In vitro cultures of Dyer's Woad (Isatis tinctoria L.) maintained in bioreactors

Urzet barwierski (Isatis tinctoria L.) jest gatunkiem, który wykazuje właściwości przeciwzapalne, przeciwalergiczne, przeciwnowotworowe, przeciwwirusowe, przeciwbakteryjne, przeciwutleniające. Dzięki temu urzet barwierski od dawna wykorzystywany był w Tradycyjnej Medycynie Chińskiej, w lecznictwie ludowym oraz w medycynie konwencjonalnej. I. tinctoria wzbudza duże zainteresowanie naukowców i jest obiektem licznych badań biotechnologicznych.Celem pracy magisterskiej była analiza jakościowa i ilościowa związków z grupy kwasów fenolowych oraz flawonoidów w kulturach in vitro Isatis tinctoria. Hodowle były przeprowadzane w bioreaktorach PlantForm (PlantForm®, Szwecja) na płynnych podłożach Murashige i Skoog z dodatkiem 6-aminobenzylopuryny (BAP) i kwasu naftylo-1-octowego (NAA) w różnych stężeniach. Analizy zostały przeprowadzone z wykorzystaniem metod HPLC. We wszystkich analizowanych ekstraktach z biomasy in vitro potwierdzono obecność dziewięciu kwasów fenolowych: kwasu chlorogenowego, ferulowego kawowego, p-kumarowego, neochlorogenowego, protokatechowego, synapinowego, syryngowego, wanilinowego oraz sześciu flawonoidów: apigetryny, apigeniny, kwercetyny, kwercytryny, izowiteksyny, wiceniny-2.Metabolitem, który był akumulowany w największych ilościach, pośród kwasów fenolowych był kwas ferulowy, maks. 43,97 mg/100 g s.m. - podłoże MS z dodatkiem regulatorów wzrostu (BAP i NAA) o stężeniu 1,0/0,0 mg/l. Najwyższą całkowitą zawartość kwasów fenolowych (236,49 mg/100 g s.m.) potwierdzono w biomasie prowadzonej na podłożu z dodatkiem regulatorów wzrostu w stężeniu 1,0/0,0 mg/l. Natomiast wśród flawonoidów dominowała wicenina-2, maks. 166,49 mg/100 g s.m. - podłoże MS z dodatkiem BAP i NAA o stężeniu 1,0/0,0 mg/l. Najwyższą całkowitą zawartość flawonoidów (386,64 mg/100 g s.m.) udokumentowano w biomasie prowadzonej również na tym wariancie podłoża.

Dyer’s Woad (Isatis tinctoria L.) is a species that exhibits anti-inflammatory, anti-allergic, anti-cancer, anti-viral, anti-bacterial and antioxidant properties. That is why Dyer’s Woad has long been used in Traditional Chinese Medicine, folk medicine, and conventional medicine. I. tinctoria is a plant of great scientific interest and is the subject of numerous biotechnological research studies.The aim of the master’s thesis was the qualitative and quantitative analysis of compounds from the group of phenolic acids, flavonoids in Isatis tinctoria in vitro cultures. Cultures were maintained in PlantForm bioreactors (PlatForm®, Sweden) on a liquid Murashige and Skoog medium with the addition of 6-benzylaminopurine (BAP) and 1-naphthaleneacetic acid (NAA) in various concentrations. The analyses were conducted using the HPLC method.In all analyzed extracts from in vitro biomass, the presence of nine phenolic acids: chlorogenic acid, caffeic acid, ferulic acid, p-coumaric acid, neochlorogenic acid, protocatechuic acid, sinapic acid, syringic acid, vanillic acid and six flavonoids: apigetrin, apigenin, quercetin, quercitrin, isovitexin, vicenin-2 has been confirmed.The metabolite that was accumulated in the highest amounts among phenolic acids was ferulic acid, max. 43.97 mg/100 g DW - MS medium with the addition of growth regulators (BAP and NAA) at a concentration of 1.0/0.0 mg/l. The highest total content of phenolic acids (236.49 mg/100 g DW) was confirmed in biomass maintained on medium with the addition of growth regulators at a concentration of 1.0/0.0 mg/l. Whereas vicenin-2 dominated among the flavonoids, max. 166.49 mg/100 g DW - MS medium with the addition of BAP and NAA at a concentration of 1.0/0.0 mg/l. The highest total amount of flavonoids (386.64 mg/100 g DW) was documented in the biomass carried out on this medium variant, too.