Antimicrobial and antioxidant activity of Panax ginseng and Hedysarum neglectum root crop extracts

Abstract In order to ensure the timely and uninterrupted supply of medicinal plant raw materials, the methods of cultivation of plant cell cultures, namely, the production of plant root cultures, are relevant. In this paper, the geroprotective potential of Hedysarum neglectum Ledeb and Panax ginseng C. A. Mey root cultures is studied. They were cultured under in vitro conditions by transforming the rhizome (H. neglectum) and seed seedlings (P. ginseng) with Agrobacterium rhizogenes 15834 Swiss. To identify the geroprotective potential, the antimicrobial disc-diffusion method and the antioxidant activity were analyzed by titration of KMnO4 extracts of plant root cultures. The qualitative and quantitative composition was analyzed using high-performance liquid chromatography, thin-layer chromatography, and gas chromatography with mass spectrometry. In the course of the work, the presence of antimicrobial and antioxidant activity of plant root culture extracts was established. Biologically active substances contained in extracts of Hedysarum neglectum Ledeb root crops and Panax ginseng C. A. Mey are characterized by geroprotective potential, so they can act as a source of natural antioxidants in the functional nutrition of the geroprotective orientation.

Resumo Para garantir o abastecimento em tempo e ininterrupto de matérias-primas de plantas medicinais, são relevantes os métodos de cultivo de culturas de células vegetais, nomeadamente a produção de culturas de raízes vegetais. Neste trabalho, foi estudado o potencial geroprotetor de culturas de raízes de Hedysarum neglectum Ledeb e Panax ginseng C. A. Mey. Eles foram cultivados em condições in vitro pela transformação do rizoma (H. neglectum) e mudas de sementes (P. ginseng) com Agrobacterium rhizogenes 15834 Swiss. Para identificar o potencial geroprotetor, o método antimicrobiano de difusão em disco e a atividade antioxidante foram analisados por titulação de extratos de KMnO4 de raízes de plantas. A composição qualitativa e quantitativa foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, cromatografia em camada delgada e cromatografia gasosa com espectrometria de massa. No decorrer do trabalho, foi constatada a presença de atividade antimicrobiana e antioxidante dos extratos de raízes de plantas. Substâncias biologicamente ativas contidas em extratos de raízes de H. neglectum Ledeb e P. ginseng C. A. Mey são caracterizadas pelo potencial geroprotetor, podendo atuar como fonte de antioxidantes naturais na nutrição funcional da orientação geroprotetora.

Antimicrobial and antioxidant activity of Panax ginseng and Hedysarum neglectum root crop extracts / Atividade antimicrobiana e antioxidante de extratos de raízes de Panax ginseng e Hedysarum neglectum

In order to ensure the timely and uninterrupted supply of medicinal plant raw materials, the methods of cultivation of plant cell cultures, namely, the production of plant root cultures, are relevant. In this paper, the geroprotective potential of Hedysarum neglectum Ledeb and Panax ginseng C. A. Mey root cultures is studied. They were cultured under in vitro conditions by transforming the rhizome (H. neglectum) and seed seedlings (P. ginseng) with Agrobacterium rhizogenes 15834 Swiss. To identify the geroprotective potential, the antimicrobial disc-diffusion method and the antioxidant activity were analyzed by titration of KMnO4 extracts of plant root cultures. The qualitative and quantitative composition was analyzed using high-performance liquid chromatography, thin-layer chromatography, and gas chromatography with mass spectrometry. In the course of the work, the presence of antimicrobial and antioxidant activity of plant root culture extracts was established. Biologically active substances contained in extracts of Hedysarum neglectum Ledeb root crops and Panax ginseng C. A. Mey are characterized by geroprotective potential, so they can act as a source of natural antioxidants in the functional nutrition of the geroprotective orientation.

