Drosera - Kasvullinen lisääminen ja määritysmenetelmän kehitys sen vaikuttaville yhdisteille

Abstract

Kihokki (Drosera) on maailmalla laajalle levittäytynyt lihansyöjäkasvi, jonka kolme lajia, pyöreälehti- (D. rotundifolia), pitkälehti- (D. anglica) ja pikkukihokki (D. intermedia) esiintyvät koko Euroopan alueella. Lääketeollisuus hyödyntää kihokin uutteiden sisältämiä sekundaarimetaboliitteja eli naftokinoneja, 7-metyylijuglonia ja plumbagiinia, sekä flavonoidiyhdistettä kversetiiniä muun muassa hengityselinsairauksien hoidossa. Kihokin kerääminen näihin tarkoituksiin rasittaa huomattavasti luonnonvaraista populaatiota.

Opinnäytetyö tehtiin Parkanossa Luonnonvarakeskuksessa projektissa ”Kihokin viljelyä lääkekasviksi Pohjois-Satakunnan turvemailla – kestävä biotalous”. Tavoitteena oli parantaa kihokin viljelymahdollisuuksia ja analysoida sen vaikuttavia yhdisteitä. Tarkoituksena oli pystyttää kasvin siemenlähtöinen kasvullinen lisääminen sekä kehittää yksinkertainen analyysimenetelmä korkean erotuskyvyn nestekromatografille (HPLC) kihokin naftokinoneiden ja kversetiinin määrittämiseksi.

Tulosten perusteella HPLC-menetelmänkehitys onnistui ja kversetiini määritettiin näytteestä. Kaupallisen 7-metyylijuglonin puuttuminen aiheutti tulosten vajaavaisuuden ja aiheutti jatkotutkimustarpeen yhdisteen todentamiseksi. Pyöreä- ja pitkälehtikihokin pääsääntöisenä naftokinonina on 7-metyylijugloni, joten plumbagiinin poissaolo oli odotettua. Kasvullinen lisääminen toteutui pienestä itämisprosentista huolimatta. Kasvien kasvatus ½ Murashige & Skoog alustalla ja jakaminen 3-4 viikon välein tuottivat nopeasti lukumäärällisesti huomattavasti enemmän alkuperäisten kasvien kopioita ja massan kasvua rönsyilyn muodossa.

Opinnäytetyön tulokset palvelivat alkuperäistä tavoitetta. Jatkoehdotuksina ovat 7-metyylijuglonin fraktioiminen preparatiivista kolonnia hyödyntäen ja yhdisteen konsentrointi jatkotutkimuksia ja tunnistamista varten, joita Luonnonvarakeskuksen yhteistyökumppanit mahdollisesti suorittavat. Kasvullisen lisäyksen seuraavana toimenpiteenä on keskittyä kasvien onnistuneeseen siirtoon kasvatusalustalta rahkasammaleeseen. Tähän vaaditaan kasvien karaisu ja juurien kasvatus bentsyyliaminopuriinittomalla alustalla.

The genus Drosera, a group of carnivorous plants, is widely spread around the world. Only three species, D. rotundifolia, D. anglica and D. intermedia, grow naturally in Europe. Extracts from Drosera plants contains secondary metabolites such as naphthoquinones and flavonoids which are mainly used by pharmaceutical industries. There is keen interest for the 7-methyljuglones, plumbagins and quercetins in the plants, as they can be used in treatments for respiratory diseases. Natural populations are imposed and decreasing because of the excessive collecting.

The objective of this thesis was to improve the prospect of cultivation for sundew and to analyze its active compounds. The study was executed in Natural Resources Institute Finland, Parkano, in connection with the project “The cultivation of sundew for medicinal plant in peat soils at Pohjois-Satakunta region – a sustainable bioeconomy”. The purpose of this study was to create a seed-based vegetative propagation for sundews and to build up a high performance liquid chromatography (HPLC) method to determine naphthoquinones and quercetin.

The results suggested that the HPLC method was successful and quercetin was determined from the sample. Because of difficulties in purchasing 7-methyljuglone, the results remained incomplete and further studies are required. The main naphthoquinone in D. rotundifolia and D. anglica is 7-methyljuglone, therefore absence of plumbagin was expected. Despite the low germination percent the vegetative propagation was successful. Planting in a ½ Murashige & Skoog medium and division at intervals of 3 to 4 weeks produced a rapidly increasing number of clones of original plants and significant growth of mass established through sprawling.

Furthermore, the results served the original purpose of the thesis. It is suggested here that, as a follow-up to this study, 7-methyljuglones should be fractioned using a preparative column, and concentrated for further studies and identification. The next action in vegetative propagation is to focus on successful transfer of sundews from the medium to a Sphagnum bed. It requires growing of roots in a benzylaminopurine-free medium and toughening of plants.