Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro
За допомогою термодинамічного підходу досліджено та описано залежності між динамікою часток клітин із різним вмістом ДНК в ядрі та площею ядерця, як біологічних потоків, та показників проліферації (мітозів та амітозів), які можуть виступати біологічними силами, на циркадному ієрархічному рівні за зм...
Saved in:
| Published in: | Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18800 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro / І.Ю. Парнікоза, Н.Ю.Мірюта, В.І. Адонін, В.А. Кунах // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2008. — Т. 6, № 1. — С. 98-107. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859624086129344512 |
|---|---|
| author | Парнікоза, І.Ю. Мірюта, Н.Ю. Адонін, В.І. Кунах, В.А. |
| author_facet | Парнікоза, І.Ю. Мірюта, Н.Ю. Адонін, В.І. Кунах, В.А. |
| citation_txt | Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro / І.Ю. Парнікоза, Н.Ю.Мірюта, В.І. Адонін, В.А. Кунах // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2008. — Т. 6, № 1. — С. 98-107. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів |
| description | За допомогою термодинамічного підходу досліджено та описано залежності між динамікою часток клітин із різним вмістом ДНК в ядрі та площею ядерця, як біологічних потоків, та показників проліферації (мітозів та амітозів), які можуть виступати біологічними силами, на циркадному ієрархічному рівні за зміни умов культивування для високопродуктивного штаму К-27 Rauwolfia serpentina – продуцента протиаритмічного алкалоїду аймаліну.
С помощью термодинамического подхода исследованы и описаны зависимости между динамикой частоты субпопуляций клеток с разным содержанием ДНК в ядре и площадью ядрышка, как биологических потоков, и показателей пролиферации (митозов и амитозов), которые могут выступать биологическими силами, на циркадном иерархическом уровне при изменении условий культивирования высокопродуктивного штамма К-27 Rauwolfia serpentina – продуцента противоаритмического алкалоида аймалина.
Through the thermodynamic approach dependences between incidence of cells carrying various DNA content in nucleus, nucleoli area and proliferation rate (mitoses and amitoses) have been researched and described as biological fluxes (currents) and forces at the circadian hierarchic level upon changes in culture conditions as examplified by the Rauwolfia serpentina K-27 strain – producent of the antiarrhytmic alkaloid ajmaline.
|
| first_indexed | 2025-11-29T09:49:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
98 ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
УДК 576.35:581.143.6
ВПЛИВ ЗМІНИ УМОВ КУЛЬТИВУВАННЯ
НА ЦИРКАДНУ ДИНАМІКУ СТРУКТУРИ
КЛІТИННИХ ПОПУЛЯЦІЙ
RAUWOLFIA SERPENTINA BENTH. IN VITRO
І. Ю. ПАРНІКОЗА1, Н. Ю. МІРЮТА2, В. І. АДОНІН2, В. А КУНАХ2
1 Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
Україна, 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 64, Parnikoza@gmail.com;
2. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України,
Україна, 03143, м. Київ, вул. Акад. Заболотного, 150, kunakh@imbg.org.ua
За допомогою термодинамічного підходу досліджено та описано залежності
між динамікою часток клітин із різним вмістом ДНК в ядрі та площею ядерця,
як біологічних потоків, та показників проліферації (мітозів та амітозів), які мо�
жуть виступати біологічними силами, на циркадному ієрархічному рівні за зміни
умов культивування для високопродуктивного штаму К�27 Rauwolfia serpentina
– продуцента протиаритмічного алкалоїду аймаліну.
Ключові слова: культура тканин рослин, Rauwolfia serpentina, циркадна дина�
міка, клітинні популяції in vitro.
Вступ. У попередніх дослідженнях нами за допомогою термодина;
мічного підходу описано на пасажному рівні внесок субпопуляцій
клітин з різним відносним вмістом ДНК в ядрі (ввДНК) та площею ядер;
ця, як біологічних сил, у динаміку біологічних потоків – показників про;
дуктивності у різних варіантах культивування штаму К;27 Rauwolfia
serpentina Benth. – продуцента індолінових алалоїдів [1, 2]. Динаміку
досліджених субпопуляцій за ввДНК та показником синтетичної актив;
ності – площею ядерця ми описуємо на циркадному ієрархічному рівні
як потоки, біологічними силами для яких може виступати динаміка про;
ліферації. Метою цієї роботи є вивчення залежності між відповідними
потоками і силами за зміни умов культивування штаму К;27 R. ser�
pentina.
Матеріали і методи
Вивчали генетично стабільний протягом понад 15 років вирощуван;
ня штам К;27 R. serpentina на агаризованому середовищі 10С (К;
27(10С)), а також варіант його вирощування у рідкому середовищі Рж
© І. Ю. ПАРНІКОЗА, Н. Ю. МІРЮТА, В. І. АДОНІН, В. А КУНАХ, 2008
99ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних...