Para garantir o abastecimento em tempo e ininterrupto de matérias-primas de plantas medicinais, são relevantes os métodos de cultivo de culturas de células vegetais, nomeadamente a produção de culturas de raízes vegetais. Neste trabalho, foi estudado o potencial geroprotetor de culturas de raízes de Hedysarum neglectum Ledeb e Panax ginseng C. A. Mey. Eles foram cultivados em condições in vitro pela transformação do rizoma (H. neglectum) e mudas de sementes (P. ginseng) com Agrobacterium rhizogenes 15834 Swiss. Para identificar o potencial geroprotetor, o método antimicrobiano de difusão em disco e a atividade antioxidante foram analisados por titulação de extratos de KMnO4 de raízes de plantas. A composição qualitativa e quantitativa foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, cromatografia em camada delgada e cromatografia gasosa com espectrometria de massa. No decorrer do trabalho, foi constatada a presença de atividade antimicrobiana e antioxidante dos extratos de raízes de plantas. Substâncias biologicamente ativas contidas em extratos de raízes de H. neglectum Ledeb e P. ginseng C. A. Mey são caracterizadas pelo potencial geroprotetor, podendo atuar como fonte de antioxidantes naturais na nutrição funcional da orientação geroprotetora.

Biotechnology approaches for production of antiulcerogenic dihydro-epideoxyarteannuin B isolated from Artemisia annua L. / Ferramentas biotecnológicas para a produção de dihidro-epideoxiarteanuina B, um antiulcerogênico isolado de Artemisia annua L.

Methodologies were developed for the establishment and cultivation of Artemisia annua L (CPQBA 2/39 x PL5 hybrid) roots submitted to light conditions and genetic transformation performed with Agrobacterium rhizogenes (15834 and 8196 strains). The transgenic and non-transgenic (normal) roots were cultured in Murashige and Skoog (1962) medium, kept under different photoperiodic conditions and analyzed for evaluation of the antiulcerogenic dihydro-epideoxyarteannuin B (compound A) contents. The Dot Blot technique was used to confirm the transgenic nature of the roots. The plants¢s crude extracts were analyzed by Gas Chromatography coupled to Mass Spectrum (CG/MS). The chromatograms of the extracts taken from normal roots revealed the presence of dihydro-epideoxyarteannuin B and other compound (compound B). Photoperiods during cultivation influenced the production of these two compounds: under continuous darkness dihydro-epideoxyarteannuin B was intensely produced and the compound B present in small amounts, while on 16 h photoperiod, the inverse occurred. The quantification of dihydro-epideoxyarteannuin B by Gas Chromatography coupled to Flame Detector Ionization (CG/FID) revealed an approximately fivefold increase in the production of this compound by normal roots kept under continuous darkness compared to roots kept under 16 h light period. The terpene dihydro-epideoxiarteannuin B was not present in transgenic hairy roots.

Foram desenvolvidas metodologias para o estabelecimento e cultivo de raízes de Artemisia annua L. (híbrido CPQBA 2/39 x PL5). Estas raízes foram submetidas a diferentes condições de luz e a transformação genética com Agrobacterium rhizogenes (cepas 8196 e 15834). As raízes transgênicas e não-transgênicas (normais) foram cultivadas em meios de Murashige e Skoog (1962), mantidas sobre diferentes condições de fotoperíodo e analisadas para avaliação do conteúdo do composto antiulcerogênico dehidro-epideoxiarteanuína B (composto A). A confirmação do caráter transgênico das raízes foi obtida por Dot Blot. Os extratos dos materiais vegetais foram analisados por Cromatografia Gasosa acoplada a um Espectômetro de Massas (CG/EM). Os cromatogramas dos extratos das raízes normais revelaram a presença de dehidro-epideoxiarteanuína B e de um outro composto (composto B). As condições fotoperiódicas de cultivo influenciaram na produção destes dois compostos, sendo que sobre condição de escuro contínuo, dehidro-epideoxiarteanuína B foi intensamente produzido e o composto B foi detectado em pequenas proporções, enquanto que sob fotoperíodo de 16 horas, o inverso ocorreu. A quantificação de dehidro-epideoxiarteanuína B por Cromatografia Gasosa acoplada a um Detector de Ionização de Chamas (CG/FID) revelou um aumento de aproximadamente cinco vezes na produção deste composto pelas raízes normais cultivadas sobre escuro contínuo em relação às raízes cultivadas na presença de 16 horas de luz. O terpeno dehidro-epideoxiarteanuína B não estava presente nas raízes transgênicas.