Количественное определение содержания инулина в волосовидных корнях цикория обыкновенного Cichorium intybus L.

Abstract

Cichorium intybus L. – многолетнее травянистое растение, представляющее интерес в качестве источника инулина. Инулин – полисахарид, состоящий из остатков фруктозы в форме фуранозы, являющийся перспективным компонентом функционального питания. Производство инулина традиционным способом сопряжено с рядом трудностей, таких как необходимость тщательной очистки корней и зависимость от климатических условий, но их можно преодолеть с помощью биотехнологии. Поскольку в России на данный момент промышленное биотехнологическое производство инулина отсутствует, представляет интерес получение культур волосовидных корней C. intybus, способных продуцировать инулин, что в перспективе может привести к созданию в России биотехнологического производства. Целью данного исследования было получение волосовидных корней C. intybus и анализ количественного содержания в них инулина. Двенадцать линий волосовидных корней диких растений C. intybus и сорта Кофеек были получены путем агробактериальной трансформации штаммом A4 Agrobacterium rhizogenes с бинарным вектором pCambia 1301 листовых эксплантов растений, культивированных в условиях in vitro. Содержание инулина определяли спектрофотометрическим методом. Содержание инулина в волосовидных корнях от диких растений C. intybus и сорта Кофеек в среднем составило 1,46±0,46 % и 1,34±0,34 % от сырой массы соответственно, в то время как в нативных корнях диких растений C. intybus содержалось 13,13±1,9 % инулина, а сорта Кофеек – 11,55±2,32 %. Полученные результаты свидетельствуют о том, что содержание инулина в волосовидных корнях существенно ниже, чем в нативных. Получение инулина из волосовидных корней в условиях промышленного культивирования в биореакторах может иметь ряд преимуществ, таких как независимость от природных условий, отсутствие необходимости предварительной очистки корней, а также возможность круглогодичного культивирования, что в перспективе может частично компенсировать низкое содержание инулина. Однако требуется проведение дальнейших исследований, направленных на повышение содержания инулина в культуре волосовидных корней цикория

Chicory (Cichorium intybus L.) is a perennial herbaceous plant, a promising source of inulin in functional nutrition. Inulin is a polysaccharide consisting of fructofuranose residues. Its traditional production is associated with a number of difficulties, such as the need for thorough cleaning of the roots and dependence on climatic conditions, but these can be overcome by means of biotechnology. As biotechnological production of inulin is currently non-existent in Russia, obtaining cultures of chicory hairy roots capable of producing inulin is of paramount value. It can provide an opportunity for launching biotechnological production of inulin in Russia in the future. In this study, twelve lines of hairy root culture of C. intybus ‘Kofeek’ and wild type plants were obtained and the content of inulin in them was quantified. For this purpose, leaf explants obtained from in vitro plants were subjected to transformation with the A4 strain Agrobacterium rhizogenes containing the binary vector pCambia 1301. The content of inulin was determined by the spectrophotometric method. The inulin content in hairy root culture of wild type chicory plants and chicory ‘Kofeek’ averaged 1.46±0.46 % and 1.34±0.34 %, respectively, while the native roots of wild chicory contained 13.13±1.9 % inulin, and ‘Kofeek’ 11.55±2.32 %. The results indicate that the content of inulin in hairy roots is significantly lower than in native ones. Obtaining inulin from hairy roots under conditions of industrial cultivation in bioreactors may have a number of advantages, such as independence of weather conditions, no need for preliminary cleaning of the roots, and the possibility of year-round cultivation, which may partially compensate for the low content of inulin. However, further research aimed at increasing inulin content in hairy root culture is of immense importance