(К;27(Рж)) [3, 4]). Для аналізу ввДНК та
проліфераційної активності через
кожні 2 години протягом трьох діб (12–
15;ї для К;27(10С), та 9–11;ї для К;27
(Рж)), коли продукція індолінових алка;
лоїдів досягала максимальних зна;
чень, відбирали матеріал, який забар;
влювали за Фьольгеном (для аналізу
ввДНК), а також ацетоорсеїном та
імпрегнували нітратом срібла, як опи;
сано в [2, 5]. Аналіз ввДНК здійснюва;
ли згідно [2]. Частку мітозів (ЧМ) та
амітозів (ЧАМ) отримували множенням
вирахуваного згідно з [5] відповідного
індексу на 0,01. Між динаміками част;
ки клітин з різним вмістом ввДНК та ди;
наміками ЧМ та ЧАМ, згладжених за
середнім змінним, шукали лінійні за;
лежності за методом парної лінійної
регресії за [6].
Результати та обговорення
В обох варіантів культивування на
циркадному рівні використовували ви;
ділені на пасажному рівні дві субпопу;
ляції клітин за ввДНК: 1,0–2,9С та 3,0–
6,9С у К;27 (10С) і 1,0–2,9С та 3,0–8,9С
у К;27 (Рж). У досліджених варіантів
культивування на циркадному рівні та;
кож було виділено наступні субпопу;
ляції клітин за площею ядерця: 12,0–
16,9 мкм2 та понад 17 мкм2 у К;27 (10С)
і понад 8 мкм2 у К;27(Рж). Внесок ди;
наміки частки проліферуючих клітин в
динаміку окремих субпопуляцій за
обома показниками в загальному виг;
ляді відбиває система феноменологі;
чних рівнянь:
+
=
− = =
= + +∑ ∑
36
( ) ( )
( ) ( ),
l lm
m
ls lsk sk
s k m
I t I t m
A R t k X t k
де для ввДНК: I1(t) — потік клітин суб;
популяції з ввДНК 1,0–2,9С, I2(t) — з
ввДНК 3,0–6,9С для К;27 (10С) або
3,0–8,9С для К;27 (Рж), (I1(t), l=1,2), а
для площі ядерця: I1(t) — потік клітин
субпопуляції з площею ядерця 12,0–
16,9 мкм2 для К;27 (10С) або потік суб;
популяції менше 8 мкм2 у К;27(Рж);
I2(t) — потік клітин субпопуляції понад
17 мкм2 у К;27 (10С) або потік субпо;
пуляції понад 8 мкм2 у К;27(Рж); (I1(t),
l=1,2); феноменологічні коефіцієнти
(як і сили), мають складнішу структу;
ру, ніж Lls=RlskAlsk (Xlk(t), s=1,2) через
урахування впливів попередніх зна;
чень сили на наступні значення потоку
(див. позначення t, m, k). Значення та
знак коефіцієнта кореляції (Rlsk)
свідчить про внесок даної динаміки ЧМ
та ЧАМ – сили X1(t+k) або X2(t+k) у
відповідний потік I1(t) або I2(t), (t – час,
m – початкове значення t від початку
пасажу, з якого розпочато відбір проб
добової динаміки, k – кількість точок,
на які проводиться зсув динаміки ве;
личини, яка є силою, відносно динамі;
ки величини, яка є потоком, з метою
урахування внесків попередніх значень
біологічних сил у моменти часу t+m в
потоки у моменти часу t+m+k (табл. 1,
2)); Als – коефіцієнти адаптації, які ви;
раховували із співставлення експери;
ментальних значень динаміки субпопу;
ляцій з такими, що розраховані з
рівнянь, значення Als (табл. 3,4). Експе;
риментальні значення динаміки по;
токів та їх значення, розраховані з
рівнянь, наведено на рис. 1, 2.
У варіанті К;27 (10С) без зсуву в часі
та із зсувом на дві — дванадцять годин
динаміки частки проліферуючих клітин
відносно динаміки частки субпопу;
ляцій клітин з різним ввДНК встанов;
лено позитивний внесок ЧМ та ЧАМ у
зміну частки клітин з ввДНК 3,0–6,9С
та негативний — у зміну частки клітин
з ввДНК 1,0–2,9С (табл. 1).
У варіанті К;27 (Рж) без зсуву в часі
та із зсувом на дві — шістнадцять го;
дин вздовж осі t вправо спостерігали
100 ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
І. Ю. Парнікоза, Н. Ю. Мірюта, В. І. Адонін, В. А Кунах
Таблиця 1. Коефіцієнти кореляції Rlsk динаміки потоків (частки субпопуляцій клітин з віднос;
ним вмістом ДНК в ядрі 1,0–2,9С (I1) та 3,0–6,9С або 3,0–8,9С (I2) для умов культивування
на агаризованому середовищі (К;27 (10С)) або глибинного вирощування (К;27 (Рж)) відпо;
відно, а також сил (часток клітин, що проліферують за допомогою мітозу (X1k) або амітозу
(X2k)) із послідовними зсувами на k точок (щодві години) динаміки проліферації відносно
динаміки частки субпопуляцій клітин з відповідним ввДНК в ядрі)
К-27 (10С) К-27 (Рж)
I1: I2: I1: I2: I1: I2: I1: I2:
1,0–2,9 3,0–6,9 1,0–2,9 3,0–6,9 1,0–2,9 3,0–8,9 1,0–2,9 3,0–8,9
X1k X1k X2k X2k X1k X1k X2k X2k
(МІ) (МІ) (АМІ) (АМІ) (МІ) (МІ) (АМІ) (АМІ)
k зсув,
год.
