Nghiên cứu ảnh hưởng của một số elicitor lên khả năng tích lũy solasodine ở tế bào in vitro của cây cà gai leo

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số elicitor lên khả năng tích lũy solasodine ở tế bào in vitro của cây cà gai leo.Tên luận án: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số elicitor lên khả năng tích lũy solasodine ở tế bào in vitro của cây cà gai leo (Solanum hainanense Hance)”

MÃ TÀI LIỆU

 CAOHOC.2017.00034

Giá :

50.000đ

Liên Hệ

0915.558.890

Chuyên ngành: Sinh lý thực vật Người hướng dẫn khoa học:

1. GS.TS. Nguyễn Hoàng Lộc 2. PGS.TS. Cao Đăng Nguyên Cơ sở đào tạo: Trường đại học Khoa học, Đại học Huế

NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN

– Là công trình khoa học đầu tiên nghiên cứu sử dụng elicitor để tăng hàm lượng solasodine tích lũy trong nuôi cấy tế bào in vitro của cây cà gai leo (Solanum hainanense Hance) ở Việt Nam.

– Đã xây dựng hoàn thiện quy trình sản xuất solasodine từ tế bào in vitro cây cà gai leo ở quy mô phòng thí nghiệm.

– Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể sử dụng cho các nghiên cứu sản xuất solasodine ở quy mô lớn hơn (sản xuất sinh khối trong các bioreactor) nhằm cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất dược liệu phục vụ sức khỏe cộng đồng.

Theo số liệu thống kê của ngành Y tế, mỗi năm ở Việt Nam tiêu thụ từ 30 – 50 tấn các loại dược liệu khác nhau để sử dụng trong y học cổ truyền, làm nguyên liệu cho công nghiệp dược và xuất khẩu. Trong đó, trên 2/3 khối lượng này được khai thác từ nguồn cây thuốc mọc tự nhiên và trồng trọt trong nước. Khối lượng dược liệu này trên thực tế mới chỉ bao gồm từ hơn 200 loài được khai thác và đưa vào thương mại có tính phổ biến hiện nay. Bên cạnh đó, còn nhiều loài dược liệu khác vẫn được thu hái, sử dụng tại chỗ trong cộng đồng và hiện chưa có những con số thống kê cụ thể [10].

