Abstract
Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino can be used for both medicinal and tea and has lipid-lowering properties. It has many beneficial effects such as hypolipidemic, anti-cancer, cardioprotective, hepatoprotective, neuroprotective, anti-diabetic and anti-inflammatory. Its main bioactive components are flavonoids and saponins. In this study, determining a suitable culture medium and testing the bioreactor culture of suspension cells for biomass and gypenoside production were performed. In Erlenmeyer flasks cultivation, the suitable culture medium is basic MS supplemented with 2 mg/L KIN combined with 0.5 mg/L IBA, 3% sucrose with fresh biomass value of 3.693 g/50 mL medium, gypenoside and Rb1 content reached 40.240 mg/g and 0.041 mg/g dry weight after 18 days of culture, respectively. Preliminary cultivation in bioreactor containing 6 L of medium showed that fresh cell biomass reached the highest after 18 days, reaching 45,611 g. Meanwhile, gypenoside and Rb1 content reached the highest on day 16, with values of 40.090 mg/g and 0.038 mg/g dry weight, respectively. The results show that it is possible to grow suspension cell of jiaogulan in bioreactor to produce biomass, providing raw materials for the gypenoside production process.
References
- Cui W. Y., Jin Y., Liu H., Zu M. L., Zhai X. F., Yang C., Gu Y. L., Cheng Y., Piao X. L. (2021), Dammarane-type saponins from Gynostemma pentaphyllum and their cytotoxicities, Natural Product Research, 35(22), 4433–4441.
- Bùi Đình Lãm, Nguyễn Thị Tình, Nguyễn Văn Duy, Nguyễn Văn Bảo, Lã Văn Hiền, Ngô Xuân Bình (2015), Nghiên cứu khả năng nhân giống cây Giảo cổ lam (Gynostemma pentaphyllum Thunb) bằng phương pháp in vitro, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 15, 249–256.
- Xie P., Luo H. T., Pei W. J., Xiao M. Y., Li F. F., Gu Y. L., Piao X. L. (2024), Saponins derived from Gynostemma pentaphyllum regulate triglyceride and cholesterol metabolism and the mechanisms: A review, Journal of Ethnopharmacology, 319(Pt 1), 117186.
- Chen P. Y., Chang C. C., Huang H. C., Zhang L. J., Liaw C. C., Lin Y. C., Nguyen N. L., Vo T. H., Cheng Y. Y., Morris-Natschke S. L., Lee K. H., Kuo Y. H. (2019), New Dammarane-type Saponins from Gynostemma pentaphyllum, Molecules, 24(7).
- Liang T., Zou L., Sun S., Kuang X., Wei J., Wang L., Li Y., Sun C. (2019), Hybrid sequencing of the Gynostemma pentaphyllum transcriptome provides new insights into gypenoside biosynthesis, BMC Genomics, 20(1), 632.
- Nguyễn Hữu Nhân, Hoàng Tấn Quảng, Nguyễn Hoàng Lộc (2019), Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy lên khả năng sinh trưởng của callus cây Bách bệnh (Eurycoma longifolia Jack), Tạp chí Khoa học, Đại học Huế: Khoa học tự nhiên, 128, 69–76.
- Nguyễn Hoàng Lộc (2011), Nuôi cấy mô và tế bào thực vật-Các khái niệm và ứng dụng. NXB Đại học Huế.
- Jala A., Patchpoonporn W. (2012), Effect of BA NAA and 2,4D on Micropropagation of Tiaogulan (Gynostemma pentaphyllum Makino), International Transaction Journal of Engineering, Management, & Applied Sciences & Technologies, 3(4), 363–370.
- Ao Z., Qin Z. (1998), Effect of some stress factors on gypenoside accumulation in callus of Gynostemma pentaphyllum, Chinese Journal of Applied & Environmental Biology, 4(1), 10–14.
- Nguyen-Thanh T., Dang-Ngoc S., Tran-Quoc D., Hoang-Tan Q. (2023), Gypenosides production and spermatogenesis recovery potentials of extracts from cell Suspension cultures of Gynostemma pentaphyllum, Avicenna Journal of Medical Biotechnology, 15(4), 216-–22.
- Anh T. T. N., Thi P. T. D., Lan T. T., Dung T. Q., Vu N. Q. H., Phuong T. T. B., Quang H. T. (2020), Affect of culture conditions on growth and accumulation of saponin Rb1 in Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino suspension cells, Proceedings of Vietnam National Conference of Biotechnology, 885–890 (in Vietnamese).
- Hoàng Tấn Quảng, Phạm Thị Diễm Thi, Trần Thúy Lan, Phạm Mai Thu Thủy, Vũ Đức Hoàng, Phan Thị Á Kim (2021), Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy lên sinh trưởng của callus cây giảo cổ lam (Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino)-một loại thảo dược quý, Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, 130(1C), 127–137.
- Murashige T., Skoog F. (1962), A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures, Physiologia Plantarum, 15(3), 473–497.
- Nhan N. H., Loc N. H. (2018), Enhancement of eurycomanone biosynthesis in cell culture of longjack (Eurycoma longifolia) by elicitor treatment, J Plant Biotechnol, 45(4), 340–346.
- Loc N. H., Nhat N. T. D. (2013), Production of asiaticoside from centella (Centella asiatica L. Urban) cells in bioreactor, Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, 3(10), 806–810.
- Wu Q., Jang M., Piao X. L. (2014), Determination by UPLC-MS of four dammarane-type saponins from heat-processed Gynostemma pentaphyllum, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 78(2), 311–316.
- Quang H. T., Thi P. T. D., Sang D. N., Tram T. T. N., Huy N. D., Dung T. Q., The Q. T. T. (2022), Effects of plant elicitors on growth and gypenosides biosynthesis in cell culture of Giao co lam (Gynostemma pentaphyllum), Molecules, 27(9), 2972.
- Chandran H., Meena M., Barupal T., Sharma K. (2020), Plant tissue culture as a perpetual source for production of industrially important bioactive compounds, Biotechnology Reports, 26, e00450.
- André S. B., Mongomake K., Kouassi M., Edmond K. K., Kone T., Kouakou T., Kouadio J. (2015), Effects of plant growth regulators and carbohydrates on callus induction and proliferation from leaf explant of Lippia multiflora Moldenke (Verbenacea), International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 8, 118–127.
- Ilczuk A., Jagiełło-Kubiec K., Jacygrad E. (2013), The effect of carbon source in culture medium on micropropagation of common ninebark (Physocarpus opulifolius (L.) Maxim.) 'Diable D' or', Acta Scientiarum Polonorum - Hortorum Cultus, 12(3), 23–33.
- Mello M. O., Dias C. T. S., Amaral A. F. C., Melo M. (2001), Growth of Bauhinia forficata Link, Curcuma zedoaria Roscoe and Phaseolus vulgaris L. cell suspension cultures with carbon sources, Scientia Agricola, 58, 481–485.
- Bùi Văn Lệ, Nguyễn Ngọc Hồng (2006), Ảnh hưởng của chất điều hòa tăng trưởng thực vật và đường saccharose lên dịch nuôi cấy huyền phù tế bào dừa cạn (Catharanthus roseus), Tạo chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 9(6), 59–66.
- Rao B., Kumar V., Amrutha N., Jalaja N., Vaidyanath K., Rao A., Polavarap S., Kishor P. (2008), Effect of growth regulators, carbon source and cell aggregate size on berberine production from cell cultures of Tinospora cordifolia Miers, Current Trends in Biotechnology and Pharmacy, 2(2), 269–276.