R11k R21k R12k R22k R11k R21k R12k R22k
0 0 0 0,42 -0,40 0,49 0,42 0 0,53 0
1 2 0 0 -0,40 0,43 0 0 0,50 0
2 4 0 0 -0,47 0,41 0 0 0,52 0
3 6 0 0 -0,47 0,39 0 0 0,57 0
4 8 0 0 -0,44 0,37 0 0 0,56 0
5 10 -0,37 0 -0,52 0,42 0 0 0,63 0
6 12 -0,47 0 -0,50 0,37 0 0 0,69 -0,47
7 14 0 0 0 0 0 0 0,52 -0,49
8 16 0 0 0 0 0 0 0,38 0
9 18 0 0 0 0 0 0,41 0 0
10 20 0 0 0 0 0 0,41 0 0
11 22 0 -0,46 0 0 0 0 0 0
12 24 0 -0,70 0,49 -0,55 0 0 0 0
13 26 0 -0,43 0,53 -0,70 0 -0,60 -0,59 0
14 28 0 0 0 -0,58 0 -0,66 0 -0,49
15 30 0 0 0 0 0 0 0 0
16 32 0,63 -0,48 0 0 0 0 0 0
17 34 0,81 -0,71 0 0 0 0 0 0
18 36 0,61 -0,54 0 0 0 0 0 0
19 38 0 0 0 0 0 0 0 0
20 40 0 0 0,50 0 0 0 0 -0,60
21 42 0 0 0,55 0 0 0 0 -0,64
22 44 0 0 0 0 0 0 0 -0,64
23 46 0 0 0 0 0 0 0 0
24 48 0 0 0 0 0 0 0 0
25 50 0 0 0 0 0,71 0 0 0,63
26 52 0 0 0 0 0 0 0 0
27 54 0 0 0 0 0 0 0 0
28 56 0 0 0 0 0 0 0 0
29 58 0 0 0 0 0 0 0 0
30 60 0 0 0 0 -0,88 0 0,82 0
31 62 0 0 0 0 0 0 0 0
32 64 0 0 0 0 0 0 0 0
33 66 0 0 0 0 0 0 0 0
позитивний внесок ЧМ та ЧАМ у зміну
частки клітин з ввДНК 1,0–2,9С та не;
гативний внесок ЧАМ (за відсутності
кореляції з ЧМ) у зміну частки клітин
субпопуляції 3,0–6,9С (табл. 1). Отже,
на дослідженому відрізку в обох варі;
антів культивування проліферативна
активність, що випереджає на величи;
ну вищевказаного зсуву появу клітин
певної субпопуляції, ймовірно визна;
101ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних...
К-27 (10С) К-27 (Рж)
I1: I2: I1: I2: I1: I2: I1: I2:
12,0–16,9 >17 12,0–16,9 >17 <8 >8 <8 >8
X1k X1k X2k X2k X1k X1k X2k X2k
(МІ) (МІ) (АМІ) (АМІ) (МІ) (МІ) (АМІ) (АМІ)
k зсув,
год.
R11k R21k R12k R22k R11k R21k R12k R22k
0 0 0 0,50 0 0 0 0,35 0 0
1 2 0 0 0 0 -0,39 0,42 0 0,36
2 4 0 0 0 0 0 0 -0,50 0,57
3 6 0 0 0 0 0 0 -0,59 0,62
4 8 0 0 0 0 0 0 -0,41 0,48
5 10 0 0,45 0 0 0,41 -0,38 0 0
6 12 0 0,38 0 0 0,46 -0,40 0 0
7 14 0 0 0 0 0 0 0 0
8 16 0 0 0 0 0 0 0 0
9 18 0 0 0 0 -0,39 0 -0,48 0,41
10 20 0 0 0 0 0 0 -0,43 0
11 22 0 0 0 0 0 0 0 0
12 24 0 0 0 0 0 0 0 0
13 26 0,41 0 0 0 0 0 0 -0,42
14 28 0,46 0 0 0 0 0 0 -0,54
15 30 0 0 0 0 0 0 0 0
16 32 0 0 0 0 0 0 0 0
17 34 0 0 0,56 0 0 0 0 0
18 36 0 0 0 0 0 0 0 0
19 38 0 0 0 0 0 0 0 0
20 40 0 0,52 0 0 0 0 0,60 -0,64
21 42 0 0 0 0 0 0 0,72 -0,73
22 44 0 0 0 0 0 0 0 -0,53
23 46 0 0 0 0 0 0 0 0
24 48 0 0 0 0,82 0 0 0 0
25 50 0 0 0,81 0,68 0 0 0 0
26 52 0 0 0,65 0 0 0 0 0
27 54 0 0 0 0 0 0 0 0
28 56 0 0 0 0 0 0 0 0
29 58 0 0 0 0 0 0 0 0
30 60 0 0 0 0 0 0 0 0
31 62 0 0 0 0 0 0 -0,91 0,92
32 64 0 0 0 0 0 0 0 0
33 66 0 0 0 0 0 0 0 0
Таблиця 2. Коефіцієнти кореляції Rlsk динаміки потоків (частки субпопуляцій клітин з пло;
щею ядерця 12,0–16,9 або менше 8 мкм2 (I1) та понад 17 або понад 8 мкм2 (I2) для умов
культивування на агаризованому середовищі (К;27 (10С)) або глибинного вирощування (К;
27 (Рж)) відповідно, а також сил (часток клітин, що проліферують за допомогою мітозу (X1k)
або амітозу (X2k)) із послідовними зсувами на k точок (щодві години) динаміки проліферації
відносно динаміки частки cубпопуляцій клітин з відповідною площею ядерця)
102 ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
І. Ю. Парнікоза, Н. Ю. Мірюта, В. І. Адонін, В. А Кунах