Cây cà gai leo (Solanum hainanense Hance) còn gọi là cà quạnh, cà gai dây, cà quýnh, cà vạnh, chẻ nan (Tày), b’rongoon (Ba Na), có tên khoa học khác là Solanum procumben Lour., thuộc họ Cà (Solanaceae) [18]. Trong thành phần hóa học của cà gai leo, solasodine là hợp chất chính, đây là một steroid alkaloid được tìm thấy ở khoảng 250 loài c ây khác nhau thuộc họ Cà, đặc biệt là chi Solanum, chúng thường tồn tại ở dạng glycoside. Các nghiên cứu trước đây cho thấy solasodine có hoạt tính kháng viêm và bảo vệ gan, chống lại tế bào ung thư (đặc biệt là ngăn ngừa ung thư da). Solasodine còn là tiền chất để sản xuất các loại corticosteroid, testosteroid và thuốc tránh thai. Ngoài ra, ch ng còn có tác dụng chống oxy hóa, ngăn ngừa xơ gan [14]. Gần đây, nghiên cứrn cho thấy solasodine còn có tác dụng bất hoạt các virus gây bệnh mụn giộp ở ngư i như Herpes simplex, H. zoster và H. genitalis (Chating và cs), bảo vệ chuột chống lại sự xâm nhiễm của vi khuẩn Salmonella typhimurium, giảm lượng cholesterol trong máu… [64].
Tuy nhiên, từ trước đến nay cà gai leo được khai thác chủ yếu từ nguồn hoang dại, chúng thư ờng phân tán manh múm và chất lượng không đồng đều, trữ lượng có giới hạn và hiện đang cạn kiệt do bị thu hái bừa bãi. Vì thế, nguồn nguyên liệu này không đủ để đáp ứng cho việc nghiên cứrn và điều trị.
Nuôi cấy mô và tế bào thực vật là một trong những lĩnh vực ứng dụng đạt nhiều thành công nổi bật của công nghệ sinh học thực vật. Phương pháp này với những ưu điểm vượt trội đã mở ra tiềm năng lớn để tăng thu sinh khối trong thời gian ngắn, hàm lượng hợp chất thứ cấp (HCTC) cao, chủ động dễ điều khiển quy trình sản xuất tạo nguồn nguyên liệu phục vụ việc tách chiết các hoạt chất sinh học trên quy mô công nghiệp, góp phần giải quyết những khó khăn nói trên [63].
Elicitor được định nghĩa là một chất cơ bản mà khi đưa với các nồng độ nhỏ vào hệ thống tế bào sống thì khởi động ho ặc cải thiện sự sinh tổng hợp các HCTC trong tế bào đó [65]. Elicitor thực vật báo hiệu việc hình thành các HCTC, bổ sung elicitor vào môi trường nuôi cấy là phương thức để thu được các sản phẩm HCTC có hoạt tính sinh học một cách hiệu quả nhất. Sử dụng các elicitor sinh học và phi sinh học để kích thích hình thành các HCTC trong nuôi cấy tế bào vừa có thể rút ngắn thời gian lại đạt năng suất cao [42]. Nghiên cứu nuôi cấy tế bào huyền phù có bổ sung elicitor đã được thực hiện thành công ở một số đối tượng như c ây nhân s âm (Panax ginseng) [60], [99], rau má (Centella asiatica) [57], giây dác (Cayratia trifolia) [87], sen tuyết (Saussurea medusa) [106], [112], Pueraria tuberosa [80]…. Các elicitor thường được sử dụng trong các nghiên cứu là methyl jasmonate (MeJA), salicylic acid (SA), dịch chiết nấm men (YE), jasmonic acid (JA), ethrel, chitosan… [57], [62], [65].
Hiện nay đã có một số nghiên c u sản xuất glycoalkaloid toàn phần nói chung và solasodine nói riêng từ cây cà gai leo, tuy nhiên hiệu suất chưa cao. Nghiên cứu khả năng tích lũy glycoalkaloid toàn phần trong callus cà gai leo cho thấy hàm lượng đạt cao nhất 128,17 mg/g khối lượng khô sau 7 tuần nuôi cấy [56]. Các tác giả cũng đã khảo sát khả năng tích lũy solasodine trong tế bào cà gai leo và kết quả cho thấy hàm lượng cao nhất thu được là 121,01 mg/g khối lượng khô sau 4 tuần nuôi cấy [59]. Những nghiên cứu này đều thu được kết quả là hàm lượng glycoalkaloid toàn phần hay solasodine trong callus và tế bào đều cao hơn so với cây tự nhiên, tuy nhiên hiệu suất vẫn chưa cao. Sử dụng các elicitor thực vật có thể cải thiện được vấn đề này.
