Диссертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії 091 «Біологія» (09 – Біологія) – Інститут клітинної біології та генетичної інженерії – Київ, 2023.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню зв’язку ураження геному за різних типів опромінення із стимуляцією накопичення фармацевтичних сполук ромашки лікарської з лікарської сировини(суцвіть).
У зв’язку із зростанням використання рослин в офіційній медицині, збільшується і різноманітність підходів до отримання більшої кількості лікарських речовин з цієї природної сировини. Поряд з пошуком нових видів, які мають лікувальні властивості, виведенням більш продуктивних сортів, використовується переорієнтація метаболізму організмів в бік збільшення необхідних для практики речовин. У той час як для вирішення цього питання генетична і метаболічна інженерія фокусуються на генетичній трансформації організмів, досвід вивчення захисних реакцій на дію стресових факторів вказує на можливість використання епігенетичних механізмів для переорієнтації метаболізму.
Одним з ефективних підходів є використання іонізуючого та УФ-С опромінення. При гострому та хронічному опроміненні спостерігається зсув метаболічних процесів у бік утворення речовин вторинного метаболізму, до складу яких входить більшість радіопротекторів, що мають антиоксидантну, антиканцерогенну, імуномодулюючу і протизапальну дію та знаходять все ширше застосування в фармакології.
Однією з основних складових розробки біотехнології підвищення виходу з рослинної сировини лікувальних речовин, зокрема, антиоксидантів, шляхом використання різних типів опромінення, є відбір генотипів з високою чутливістю до дії стресових факторів та з’ясування взаємодії молекулярно – генетичних механізмів, що визначають ці ефекти. Дослідження цих питань проведено на шести сортах Ромашки лікарської (Matricāria chamomīlla L.) європейської селекції з колекції Центральної станції лікарських рослин НААН України (Лубни) та ендемічних екотипах насіння, які одержано з насіннєвих станцій України. Увагу було спрямовано на молекулярно-генетичне підґрунтя стимуляції у різних генотипів двох технологічно важливих характеристик – врожайності фармацевтичної сировини (суцвіть) та нагромадження антиоксидантів у ній. Проведено вегетаційні, польові та лабораторні дослідження. Використано методи молекулярно–генетичного аналізу (ISSR–ПЛР і RAPD–ПЛР), біохімічні методи виділення антиоксидантів, методи лінійної статистики та кластерного аналізу.
Виконання теми включало в себе ряд завдань, які були виконані в декілька етапів.
Завданням першого етапу дослідження було встановлення з використанням методу генетичних маркерів зв’язку чутливості генотипів ромашки лікарської до різних типів опромінення з особливостями організіції їхнього геному. Була проведена оцінка поліморфізму первинної структури ДНК генотипів ромашки з використанням ISSR і RAPD маркерів з подальшим кластерним аналізом генетичної відстані між генотипами, що різняться стимуляцією продуктивності фармацевтичної сировини (суцвіть) та нагромадження низькомолекулярних антиоксидантів - флавоноїдів та фенолів.
Проведений аналіз зв’язку ефективності двох типів опромінення по двом показникам підвищення продуктивності різних генотипів з мікросателітним поліморфізмом їхньої ДНК показав неоднозначні результати. Не виявлено суттєвого зв’язку між розмаїттям двох видів реакції восьми генотипів ромашки лікарської з їхнім ДНК-поліморфізмом по ISSR маркерам. Не виключно, що відсутність чіткого взаємозвязку вихідного ( у контролі) поліморфізму по ISSR маркерам і RAPD маркерам з напрацюваннм антиоксидантів пов’язано з відносно невеликою вибіркою генотипів Matricāria chamomīlla L., з якою проводили роботу.
Між тим виявлено чіткий зв’язок між поліморфізмом ДНК по RAPD- послідовностям з продуктивністю фармацевтичної сировини ромашки лікарської.
Досліджені вісім генотипів ромашки лікарської розділяються на три підкластери, два з яких реагують значимо на УФ-С опромінення, а один – на рентгенівське опромінення.
Проведене дослідження виявило відсутність взаємозв’язку між стимуляцією певним типом опромінення продукції фармацевтичної сировини та нагромадженням антиоксидантів. Так, тільки при рентгенівському опроміненні сортів Азулена та Горал одночасно відбувалася стимуляція і врожайності суцвіть, і вмісту антиоксидантів. У сорту Перлина лісостепу спостерігалася стимуляція фармацевтичної сировини УФ-С опроміненням, в той час як підвищення вмісту флавоноїдів у сировині відбувалася при рентгенівському опроміненні. У сорту Кведлінбург стимуляція врожайності фармацевтичної сировини відбувалася при рентгенівському опроміненні, а стимуляція накопичення антиоксидантів спостерігалася при УФ- С опроміненні.