Таблиця. 3. Коефіцієнти адаптації Alsk динаміки потоків (частки субпопуляцій клітин з віднос;
ним вмістом ДНК в ядрі 1,0–2,9С (I1) та 3,0–6,8С або 3,0–8,9С (I2) (для умов культивування
на агаризованому середовищі 10С (К;27 (10С)) та глибинного вирощування у рідкому сере;
довищі Рж (К;27 (Рж)) відповідно) та сил (індексів проліферації за допомогою мітозу (X1k)
або амітозу (X2k)) із послідовними зсувами на k точок (щодві години) динаміки проліферації
відносно динаміки кількісного складу відповідної субпопуляції клітин за ввДНК в ядрі)
X1k X2k
Il(l=1,2) m(тчк) Ilm(l=1,2) (МІ) (АМІ)Варіант культивування
Al1 Al2
1,0-2,9 144 0,12 2 2
К-27 (10С)
3,0-6,9 144 0,3 5 3
1,0-2,9 108 0,013 5 1
К-27 (Рж)
3,0-8,9 108 0,35 60 1
Рис. 1. Динаміка зміни частки субпопуляцій клітин з ввДНК 1,0–2,9С (а) та 3,0–6,9 C (б) у варіанта
К;27(10С) протягом 12–15;ї діб культивування (1 — потік Il(t), визначений з експерименту; 2 — потік
Il(t), визначений з рівняння, l=1,2) і субпопуляцій клітин з ввДНК 1,0–2,9С (в) та 3,0–8,9 (г) у варіанта К;
27(Рж) протягом 9–12;ї діб культивування (1 — потік Il(t), визначений з експерименту; 2 — потік Il(t),
визначений з рівняння, l=1,2). Всі дані згладжено за середнім змінним. Стрілками позначено початок
відповідної доби росту
чає появу клітин;попередниць саме
цієї субпопуляції клітин, яка у дослід;
жених варіантів культивування різна.
У варіанті К;27(10С), із зсувом ди;
наміки проліфераційних індексів
вздовж осі t вправо відносно динаміки
103ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних...
відповідних субпопуляцій частки клітин
з різним ввДНК більше ніж на шістнад;
цять годин, внески ЧМ та ЧАМ в зміну
частки обох субпопуляцій клітин
змінюються на протилежні: для субпо;
пуляції 1,0–2,9С вони стають позитив;
ними, а для 3,0;6,9С – негативними. У
варіанті К;27(Рж) динаміка ЧМ та ЧАМ
із зсувом вздовж осі t вправо відносно
динаміки відповідних субпопуляцій за
ввДНК мають як позитивні, так і нега;
тивні внески в зміну частки обох суб;
популяцій клітин з різним ввДНК
(табл. 1). Таким чином, за зміни умов
культивування проліферація переклю;
чається на продукцію клітин іншої суб;
популяції (у даному випадку – з
більшим вмістом ввДНК, тобто полі;
плоїдних клітин). При порівнянні варі;
антів культивування виявляється зміна
часових проміжків, на яких динаміки
біологічних сил – динаміки часток
мітозів та амітозів роблять позитивний
внесок в ту чи іншу субпопуляцію клітин
за ввДНК в ядрі.
Порівняльний аналіз вирахуваних з
системи рівнянь коефіцієнтів адаптації
Als (табл. 3) свідчить, що за зміни умов
культивування Als при ЧМ зростає у 12
разів та Als при ЧАМ зменшується в 3
рази у рівнянні, яке описує потік клітин
з високими значеннями ввДНК, які
значною мірою забезпечують потік на;
копичення індолінових алкалоїдів або
утворення трахеїд для випадку глибин;
ного культивування на пасажному
ієрархічному рівні [2].
У варіанті К;27 (10С), без зсуву в часі
та із зсувом на десять — дванадцять ;
годин динаміки частки проліферуючих
клітин відносно динаміки частки субпо;
пуляцій клітин з високими значеннями
площі ядерця, встановлено позитивний
внесок ЧМ у зміну частки клітин з пло;
щею ядерця >17 мкм2 (рис. 2).