Xuất phát từ đó, chúng tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu ả n h h ưởng củ a một số elicitor lên khả n ă n g tích lũy sol a sodí n e ở tế bào in vitro củ a cây cà gai leo (Solanum hainanense Hance). Áp dụng phương pháp nuôi cấy tế bào huyền phù tạo nguồn nguyên liệu cho việc tách chiết solasodine, cung cấp nguồn dược chất tự nhiên cho các nghiên cứu trong lĩnh vực y học. Các kết quả của đề tài sẽ làm cơ sở cho việc xây dựng qui trình sản xuất solasodine từ sinh khối tế bào để ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm sau này.
Mục tiêu của đề tài
Xây dựng quy trình sản xuất solasodine hiệu suất cao từ nuôi cấy in vitro tế bào của cây cà gai leo (Solanum hainanense Hance).
Ý n ghĩa kh oa h ọ c và th ực ti ễn
Ỷ nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học mới có giá trị về khả năng tích lũy solasodine trong tế bào cà gai leo khi nuôi cấy có bổ sung các elicitor. Đồng thời luận án cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho nghiên cứu và giảng dạy về lĩnh vực sản xuất các hoạt chất sinh học bằng con đư ờng nuôi cấy tế bào thực vật.
Ỷ nghĩa thực tiễn
Đề tài là hướng nghiên cứu có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất hoạt chất sinh học dùng làm dược liệu bằng nuôi cấy tế bào thực vật, góp phần vào việc bảo vệ và chăm sóc sứ c khỏe cộng đồng.
Nh ữn g đ ó n g gó p m ói củ a l U â n á n
Đ ây là một trong những công trình đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu ảnh hưởng của một số elicitor lên khả năng sinh tổng hợp solasodine trong nuôi cấy tế bào cà gai leo. Kết quả của luận án là đáng tin cậy và có thể sử dụng để tiếp tục nghiên c u phát triển sản xuất solasodine ở quy mô lớn hơn.
Ph ạ m vi n gh i ên cứu
Các thí nghiệm đều được tiến hành trong điều kiện in vitro tại Phòng thí nghiệm Hợp chất th cấp, Viện Tài nguyên, Môi trư ng và Công nghệ sinh học, Đại học Huế từ tháng 11 năm 2011 đến tháng 11 năm 2014.
DANH MỤC CÁC C ÔNG TRÌNH ĐÃ C ÔNG BỐ
1. Nguyen Hoang Loc, Nguyen Huu Thuan Anh, Le Thi Minh Khuyen, Ton Nu Thuy An (2014). Effects of yeast extract and methyl jasmonate on the enhancement of solasodine biosynthesis in cell cultures of Solanum hainanense Hance. J. BioSci. Biotech. 2014, 3(1): 1-6.
2. Nguy ễn H ữu Thuần Anh, Tôn Nữ Thùy An, Lê Thị Hà Thanh, Võ Thị Viên Dung, Nguyễn Thuần Nho, Đinh Hồng Kim Cương, Nguyễn Ngọc Hiếu, Nguyễn Thanh Giang, Nguyễn Hoàng Lộc (2015). Nghiên cứu ảnh hưởng của methyl jasmonate và dịch chiết nấm men lên sinh trưởng và tích lũy solasodine của tế bào cà gai leo (Solanum hainanense Hance). Tạp chí Công nghệ sinh học 13(2A): 513¬519.
3. Nguyen Huu Thuan Anh, Ton Nu Thuy An, Nguyen Thuan Nho, Vo Thi Vien Dung, Nguyen Hoang Loc (2016). Effect of salicylic acid on the biosynthesis of solasodine in cell suspension culture of Solanum hainanense Hance. Plant Cell Biotechnology and Molecular Biology 17(1-2): 14-20.
TÀI LIỆ U THAM KHẢO
Ti ếng Việt
1. Nguyễn Hữu Thuần Anh, Lê Thị Hà Thanh, Đoàn Hữu Nhật Bình, Trương Thị Bích Phượng, Nguyễn Hoàng Lộc (2007), Nghiên cứu khả năng tích lũy glycoalkaloid ở callus của cây cà gai leo (Solanum hainanense Hance), Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong Khoa học sự sống, tr. 229-232.
2. Vũ Văn Hợp, Vũ Xuân Phương (2003), Các loài chứ a alkaloid trong họ Cà (Solanaceae Juss.) ở Việt Nam, Tạp chí Sinh học, 24,(4), tr. 27-31.
