Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation Preprint
Article first published online: 31 JAN 2019 | DOI: 10.17581/bp.2019.08104
Fatty acid composition of gametophytes of Matteuccia struthiopteris (L.) Tod. (Onocleaceae, Polypodiophyta)
Eduard V. Nekrasov1, Lyudmila A. Shelikhan1 & Vasily I. Svetashev2
1 Amur Branch of the Botanical Garden-Institute FEB RAS, Blagoveshchensk, Russia
2 National Scientific Center of Marine Biology FEB RAS, Vladivostok, Russia
Fern gametophytes are considered as a convenient model for biotechnological studies. Ferns produce arachidonic (20:4n-6, ARA) and eicosapentaenoic (20:5n-3, EPA) fatty acids, which have biological effects in the human body. The aim of this study was comparison of fatty acid composition of gametophytes cultivated in vitro and young fronds of sporophytes grown outdoors of the fern Matteuccia struthiopteris (L.) Tod. The fatty acid composition was not different in gametophytes and sporophytes, but their content varied. Gametophytes contained more ARA (9.5 % of total fatty acids) and less EPA (0.6 %) as compared with sporophytes (5.4 % and 3.3 %, respectively). Both gametophytes and sporophytes contained potential metabolic precursors of ARA and EPA. With exception of some minor components, distribution of fatty acids in lipid fractions (non-polar, glyco- and phospholipids) was similar for sporophytes and gametophytes. Thus, gametophytes of M. struthiopteris can be a potential model for studies of ARA and EPA biosynthesis in ferns.
Некрасов Э.В., Шелихан Л.А., Светашев В.И. Состав жирных кислот гаметофитов Matteuccia struthiopteris (L.) Tod. (Onocleaceae, Polypodiophyta). Гаметофиты папоротников рассматриваются как удобные модели для биотехнологических исследований. Папоротники способны синтезировать арахидоновую (20:4n-6, АК) и эйкозапентаеновую (20:5n-3, ЭПК) жирные кислоты, которые играют важные функции в организме человека. Целью этого исследования был сравнительный анализ состава и содержания жирных кислот в гаметофитах, выращенных in vitro, и молодых вайях спорофитов, растущих в открытом грунте, папоротника Matteuccia struthiopteris (L.) Tod. Состав жирных кислот не различался между гаметофитами и спорофитами, но их содержание варьировало. Гаметофиты содержали больше АК (9,5% от суммы жирных кислот) и меньше ЭПК (0,6%) по сравнению со спорофитами (5,4% и 3,3%, соответственно). Как в гаметофитах, так и спорофитах присутствовали потенциальные метаболические предшественники АК и ЭПК. За исключением некоторых минорных компонентов, распределение жирных кислот по фракциям липидов (неполярных, глико- и фосфолипидов) было сходным для спорофитов и гаметофитов. Таким образом, гаметофиты M. struthiopteris могут служить потенциальной моделью для изучения биосинтеза АК и ЭПК в папоротниках.
Keywords: Matteuccia struthiopteris, gametophyte, sporophyte, fatty acids, arachidonic acid, eicosapentaenoic acid, гаметофит, спорофит, жирные кислоты, арахидоновая кислота, эйкозапентаеновая кислота
References
Bligh, E.G. & W.J. Dyer 1959. A rapid method of total lipid extraction and purification. Canadian Journal of Biochemistry and Physiology 37:911–917. CrossRef
Christie, W.W. 2018. Fatty acids: polyunsaturated with methylene-interrupted double bonds. In: The Lipid Web. Available from: http://http://www.lipidhome.co.uk/lipids/fa-eic/fa-poly/index.htm. Last accessed 12.11.2018.
DeLong, J.M., D.M. Hodges, R.K. Prange, C.F. Forney, P.M.A. Toivenon, M.C. Bishop, M.L. Elliot & M.A. Jordan 2011. The unique fatty acid and antioxidant composition of ostrich fern (Matteuccia struthiopteris) fiddleheads. Canadian Journal of Plant Science 91(5):919–930. CrossRef
Haigh, W.G., R. Safford & A.T. James 1969. Fatty acid composition and biosynthesis in ferns. Biochimica et Biophysica Acta 176:647–650. CrossRef
Johari, D. & A.P. Singh 2018. Biotechnology in clone gametophytes: future perspectives in homosporous ferns. In: Current advances in fern research (H. Fernandez, ed.), pp. 75–97, Springer, Cham, Switzerland. CrossRef
Kotel'nikova, I.M., E.V. Nekrasov & A.V. Krylov 2004. Effect of tobacco mosaic virus on phospholipid content and phospholipase D activity in tobacco leaves. Russian Journal of Plant Physiology 51(1):63–69. CrossRef
Lee, J.M., H. Lee, S.B. Kang & W.J. Park 2016. Fatty acid desaturases, polyunsaturated fatty acid regulation, and biotechnological advances. Nutrients 8:23. CrossRef
Murashige, T. & F. Skoog 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiologia Plantarum 15:473–497. CrossRef
Sato, N. & M. Furuya 1984. The composition and fatty acids determined at various stages of haploid and diploid generations in the fern Adiantum capillus-veneris. Physiologia Plantarum 62:139–147. CrossRef
Stransky, K., T. Jursik & A. Vítek 1997. Standard equivalent chain length values of monoenic and polyenic (methylene interrupted) fatty acids. Journal of High Resolution Chromatography 20:143–158. CrossRef
Svetashev, V.I. & A.B. Imbs 2014. Isomerization of octadecapentaenoic acid (18:5n-3) in algal lipid samples under derivatization for GC and GC-MS analysis. Journal of Phycology 50(2):322–327. CrossRef
Zárate, R., N. el Jaber-Vazdekis, N. Tejera, J.A. Pérez & C. Rodríguez 2017. Significance of long chain polyunsaturated fatty acids in human health. Clinical and Translational Medicine 6:25. CrossRef
|
|