Studies on the flavonoids accumulation in Melittis melissophyllum L. in vitro culture

Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu wybranych składników podłoża hodowlanego (azotu - N i sacharozy - SA) oraz dodatku prekursora (L-fenyloalaniny - Phe) i elicytora (jasmonianu metylu- MeJA) na akumulację flawonoidów w wytrząsanych kulturach pędowych Melittis melissophyllum L. Hodowla prowadzona była na podłożu Murashige i Skoog z dodatkiem BAP- 1 mg/l, NAA- 0,5 mg/l i GA3- 0,25 mg/l. Po upływie 21 dni zastosowano trzy modyfikacje podłoża. Różniły się one zawartością azotu (standardowa ilość lub jej połowa) oraz sacharozy (standardowa ilość lub ilość podwojona). Po upływie 7 dni, do hodowli oznaczonych B-H, dodano roztwór Phe w ilości 1,6 g/l i/lub roztwór MeJA w stężeniu 10 µM, 40 µM lub 100 µM. Podłoże A nie zawierało dodatku prekursora ani elicytora, dlatego też było traktowane jako odnośnik. Biomasę zebrano po 24 godzinach. Została zważona, zamrożona i zliofilizowana. Flawonoidy zostały jakościowo i ilościowo analizowane w metanolowych wyciągach z biomasy metodą HPLC - DAD. We wszystkich próbkach stwierdzono obecność 9 flawonoidów: witeksyny, cynarozydu, rutozydu, mirycetyny, kwercytryny, kwercetyny, luteoliny, kemferolu i apigeniny. Stwierdzono, że zmniejszenie zawartości N, podwojenie stężenia SA oraz dodatek Phe i MeJA spowodowały zwiększenie akumulacji flawonoidów. Największy wzrost zawartości stwierdzono dla apigeniny, kemferolu i luteoliny. Całkowita zawartość badanych związków zwiększyła się ok. 1,2-krotnie. W zastosowanych w doświadczeniu kulturach pędowych stwierdzono od 9 do 11 razy więcej flawonoidów niż w roślinie gruntowej. Otrzymane wyniki wskazują, że wytrząsane kultury pędowe Melittis melissophyllum zawierające maksymalnie ok. 1,8% flawonoidów mogą mieć potencjalne zastosowanie aplikacyjne jako biotechnologiczne źródło tych związków.

The purpose of this study was to investigate the influence of selected medium components (nitrogen - N and sucrose - SA), addition of the precursor (L- phenylalanine Phe) and the elicitor (methyl jasmonate MeJA) on the flavonoids accumulation in agitated shoot cultures of Melittis melissophyllum L. The cultures were maintained on the MS medium with addition of BAP- 1mg/l, NAA- 0,5 mg/l, GA3- 0,25 mg/l. After 21 days three modified variants of the medium were added. They differed in nitrogen content (standard or half amount) and sucrose content (standard or double amount). After 7 days Phe in amount 1,6 g/l and/or MeJA in concentration of 10µM, 40µM or 100µM were added to B-H variants. The variant A did not contain the addition of the precursor and the elicitor. It was treated as the reference. The biomass was collected after 24 hours, weighed, frozen and lyophilized. Flavonoids were qualitatively and quantitatively analyzed in the methanol extracts from the biomass by means of HPLC-DAD method. Nine flavonoids vitexin, cinaroside, rutin, myricetin, quercitrin, quercetin, luteolin, kaempferol and apigenin were detected in all the samples. It was found that the decrease of N content, double SA concentration, the addition of Phe and MeJA resulted in an increase of the flavonoids accumulation. The largest increase in the content was observed for apigenin, kaempferol and luteolin. The total content of the investigated compounds increased 1,2 times. Shoot cultures used in the investigation were found to contain from 9 to 11 times more flavonoids than the ground plant. The results show that Melittis melissophyllum agitated shoot cultures with up to 1,8% flavonoid content may have potential application as a biotechnological source of those compounds.