(L.)からのシュートのバイオマス生産とバコシド生合成に対するベンチスケールバイオリアクターシステムの適合性

Suitability of bench scale bioreactor system for shoot biomass production and bacoside biosynthesis from (L.).

• Munish Sharma
• Anuja Koul
• Ashok Ahuja
• Sharada Mallubhotla

抄録

一般的にBrahmiとして呼ばれる民間伝承によると、その認知強化特性のために知られています。植物は湿地に豊富に見られるが、薬物含有量（バコシド）は非常に低い（0.2％）であり、したがって、代替バイオテクノロジープロトコルは非常にバコシドの安定した量を生成するこの貴重な植物材料の一定のソースを補完するために必要とされています。本研究は、この薬用として重要な植物におけるシュートバイオマスの培養と生物学的に活性なバコシド生合成の最大化のための異なる培養系の適用を検討するために実施された。バコパのシュート培養は、ガラス瓶型バイオリアクターとバルーン型バブルバイオリアクターの2つの異なる改良ベンチトップバイオリアクターで培養し、従来の二レンマイヤー撹拌フラスコで培養したものと比較した。バルーン型バブルバイオリアクターで培養した新芽は，ガラス瓶型バイオリアクターで培養した新芽と比較して，優れた生長（生長指数796.47±17.27，乾燥重量395.55±7.55）を示した（生長指数488.17 ± 14 ² 14 ³ 14 &#xB4.55）。17±14.4鮮度重量および327.79±6.64乾燥重量）および撹拌フラスコ（成長指数363.43±11鮮度重量および304.22±6.76乾燥重量）と比較して、バコシドは、ガラス瓶バイオリアクター系（成長指数488.4±14.4鮮度重量および327.79±6.64乾燥重量）で生産された。さらに、バルーン型バブルバイオリアクター（321.95±17.14mg/L）及びガラス瓶型バイオリアクター（180.18±6.25mg/L）で培養したシュート培養物のバコシド産生量は、撹拌フラスコ培養物（115.7±3.84mg/L）と比較して、約2.78倍、約1.55倍であった。バルーン型バブルバイオリアクターシステムは、シュートのバイオマスとバコシドの生合成を促進するとともに、連続供給のためのプロトコールを成功させるのに有利であることがわかった。

According to folklore, commonly called as Brahmi is known for its cognitive enhancing properties. The plant is found abundantly in wetlands but the drug content (bacosides) is very low (0.2%), therefore, alternative biotechnological protocols are highly needed to supplement the constant source of this valuable plant material which produces stable amounts of bacosides. The present study was conducted to explore the application of different culture systems for cultivation of shoot biomass and maximization of biologically active bacoside biosynthesis in this medicinally important plant. Shoot cultures of Bacopa were cultivated in two different modified benchtop bioreactors: glass bottle bioreactor and balloon type bubble bioreactor and compared with those grown in traditional Erlenmeyer agitated flask. The shoots cultivated in the balloon type bubble bioreactor system showed excellent growth (growth index 796.47 ± 17.27 fresh weight and 395.55 ± 7.55 dry weight) as compared to glass bottle bioreactor system (growth index 488.17 ± 14.4 fresh weight and 327.79 ± 6.64 dry weight) and agitated flask (growth index 363.43 ± 11 fresh weight and 304.22 ± 6.76 dry weight). Furthermore, bacosides produced by shoot cultures cultivated in the balloon type bubble bioreactor (321.95 ± 17.14 mg/L) and glass bottle bioreactor (180.18 ± 6.25 mg/L) configurations were ∼2.78 fold and ∼1.55 fold higher than that recorded in agitated flask cultures (115.7 ± 3.84 mg/L). The balloon type bubble bioreactor system was found to be advantageous for enhancing shoot biomass and bacoside biosynthesis along with ensuring a successful protocol for continuous supply.

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