The research on the dynamics of accumulation of bioactive compounds in in vitro cultures of Aronia x prunifolia (Marschall) Rehder

W ramach pracy zbadano akumulację jednej z grup bioaktywnych roślinnych metabolitów – kwasów fenolowych w pędowych kulturach wytrząsanych Aronia x prunifolia oraz w kulturach prowadzonych w laboratoryjnych bioreaktorach dostępnych komercyjnie (RITA i Plantform). Kultury prowadzono na podłożu Murashige and Skoog wzbogaconym w 1 mg/l BAP i 1 mg/l NAA. Zawartość kwasów fenolowych oznaczano metodą HPLC w metanolowych ekstraktach z biomasy zbieranej w odstępach 1-tygodniowych przez okres 8-tygodniowych cykli hodowlanych w kulturach wytrząsanych, oraz w dwóch punktach czasowych - po 4 i 8 tygoniach w kulturach bioreaktorowych. Spośród 19 oznaczanych kwasów fenolowych we wszystkich badanych ekstraktach stwierdzono obecność tych samych 11 związków. Głównymi kwasami fenolowymi we wszystkich ekstraktach były: kwas chlorogenowy, kwas izochlorogenowy, kwas 3,4 dihydroksyfenylooctowy oraz kwas 3- fenylooctowy. Całkowita zawartość kwasów fenolowych w kulturach wytrząsanych wzrastała z 723,80 mg/100g s.m. (2 tydzień) do maksymalnie 1139,12 mg/100g s.m. (4 tydzień) i malała stopniowo do 96,29 mg/100g s.m. (8 tydzień).W kulturach prowadzonych w bioreaktorach Plantform wyższą całkowitą zawartość kwasów fenolowych stwierdzono po 4 tygodniach wzrostu (869,16 mg/100g s.m. i 751,99 mg/100g s.m.). Z kolei w kulturach prowadzonych w bioreaktorach RITA całkowita zawartość badanych związków była prawie identyczna po 4 i 8 tygodniu wzrostu (693,26 mg/100g s.m. i 698,17 mg/100g s.m.). W podłożach hodowlanych nie stwierdzono obecności kwasów fenolowych. Prowadzone badania mają charakter nowatorski. W ramach pracy po raz pierwszy przeprowadzono badania nad dynamiką akumulacji kwasów fenolowych w obu testowanych typach kultur (zarówno w kulturach wytrząsanych, jak i w bioreaktorowych). Badania mają również charakter potencjalnie aplikacyjny.

The study examined the accumulation of one of the bioactive plants metabolites - phenolic acids in agitated shoot cultures and commercially available laboratory bioreactors (RITA and Plantform) Aronia x prunifolia. The cultures were maintained on Murashige and Skoog (MS) medium with addition of 1 mg/l BAP and 1 mg/l NAA. The content of phenolic acids in the methanolic extracts of the biomass collected at 1 week intervals during 8-weeks growth cycles and after 4 and 8-week cycles (in two time points) in cultures grown in bioreactors was determined using HPLC. The presence of eleven phenolic acids of 19 tested compounds were confirmed in all tested extracts. The main compounds in all extracts were: chlorogenic acid, isochlorogenic acid, 3,4 dihydroxyphenylacetic acid and 3- phenylacetic acid. The maximum content of phenolic acids in agitated cultures increased from 723,80 mg/100g d.w. (after 2 weeks) to maximally 1139,12 mg/100g d.w. and gradually decreased to 96,29 mg/100g d.w. (after 8 weeks). In cultures grown in Plantform bioreactor the maximum content of phenolic acid was reached after 4 weeks of growth cycles (869,16 mg/100g d.w. and 751,99 mg/100g d.w.).The maximum content of phenolic acids in cultures grown in RITA bioreactors after 4 and 8 weeks of growth cycles was almost the same (698,17 mg/100g d.w. and 693,26 mg/100g d.w.)Phenolic acids weren't found in the media.The studies have innovative character. As part of the work, for the first time, research was conducted on the dynamics of accumulation of phenolic acids in both culture types tested (agitated cultures and in bioreactor cultures). This study potentially has application character.