У варіанті К;27 (Рж) без зсуву в часі
та із зсувом на дві — вісім годин вздовж
осі t вправо виявили позитивний вне;
сок ЧМ та ЧАМ у зміну частки клітин з
більшими значеннями площі ядерця та
негативний внесок ЧМ при зсуві на де;
сять — дванадцять годин (за відсут;
ності кореляції з ЧАМ) у зміну частки
клітин з більшими значеннями площі
ядерця. Отже, на дослідженому відрі;
зку часу в обох варіантів культивуван;
ня проліферативна активність, що ви;
переджає на величину вищевказа;
ного зсуву появу клітин певної субпо;
пуляції, ймовірно визначає появу
клітин;попередниць домінуючої субпо;
пуляції клітин за площею ядерця.
У варіанті К;27(10С), із зсувом ди;
наміки проліфераційних індексів
Таблиця. 4. Коефіцієнти адаптації Alsk динаміки потоків (субпопуляцій клітин з площею ядер;
ö ÿ 1 2 , 0 – 1 6 , 9 ì ê ì
2 або менше 8 мкм2 (I1) та понад 17 мкм2 або понад 8 мкм2 (I2) (для умов
культивування на агаризованому середовищі (К;27 (10С)) та глибинного вирощування (К;
27 (Рж)) відповідно) та сил (часток клітин, що проліферують за допомогою мітозу (X1k) або
амітозу (X2k)) із послідовними зсувами на k точок щодві години динаміки проліферації віднос;
но динаміки відповідної субпопуляції клітин за площею ядерця)
X1k X2k
Il(l=1,2) m(тчк) Ilm(l=1,2) (МІ) (АМІ)Варіант культивування
Al1 Al2
12,0-16,9 144 0,02 15 0,3
К-27 (10С)
>17 144 0,001 0,1 0,05
<8 108 0,047 7 1,4
К-27 (Рж)
>8 108 0,58 20 20
104 ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
І. Ю. Парнікоза, Н. Ю. Мірюта, В. І. Адонін, В. А Кунах
вздовж осі t вправо відносно динаміки
відповідних субпопуляцій частки клітин
з великими значеннями площі ядерця
більше ніж на шістнадцять годин, вне;
ски ЧМ та ЧАМ в зміну частки з вели;
ким значенням площі ядерця залиша;
лись позитивними. У варіанті К;27(Рж)
динаміка ЧАМ, із зсувом вздовж осі t
вправо відносно динаміки відповідних
субпопуляцій з великими значеннями
площі ядерця більше ніж на вісімнад;
цять годин, мають як позитивні, так і
негативні внески в зміну частки клітин
з великими значенням площі ядерця.
Таким чином, за зміни умов культиву;
вання проліферація переключається
на продукцію субпопуляції клітин з
більшими значеннями площі ядерця за
допомогою внесків ЧАМ. При по;
рівнянні варіантів культивування вияв;
ляється зміна знаків внесків у динамі;
ку частки субпопуляції з більшими зна;
ченнями площі ядерця динаміки біоло;
гічних сил – динаміки часток мітозів та
амітозів.
Порівняльний аналіз вирахуваних з
системи рівнянь коефіцієнтів адаптації
Als (табл. 4) свідчить, що за зміни умов
культивування коефіцієнт Als для дина;
міки ЧМ збільшується у 1,3 раза та ко;
ефіцієнт Als для динаміки ЧАМ
збільшується в 67 разів у рівнянні, яке
описує потік клітин, що у варіанта
К;27(10С) характеризуються площею
ядерця 12,0–16,9 мкм2, які переважно
забезпечують потік накопичення індо;
Рис. 2. Динаміка зміни частки субпопуляцій клітин з площею ядерця 12,0–16,9 мкм2 (а) та понад
17,0 мкм2 (б) у варіанта К;27(10С) протягом 12–15;ї діб культивування (1 — потік Il(t), визначений з
експерименту; 2 — потік Il(t), визначений з рівняння, l=1,2) і субпопуляцій клітин з площею ядерця мен;
ше 8,0 мкм2 (в) та більше 8,0 мкм2 (г) у варіанта К;27(Рж) протягом 9–12;ї діб культивування (1 — потік
Il(t), визначений з експерименту; 2 — потік Il(t), визначений з рівняння, l=1,2) Всі дані згладжено за
середнім змінним. Стрілками позначено початок відповідної доби росту
105ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних...
лінових алкалоїдів, а у К�27(Рж) харак�
теризуються площею ядерця понад
8 мкм2, які, власне, забезпечують пото�
ки всіх показників продуктивності для
випадку глибинного культивування на
відрізку першої складової пасажного
ієрархічного рівня (субпопуляція клітин
менше 8 мкм2 починає робити внески в
динаміку показників продуктивності та
трахеїд лише на відрізку другої складо�
вої пасажного ієрархічного рівня).