3. Nguyễn Thị Minh Khai, Phạm Kim Mãn, Nguyễn Bích Thu, Vũ Kim Thu, Phạm Thanh Trúc, Lã Kim Oanh, Nguyễn Văn Mùi, Trịnh Thị Xuân Hòa, Nguyễn Anh Tuấn, Mão NĐ (2001), Nghiên cứu điều chế thuốc Haina điều trị viêm gan B mạn hoạt động từ cà gai leo, Tạp chí Dược liệu, 6,(2+3), tr. 68-71.
4. Huỳnh Văn Kiệt, Cao Đăng Nguyên, Nguyễn Hoàng Lộc (2005), Ảnh hưởng của một số chất kích thí ch sinh trưởng lên tái sinh in vitro cây cà gai leo (Solanum hainanense Hance), Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong Khoa học sự sống NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 602-605.
5. Bùi Văn Lệ, Nguyễn Ngọc Hồng (2006), Ảnh hưởng của chất điều hòa tăng trưởng thực vật và đường saccharose lên dịch nuôi cấy huyền phù tế bào dừa cạn (Catharanthus roseus), Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 9, tr. 59-66.
6. Nguyễn Hoàng Lộc, Đoàn Hữu Nhật Bình, Phan Đức Lâm, Phan Thị Á Kim, Trương Thị Bích Phượng (2008), Nghiên cứu khả năng tích lũy asiaticoside trong mô sẹo rau má (Centella asiatica L. Urban), Tạp chí Công nghệ Sinh học, 6,(4B), tr. 873-881.
7. Nguyễn Hoàng Lộc (2011), Nuôi cấy mô và tế bào thực vật-Các khái niệm và ứng dụng, NXB Đại học Huế.
8. Nguyễn Hoàng Lộc (2013), Sản xuất một số hợp chất dược phẩm bằng nuôi cấy tế bào thực vật và cây trồng chuyển gen, NXB Đại học Huế.
9. Phạm Kim Mãn, Nguyễn Bích Thu, Trần Văn Hanh (1999), Tác dụng chống ung thư của cà gai leo, Thông báo Tạp chí Dược liệu, 3,(4), tr. 126.
10. Nguyễn Thị Thanh Nga (2012), Đánh giá đa dạng di truyền một số loài cây dược liệu Việt Nam thuộc chi Đảng Sâm (Codonopsis sp) bằng kỹ thuật AND mã vạch, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
11. Quách Ngô Diễm Phương, Hoàng Thị Thanh Minh, Hoàng Thị Thu, Bùi Văn Lệ (2010), Nuôi cấy mô sẹo và dịch huyền phù tế bào c ây bèo đất Drosera burmanni Vahl cho mục tiêu thu nhận quinone, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 13,(T2), tr. 53-60.
12. Quách Ngô Diễm Phương, Hoàng Thị Thanh Minh, Võ Thị Bích Thủy, Bùi Văn Lệ (2010), Thử nghiệm tăng sinh hàm lượng quinone trong cây Drosera burmanni Vahl in vitro bằng phương pháp sử dụng tác nhân cảm ứng (elicitor), Tạp chí Công nghệ Sinh học, 8,(3B), tr. 1439-1444.
13. Quách Ngô Diễm Phương, Hoàng Thị Thanh Minh, Lê Phi Yến, Nguyễn Kim Phi Phụng, Bùi Văn Lệ (2011), Sàng lọc và thu nhận hợp chất có hoạt tính kháng oxy hóa từ dịch chiết cây Drocera indica L. nuôi cấy in vitro, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 14,(T3), tr. 30-36.
14. Nguyễn Bích Thu, Nguyễn Minh Khai, Phạm Kim Mãn, Đoàn Thị Nhu (2000), Nghiên c u tác dụng của cà gai leo (Solanum hainanense Hance) trên collagenase, Tạp chí Dược liệu, 5,(5), tr. 149-152.
15. Nguyễn Bích Thu, Phạm Kim Mãn (2000), Nghiên c ứrn phương pháp định lượng glycoalkaloid trong Solanum hainanense Hance bằng phương pháp acid màu, Tạp chí Dược liệu, 5,(4), tr. 104-108.
16. Nguyễn Bích Thu, Nguyễn Thị Quỳ, Do Young Yoon, Phạm Kim Mãn, Đoàn Thị Nhu (2001), Bước đầu nghiên cứu tác dụng ức chế của cà gai leo đối với gen g ây ung thư của virus, Tạp chí Dược liệu, 6,(4), tr. 118-121.
17. Lê Thị Thủy Tiên, Bùi Trang Việt, Nguyễn Đức Lượng (2010), Khảo sát vài yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh tổng hợp taxol của các hệ thống tế bào Taxus waUichiana Zucc. in vitro, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 13,(T3), tr. 67-77.
18. Viện Dược liệu (1993), Tài nguyên cây thuốc Việt Nam, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
19. Vũ Văn Vụ Sinh lý thực vật, NXB Giáo dục, Hà Nội.