Research on the biosynthetic potential of in vitro cultures of some Ruta species, cultivated in two types of bioreactors (Rita and Plantform)

W ramach niniejszej pracy przeprowadzono badania nad kulturami pędowymi gatunków z rodzaju Ruta: R. graveolens, R. corsica, R. macrophylla, R. montana oraz R. chalepensis prowadzonymi w bioreaktorach typu Plantform® i Rita®. Badania obejmowały wpływ stężeń roślinnych regulatorów wzrostu i rozwoju (stężenia: 0,1 – 3 mg/l, auksyny: NAA i 2,4-D, cytokininy: BAP) oraz czasu zalewania podłożem (5 i 10 minut) na wzrost i akumulację metabolitów wtórnych.Ekstrakty metanolowe, sporządzone z suchej biomasy, analizowano metodą HPLC. Analizy HPLC wykazały obecność związków z trzech grup metabolitów wtórnych: katechin, kumaryn oraz alkaloidów. W ekstraktach stwierdzono obecność: katechiny, γ-fagaryny, 7-izopentyloksy-γ-fagaryny, rutaretyny, psoralenu, ksantotoksyny, izopimpineliny, bergaptenu, izoimperatoryny oraz ostolu. Dominującą grupą związków we wszystkich kulturach bioreaktorowych były kumaryny. Spośród nich w największej ilości akumulowana była ksantotoksyna.Najwyższa całkowita zawartość kumaryn w kulturach prowadzonych w bioreaktorach typu Plantform® wynosiła: w biomasie R. graveolens 1786,4 mg/100g s. m. (5 tydzień, 5 minut, LS NAA/BAP 0,1/0,1), w biomasie R. corsica 2121,1 mg/100g s. m. (5 tydzień, 5 minut, LS NAA/BAP 0,1/0,1), w biomasie R. macrophylla 2197,7 mg/100g s. m. (6 tydzień, 5 minut, LS NAA/BAP 0,1/0,1), w biomasie R. montana 2609,5 mg/100g s. m. (5 tydzień, 5 minut, LS NAA/BAP 0,1/0,1), w biomasie R. chalepensis 2187,1 mg/100g s. m. (5 tydzień, 10 minut, LS NAA/BAP 1/1). Natomiast w biomasie kultur R. chalepensis hodowanych w bioreaktorze typu Rita® 2315,1 mg/100g s. m. (4 tydzień, 5 minut, LS NAA/BAP 0,5/1).

The aim of the research wat to investigate the shoot cultures of some species of Ruta: R. graveolens, R. corsica, R. macrophylla, R. montana and R. chalepensis cultivated in two types of temporary immersion system bioreactors (Plantform® and Rita®). The research concerned the influence of concentration of plant growth and development regulators (concentration: 0,1-3 mg/l, auxin: NAA and 2,4-D, cytokinin: BAP) and the time of immersion in medium (5 and 10 minutes) on growth of cultures and secondary metabolites accumulation.Three groups of secondary metabolites were analysed by HPLC method in the methanolic extract from dry biomass: catechins, alkaloids and coumarins. In the extracts were found: catechin, γ-fagarin 7-isopentyloxy-γ-fagarin, rutaretin, psoralen, xanthotoxin, isopimpinellin, bergapten, isoimperatorin and osthol. The coumarins were the dominant group in all studied cultures, and amongst them xanthotoxin was accumulated in the highest amount.The highest total content of coumaris found in Plantform® bioreactors was: in biomass R. graveolens 1786.4 mg/100g d. m. (5 week, 5 minutes, LS NAA/BAP 0,1/0,1), in biomass R. corsica 2121.1 mg/100g d. m. (5 week, 5 minutes, LS NAA/BAP 0,1/0,1), in biomass R. macrophylla 2197.7 mg/100g d. m. (6 week, 5 minutes, LS NAA/BAP 0,1/0,1), in biomass R. montana 2609.5 mg/100g d. m. (5 week, 5 minutes, LS NAA/BAP 0,1/0,1), in biomass R. chalepensis 2187.1 mg/100g d. m. (5 week, 10 minutes, LS NAA/BAP 1/1), whereas in biomass from cultures grown in Rita® bioreactors 2315.1 mg/100g d. m. (4 week, 5 minutes, LS NAA/BAP 0,5/1).