Опис за допомогою наведеної вище
системи феноменологічних рівнянь
дозволяє перейти до наочної схеми
шляхів переходу клітинних субпопу�
ляцій клітин за відносним вмістом ДНК
та площею ядерця за допомогою
різних цитологічних механізмів на цир�
кадному рівні шляхом різних “часових
каналів”, що їх описують ki та kj, та їх
подальшої долі на пасажному ієрархі�
чному рівні динаміки структури клітин�
ної популяції (рис. 3, 4).
На пасажному рівні у варіанті
К�27(10С) диференціація клітинної по�
пуляції на дві субпопуляції за значен�
ням ввДНК супроводжується розподі�
лом між двома субпопуляціями за пло�
щею ядерця. При цьому субпопуляція
клітин з ввДНК 3,0–6,9С та ядерцями
площею понад 17 мкм2 роблять пози�
тивний внесок в динаміку питомої
швидкості накопичення сухої біомаси
та трахеїд, а клітини з ввДНК 1,0–2,9С
та площею ядерця 12,0–16,9 мкм2 ро�
бить внесок в динаміку питомої швид�
кості індолінових алклоїдів. При цьому
можна відмітити, що частина субпопу�
ляції клітин з 3,0–6,9С ввДНК в процесі
диференціації може набувати значень
площі ядерця 12,0–16,9 мкм2, тому що
робить позитивний внесок в динаміку
питомої швидкості накопичення тра�
хеїд на першій складовій росту.
У варіанті К�27(Рж) на першій скла�
довій пасажу можна виділити субпопу�
ляцію клітин, що мають ввДНК 3,0–
8,9С та площу ядерця понад 8 мкм2, які
роблять позитивний внесок в динамі�
ку питомої швидкості накопичення тра�
хеїд та індолінових алкалоїдів. Клітини
з ввДНК 1,0–2,9С та площею ядерця
менше 8 мкм2, можливо, йдуть на по�
повнення субпопуляцій клітин, які по�
чинають робити внески у питому швид�
кість накопичення сухої біомаси та
індолінових алкалоїдів тільки на другій
складовій пасажу.
Таким чином, в процесі адаптації до
зміни умов культивування зміна кіль�
кості клітин з певним ввДНК в ядрах
супроводжується зміною кількості
клітин з відповідною синтетичною ак�
тивністю, яку відбиває показник площі
ядерця.
Висновки
1. Термодинамічний підхід дозволяє
описати в культурі тканин циркадну за�
лежність динаміки частки клітин з
різним вмістом ДНК в ядрі (як біологі�
чних потоків) від динаміки частки міто�
тично та амітотично проліферуючих
клітин (як біологічних сил).
2. Перехід культури тканин R. ser�
pentina до глибинного вирощування
підвищує роль мітотичної проліферації
в зростанні кількості клітин з майбутнім
високим вмістом ДНК в ядрі. Це може
свідчити про пріоритетність мітотично�
го проліфераційного механізму для
продукції клітин, що згодом диферен�
ціюються шляхом поліплоїдизації та на
пасажному ієрархічному рівні роблять
позитивний внесок у потік накопичен�
ня індолінових алкалоїдів.
3. Реакцію культури тканин R. ser�
pentina на перехід до глибинного виро�
щування також відображує адаптація
обох проліферативних механізмів (не�
велике збільшення ролі мітотичної
проліферації та значне підвищення
ролі амітотичної проліферації) у про�
дукцію клітин, які згодом характеризу�
106 ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
І. Ю. Парнікоза, Н. Ю. Мірюта, В. І. Адонін, В. А Кунах
Рис. 3. Схема гіпотетичних залежностей між біологічними силами та потоками на циркадному (А) та
пасажному (Б) ієрархічному рівнях у варіанта культивування К;27(10С) (І) та К;27(Рж) R. serpentina (ІІ):
клітини з ввДНК 1,0–2,9С (1), мітоз (2) та амітоз (3), ендоредуплікація/ендомітоз (4), клітини з ввДНК
3,0–6,9С (для К;27(10С)) та 3,0–8,9С (для К;27(Рж) (5), диференціація клітин за шляхом накопичення
вторинних метаболітів (6), руйнування старих диференційованих клітин (7), диференціація клітин за
шляхом формування трахеїд (8), руйнування трахеїд (9); m+ki(kj) – часовий зсув (ki – для мітозів, kj –
для амітозів), при якому спострігається залежність динаміки кількості клітин субпопуляції за ввДНК від
динаміки кількості клітин відповідного виду проліферації (для ki та kj курсивом позначено негативні ко;
реляції, прямим шрифтом – позитивні).
