związków należących do kwasów fenolowych, steroli, związków indolowych, ponadto oznaczono zawartość fenyloalaniny, ergotioneiny i lowastatyny. Wykazano, że kwas salicylowy i jasmonian metylu wpływają na przyrost biomasy mycelium Flammulina velutipes i Laetiporus sulphureus w sposób zależny od stężenia, niskie i średnie stężenia elicytorów wpływały na zwiększenie przyrostów biomasy, natomiast najwyższe zastosowane stężenia powodowały zahamowanie wzrostu. Szczególnie skuteczny okazał się jasmonian metylu w stężeniu 50 µM i 100 µM, który znacząco zwiększał przyrost biomasy w obu badanych gatunkach. Kwas salicylowy był bardziej efektywny w stymulacji syntezy związków fenolowych, podczas gdy jasmonian metylu wykazywał większą skuteczność w stymulacji syntezy steroli. Wyniki wskazują, że odpowiednie stężenie elicytorów może znacząco wpłynąć na produkcję bioaktywnych metabolitów w grzybach.

Production of bioactive secondary metabolites in mycelial cultures of medicinal mushrooms has become one of the key areas of biotechnological research in recent years. Mycelial cultures of two species of medicinal mushrooms were the object of the analyses conducted: Flammulina velutipes and Laetiporus sulphureus. The effects of different concentrations of elicitors (methyl jasmonate 50, 100, 200 µM and salicylic acid 10, 100, 1000 µM) on biomass growth and production of bioactive secondary metabolites in vitro were investigated. Experimental cultures were conducted in 2–L bioreactors with an aeration system. Methanol extracts, prepared from dry biomass, were analyzed by high–performance liquid chromatography (HPLC). The presence of compounds belonging to phenolic acids, sterols, indole compounds was confirmed, in addition, phenylalanine, ergothioneine and lowastatin were determined. Salicylic acid and methyl jasmonate were shown to affect the biomass growth of the mycelia Flammulina velutipes and Laetiporus sulphureus in a concentration–dependent manner; low and medium concentrations of the elicitors increased biomass growth, while the highest concentrations used resulted in growth inhibition. Methyl jasmonate at concentrations of 50 µM and 100 µM was particularly effective, significantly increasing biomass growth in both species tested. Salicylic acid was more effective in stimulating the synthesis of phenolic compounds, while methyl jasmonate showed greater efficiency in stimulating the synthesis of sterols. These results indicate that appropriate concentrations of elicitors can significantly affect the production of bioactive metabolites in mushrooms.