Tematyka badawcza
Wiodącą specjalizacją naukową rozwijaną w Katedrze Biotechnologii Roślin i Grzybów Leczniczych (wcześniej w Zakładzie Botaniki Farmaceutycznej) od szeregu lat jest biotechnologia roślin z elementami fitochemii. W ramach badań z tego zakresu prowadzone są kultury in vitro roślin leczniczych i/lub kosmetycznych. Większość prac dotyczy endogennej oraz stymulowanej egzogennymi prekursorami i/lub elicitorami (czynniki stresowe) akumulacji bioaktywnych metabolitów w kulturach in vitro. Badanymi grupami bioaktywnych związków są: kwasy fenolowe, lignany cytryńca, flawonoidy, w tym specyficzne dla rodzaju Scutellaria związki, glikozydy fenylopropanoidowe (m. in. werbaskozyd), prekursory garbników – pochodne katechiny oraz związki zawierające siarkę. Prowadzone są też badania z zakresu biotransformacji prekursorów w ważne terapeutycznie produkty z udziałem enzymów roślinnych komórek z kultur in vitro. Większość badań dotyczy biotransformacji prostych związków fenolowych – hydrochinonu i kwasu 4-hydroksybenzoesowego w arbutynę (β-D-glukozyd hydrochinonu) Całość badań zmierza do zaproponowania kultur in vitro jako cennego źródła pozyskiwania biologicznie aktywnych związków.
W celu oceny potencjału biosyntetycznego komórek z kultur in vitro prowadzone są prace o charakterze fitochemicznym, dotyczące analizy bioaktywnych związków w organach roślin rosnących in vivo.
Kolejną ważną specjalizacją naukową rozwijaną w Katedrze Biotechnologii Roślin i Grzybów Leczniczych od szeregu lat jest mykochemia oraz biotechnologia grzybów wyższych. W ramach wymienionych specjalizacji naukowych prowadzone są badania dotyczące zawartości aktywnie biologicznych związków w owocnikach grzybów wyższych (Basidiomycota) jak i w ich kulturach in vitro (tzw. kultury mycelialne). Badanymi grupami związków są: niehalucynogenne związki indolowe, kwasy fenolowe, sterole, kwasy tłuszczowe i polisacharydy. Celem badań mykochemicznych jest naukowe udowodnienie wartości leczniczych i dietetycznych grzybów wyższych, natomiast celem badań z zakresu biotechnologii grzybów jest zaproponowanie kultur mycelialnych jako bogatego, alternatywnego źródła pozyskiwania bioaktywnych metabolitów. Nową, interesującą problematyką naukową są badania dotyczące akumulacji i uwalniania biopierwiastków z owocników i kultur in vitro grzybów jadalnych.
Kolejnym kierunkiem badań jest ocena preparatów z grupy suplementów diety zawierających wybrane gatunki alg pod względem ich składu chemicznego i stopnia uwalniania substancji biologicznie aktywnych do sztucznych soków trawiennych.
Wszystkie wymienione badania z zakresu biotechnologii roślin, fitochemii, mykochemii i biotechnologii grzybów prowadzone są we współpracy z ośrodkami naukowymi krajowymi i zagranicznymi.
Stosowane metody
PUBLIKACJE
Spis publikacji oryginalnych pracowników Katedry Biotechnologii Roślin i Grzybów Leczniczych za rok 2024
1. Lazur J., Kała K., Krakowska A., Sułkowska-Ziaja K., Szewczyk A., Piotrowska J., Rospond B., Fidurski M., Marzec K., Muszyńska B.: Analysis of bioactive substances and essential elements of mycelia and fruiting bodies of Hericium ssp. Journal of Food Composition and Analysis, 127, 105981, 2024.
2. Czarnek K., Tatarczak-Michalewska M., Szopa A., Klimek-Szczykutowicz M., Jafernik K., Majerek D., Blicharska E.: Bioaccumulation capacity of onion (Allium cepa L.) tested with heavy metals in biofortification. Molecules, 29(1), 101, 2024.
3. Nunes R., Carvalho I. S., Paśko P., Tyszka-Czochara M., Szewczyk A., Szlósarczyk M., Podolak I., Galanty A.: In vitro biological activity screening of Arbutus unedo leaves in light of their traditional use. Journal of Herbs, Spices & Medicinal Plants, 30(1), 68-82, 2024.
4. Jafernik K., Kubica P., Dziurka M., Kulinowski Ł., Korona-Głowniak I., Elansary H. O., Waligórski P., Skalicka-Woźniak K., Szopa A.: Comparative assessment of lignan profiling and biological activities of Schisandra henryi leaf and in vitro Plantform bioreactor-grown culture extracts. Pharmaceuticals, 17(4), 442, 2024.
5. Borczak B., Szewczyk A., Domagała D., Kapusta-Duch J., Leszczyńska T., Kotuła M., Grulova D.: Potential antidiabetic, antioxidative and antiproliferative properties of functional wheat flour muffins enriched with white clover flowers (Trifolium repens L.). International Journal of Molecular Sciences, 25, 9909, 2024.
6. Michalak M., Błońska-Sikora E., Stryjecka M., Zagórska-Dziok M., Klimek-Szczykutowicz M., Szopa A.: Phytochemical profile and antioxidant and protective activities of various types of extracts from Hyssopus officinalis L. and Grindelia robusta Nutt. herb grown in Poland. Current Topics in Medicinal Chemistry, 25, 2238-2253, 2024.