Рис. 4. Схема гіпотетичних залежностей між біологічними силами та потоками на циркадному (А) та
пасажному ієрархічному рівнях (Б) для варіантів культивування К;27(10С) (І) та К;27(Рж) R. serpentina
(ІІ): Вихідні клітини, площа ядерця в яких невідома (Х), клітини з ядерцем площею 12,0–16,9 мкм2 (1),
клітини з ядерцем площею понад 17 мкм2 (2), клітини з ядерцем площею понад 8 мкм2 (3), мітоз (4),
амітоз (5), нарощення біосинтетичної активності (6), диференціація клітин за шляхом накопичення вто;
ринних метаболітів (7), руйнування старих диференційованих клітин (8), диференціація клітин за шля;
хом трахеїд (9), руйнування трахеїд (10); m+ki(kj) – часовий зсув (ki – для мітозів, kj – для амітозів), при
якому спострігається кореляція динаміки проліферації та відповідної субпопуляції клітин за площею
ядерця (для ki та kj курсивом позначено негативні кореляції, прямим шрифтом – позитивні)
107ISSN 1810�7834. Вісн. Укр. тов�ва генетиків і селекціонерів. 2008, том 6, № 1
Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних...
2. Institute of Molecular Biology and
Genetics of the National Academy of
Sciences of Ukraine, Ukraine, 03143, Kyiv,
Zabolotnogo st., 150, kunakh@imbg.org.ua
Through the thermodynamic approach de;
pendences between incidence of cells carry;
ing various DNA content in nucleus, nucleoli
area and proliferation rate (mitoses and ami;
toses) have been researched and described
as biological fluxes (currents) and forces at
the circadian hierarchic level upon changes
in culture conditions as examplified by the
Rauwolfia serpentina K;27 strain – producent
of the antiarrhytmic alkaloid ajmaline.
Key words: plant tissue culture, Rauwolfia
serpentina, сircadian cell population
dynamics in vitro
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УСЛОВИЙ
КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА ЦИРКАДНУЮ
ДИНАМИКУ СТРУКТУРЫ КЛЕТОЧНЫХ
ПОПУЛЯЦИЙ RAUWOLFIA SERPENTINA
BENTH. IN VITRO
И. Ю. Парникоза
1
, Н. Ю. Мирюта
2
,
В. И. Адонин
2
, В. А Кунах
2
1
Киевский национальный университет
имени Тараса Шевченко, Украина 01033,
г. Киев, ул. Владимирская, 64,
Parnikoza@gmail.com;
2
Институт молекулярной биологии и
генетики НАН Украины, Украина, 03143,
г. Киев, ул. Акад. Заболотного, 150,
kunakh@imbg.org.ua
С помощью термодинамического подхода
исследованы и описаны зависимости меж;
ду динамикой частоты субпопуляций кле;
ток с разным содержанием ДНК в ядре и
площадью ядрышка, как биологических
потоков, и показателей пролиферации
(митозов и амитозов), которые могут выс;
тупать биологическими силами, на цир;
кадном иерархическом уровне при изме;
нении условий культивирования высоко;
продуктивного штамма К;27 Rauwolf ia
serpentina – продуцента противоаритми;
ческого алкалоида аймалина.
Ключевые слова: культура тканей расте;
ний, Rauwolfia serpentina, циркадная дина;
мика клеточных популяций in vitro.
ються збільшеною площею ядерця (по;
над 8 мкм2), що може відображати
підсилення біосинтетичних процесів у
досліджуваній культурі тканин.
Перелік літератури
1. Зотин А.И., Зотина Р.С. Термодинами;
ческий подход к проблемам развития,
роста и старения // Журнал общей био;
логии. – 1969. – Т. 30, №1.– С. 94;109.
2. Мирюта Н. Ю., Парникоза И. Ю., Аль�
Аммури Ю., Кунах В. А. Применение
термодинамического подхода для изу;
чения динамики клеточных популяций
in vitro на примере культуры тканей
Rauwolfia serpentina Benth. – продуцен;
та индолиновых алкалоидов // Биотех;
нология. – 2006. – № 2. – С. 78;95.
3. Кунах В. А. Біотехнологія лікарських
рослин. Генетичні та фізіолого;біохімічні
основи. – Київ: Логос. – 2005. – 730 с.
4. Кунах В. А., Аль�Аммури Ю., Мирюта
Н. Ю., Можилевская Л. П. Накопление
индолиновых алкалоидов клеточными
линиями раувольфии змеиной при по;
верхностном и глубинном выращива;
нии // Біополімери і клітина. – 2006. –
Т. 22, № 2. – С. 149;156.
5. Парнікоза І.Ю., Мірюта Н. Ю., Ал�Ам�
мурі Ю., Адонін В.І., Кунах В. А. Особ;
ливості процесів проліферації та дифе;
ренціації в культурі тканин Rauwolfia
serpentinа Benth. // Вісн. Укр. тов. ге;
нетиків і селекціонерів. – 2006. – Т. 4,
№ 2. – С. 210;216.
6. Поллард Дж. Справочник по вычисли;
тельным методам статистики. – Моск;
ва: Финансы и статистика. – 1982. –
344 с.
