Химические факторы, влияющие на синтез вторичных метаболитов

Образование вторичных продуктов в культу­ре ткани растения может резко возрастать под влиянием некоторых стрессо­вых факторов (наличия веществ - продуктов жизнедеятельности определенных микроорганизмов, токсичных ионов тяжелых металлов, осмотического шока и т.д.).

Вторичные продукты некоторых растений, и прежде всего алкалоиды, являются фитоалексинами, т.е. их синтез в растительной клетке происходит в ответ на наличие или воздействие продуктов жизнедеятельности патогенных микроорганизмов. Таким образом растение защищает себя от фитопатогенов. Поэтому при добавлении к культуре ткани элиситоров (гомогенат из грибного мицелия или какие-либо другие продукты жиз­недеятельности микроорганизмов, паразитирующих на этих растениях в природе) возрастает интенсивность синте­за некоторых ценных веществ.

Так культура ткани Cephalotaxus harringtonia, продуцировавшая в небольших количествах цефалотоксин и противоопухолевый алка­лоид гомохаррингтонин, при добавлении к ней автоклавированных конидий гриба Verticillium dabiae в течение 6-8 дней значи­тельно увеличивала содержание этих алкалоидов.

Клетки Catharanthus roseus после обработки в течение 18 ча­сов гомогенатом гриба Pythium aphanidermatum (5%)увеличили биосинтез катарантина (до 0,01% от массы сухой ткани) в фермен­тере вместимостью 7,5 л. Усиление образования катарантина происходило в течение 1-2 дней после обработки элиситором и глав­ным образом в клетках, закончивших рост.

Биосинтез бензофенантридиновых алкалоидов в суспензионной культуре Eschscholtzia californica был индуцирован после обра­ботки ее элиситором, приготовленным из дрожжевого экстракта.

Институт биотехнологии (Канада, г.Саcкачеван) с целью умень­шения себестоимости конечного продукта предложил промышленный способ получения сангвинарина из клеточных культур мака путем элиситации продуцентов алкалоида грибным гомогенатом из Pythium aphanidermatum.

Кроме элиситоров грибного и микробного происхождения биосин­тез вторичных продуктов могут стимулировать химические вещества. Так, клетки Lithospermum erythrorhizon после переноса в продук­ционную среду, содержащую в 30 раз больше CuS0₄, чем ростовая среда, резко усилили синтез красителя шиконина. По-видимому, высокая концентрация СuSO₄ вызвала стресс, что индуцировало усиленное об­разование шиконина. Было показано, что накопление изофлавоновых гликозидов в суспензионных культурах Vignaangularis стимулируется обработкой ее ванадатом натрия. Установлено, что сульфат ванадия способствовал увеличению почти в 2 раза содержания индольных алкалоидов аймалицина и катарантина в культивируемых клетках Catharanthus roseus. В настоящее время не известен ни механизм воздействия VaS0₄ на синтез вторичных продуктов, ни место его аккумуляции. Тем не менее, обработка клеток солями ванадия способствовала сокращению периода роста, увеличению выхода индольных алкалоидов и в отличие от грибных элиситоров не требовала выращивания грибов и получения из них элиситора. Этот способ может быть с успехом использован для получения ценных продуктов жизне­деятельности растительных клеток.