IN VITRO CULTIVATION CONDITION
MODEFICATION EFFECT ON RAUWOLFIA
SERPENTINA BENTH CIRCADIAN CELL
POPULATION STRUCTURE
1
І. Yu. Parnikoza,
2
N. Yu. Мiriuta,
2
V. I Adonin,
2
V. А Kunakh
1. Taras Shevchenko Kyiv National
University,Ukraine, 01033, Kyiv, Volodimirs;
ka st., 64, Parnikoza@gmail.com
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-18800 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1810-7834 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-29T09:49:11Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова |
| record_format | dspace |
| spelling | Парнікоза, І.Ю. Мірюта, Н.Ю. Адонін, В.І. Кунах, В.А. 2011-04-10T11:34:35Z 2011-04-10T11:34:35Z 2008 Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro / І.Ю. Парнікоза, Н.Ю.Мірюта, В.І. Адонін, В.А. Кунах // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2008. — Т. 6, № 1. — С. 98-107. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 1810-7834 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18800 576.35:581.143.6 За допомогою термодинамічного підходу досліджено та описано залежності між динамікою часток клітин із різним вмістом ДНК в ядрі та площею ядерця, як біологічних потоків, та показників проліферації (мітозів та амітозів), які можуть виступати біологічними силами, на циркадному ієрархічному рівні за зміни умов культивування для високопродуктивного штаму К-27 Rauwolfia serpentina – продуцента протиаритмічного алкалоїду аймаліну. С помощью термодинамического подхода исследованы и описаны зависимости между динамикой частоты субпопуляций клеток с разным содержанием ДНК в ядре и площадью ядрышка, как биологических потоков, и показателей пролиферации (митозов и амитозов), которые могут выступать биологическими силами, на циркадном иерархическом уровне при изменении условий культивирования высокопродуктивного штамма К-27 Rauwolfia serpentina – продуцента противоаритмического алкалоида аймалина. Through the thermodynamic approach dependences between incidence of cells carrying various DNA content in nucleus, nucleoli area and proliferation rate (mitoses and amitoses) have been researched and described as biological fluxes (currents) and forces at the circadian hierarchic level upon changes in culture conditions as examplified by the Rauwolfia serpentina K-27 strain – producent of the antiarrhytmic alkaloid ajmaline. uk Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів Оригінальні статті Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro Влияние изменений условий культивирования на циркадную динамику структуры клеточных популяций Rauwolfia serpentina Benth. in vitro In vitro cultivation condition modification effect on Rauwolfia serpentina Benth. circadian cell populations structure Article published earlier |
| spellingShingle | Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro Парнікоза, І.Ю. Мірюта, Н.Ю. Адонін, В.І. Кунах, В.А. Оригінальні статті |
| title | Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro |
| title_alt | Влияние изменений условий культивирования на циркадную динамику структуры клеточных популяций Rauwolfia serpentina Benth. in vitro In vitro cultivation condition modification effect on Rauwolfia serpentina Benth. circadian cell populations structure |
| title_full | Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro |
| title_fullStr | Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro |
| title_full_unstemmed | Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro |
| title_short | Вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій Rauwolfia serpentina Benth. in vitro |
| title_sort | вплив зміни умов культивування на циркадну динаміку структури клітинних популяцій rauwolfia serpentina benth. in vitro |
| topic | Оригінальні статті |
| topic_facet | Оригінальні статті |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18800 |
| work_keys_str_mv | AT parníkozaíû vplivzmíniumovkulʹtivuvannânacirkadnudinamíkustrukturiklítinnihpopulâcíirauwolfiaserpentinabenthinvitro AT mírûtanû vplivzmíniumovkulʹtivuvannânacirkadnudinamíkustrukturiklítinnihpopulâcíirauwolfiaserpentinabenthinvitro AT adonínví vplivzmíniumovkulʹtivuvannânacirkadnudinamíkustrukturiklítinnihpopulâcíirauwolfiaserpentinabenthinvitro AT kunahva vplivzmíniumovkulʹtivuvannânacirkadnudinamíkustrukturiklítinnihpopulâcíirauwolfiaserpentinabenthinvitro AT parníkozaíû vliânieizmeneniiusloviikulʹtivirovaniânacirkadnuûdinamikustrukturykletočnyhpopulâciirauwolfiaserpentinabenthinvitro AT mírûtanû vliânieizmeneniiusloviikulʹtivirovaniânacirkadnuûdinamikustrukturykletočnyhpopulâciirauwolfiaserpentinabenthinvitro AT adonínví vliânieizmeneniiusloviikulʹtivirovaniânacirkadnuûdinamikustrukturykletočnyhpopulâciirauwolfiaserpentinabenthinvitro AT kunahva vliânieizmeneniiusloviikulʹtivirovaniânacirkadnuûdinamikustrukturykletočnyhpopulâciirauwolfiaserpentinabenthinvitro AT parníkozaíû invitrocultivationconditionmodificationeffectonrauwolfiaserpentinabenthcircadiancellpopulationsstructure AT mírûtanû invitrocultivationconditionmodificationeffectonrauwolfiaserpentinabenthcircadiancellpopulationsstructure AT adonínví invitrocultivationconditionmodificationeffectonrauwolfiaserpentinabenthcircadiancellpopulationsstructure AT kunahva invitrocultivationconditionmodificationeffectonrauwolfiaserpentinabenthcircadiancellpopulationsstructure |