7. Makowski W., Mrzygłód K., Szopa A., Kubica P., Krychowiak-Maśnicka M., Tokarz K. M., Tokarz B., Ryngwelska I., Paluszkiewicz E., Królicka A.: Effect of agitation and temporary immersion on growth and synthesis of antibacterial phenolic compounds in genus Drosera. Biomolecules, 14(9), 1132, 2024.
8. Jafernik K., Kubica P., Sharafan M., Kruk A., Malinowska M. A., Granica S., Szopa A.: Phenolic compound profiling and antioxidant potential of different types of Schisandra henryi in vitro cultures. Applied Microbiology and Biotechnology, 108(1), 322, 2024.
9. Motyka S., Szopa A., Ochatt S. J.: Distinction of chia varieties in vivo and in vitro based on the flow cytometry and rosmarinic acid production. Applied Microbiology and Biotechnology, 108(1), 337, 2024.
10. Rząsa-Duran E., Muszyńska B., Szewczyk A., Kała K., Sułkowska-Ziaja K., Piotrowska J., Opoka W., Kryczyk-Poprawa A.: Ilex paraguariensis extracts: a source of bioelements and biologically active compounds for food supplements. Applied Sciences, 14(16), 7238, 2024.
11. Kała K., Cicha-Jeleń M., Hnatyk K., Krakowska A., Sułkowska-Ziaja K., Szewczyk A., Lazur J., Muszyńska B.: Coffee with Cordyceps militaris and Hericium erinaceus fruiting bodies as a source of essential bioactive substances. Pharmaceuticals, 17(7), 955, 2024.
12. Nicosia N., Kwiecień I., Bednarski M., Głuch-Lutwin M., Mordyl B., Mika K., Hambaryan R., Miller A., Alesci A., Lauriano E. R., Zammit P., Ragusa S., Trojan E., Fumia A., Sapa J., Miceli N., Kotańska M.: Anti-diabetes and neuroprotection potential and primary safety studies of Isatis tinctoria L. hydroalcoholic leaf extract. Fitoterapia, 177, 106138, 2024.
13. Jędrejko K., Kała K., Sułkowska-Ziaja K., Krakowska A., Szewczyk A., Guśpiel K., Muszyńska B.: Analysis of bioactive compunds in Cordyceps militaris fruiting bodies and dietary supplements: in vitro bioaccessibility determination in artificial digestive juices. International Journal of Food Sciences and Technology, 59(6), 4011-4019, 2024.
14. Krakowska A., Suchanek M., Piech R., Paczosa-Bator B., Skalski T., Muszyńska B.: Accumulation of Bisphenol A by Pleurotus spp. – flow injection analysis. Molecules, 29(11), 2520, 2024.
Spis publikacji oryginalnych pracowników Katedry Biotechnologii Roślin i Grzybów Leczniczych za rok 2023
1. Szewczyk A., Paździora W., Ekiert H.: The influence of exogenous phenylalanine on the accumulation of secondary metabolites in agitated shoot cultures of Ruta graveolens L. Molecules, 28(2), 727, 2023.
2. Sułkowska-Ziaja K., Galanty A., Szewczyk A., Paśko P., Kała K., Apola A., Podolak I., Muszyńska B.: Effect of methyl jasmonate elicitation on triterpene production and evaluation of cytotoxic activity of mycelial culture extracts of Ganoderma applanatum (Pers.) Pat. Plants, 12(2), 294, 2023.
3. Simlat M., Ptak A., Jaglarz A., Szewczyk A., Dziurka M., Gurgul A.: Seeds of Stevia rebaudiana Bertoni as a source of plant growth-promoting endophytic bacteria with the potential to synthesize rebaudioside A. International Journal of Molecular Sciences, 24(3), 2174, 2023.
4. Simlat M., Ptak A., Wójtowicz T., Szewczyk A.: The content of phenolic compounds in Stevia rebaudiana (Bertoni) plants derived from melatonin and NaCl treated seeds. Plants, 12(4), 780, 2023.
5. Szewczyk A., Grabowski M., Zych D.: Ruta chalepensis L. in vitro cultures as a source of bioactive furanocoumarins and furoquinoline alkaloids. Life, 13(2), 457, 2023.
6. Michalak M., Zagórska-Dziok M., Klimek-Szczykutowicz M., Szopa A.: Phenolic profile and comparison of the antioxidant, anti-ageing, anti-inflammatory, and protective activities of Borago officinalis extracts on skin cells. Molecules, 28(2), 868, 2023.
7. Kwiecień I., Miceli N., Kędzia E., Cavo E., Taviano M. F., Beerhues L., Ekiert H.: Different types of Hypericum perforatum cvs. (Elixir, Helos, Topas) in vitro cultures: a rich source of bioactive metabolites and biological activities of biomass extracts. Molecules, 28(5), 2376, 2023.
8. Kwiecień I., Łukaszyk A., Miceli N., Taviano M. F., Davi F., Kędzia E., Ekiert H.: In vitro cultures of Scutellaria brevibracteata subsp. subvelutina as a source of bioactive phenolic metabolites. Molecules, 28(4), 1785, 2023.
9. Motyka S., Kusznierewicz B., Ekiert H., Korona-Głowniak I., Szopa A.: Comparative analysis of metabolic variations, antioxidant profiles and antimicrobial activity of Salvia hispanica (Chia) seed, sprout, leaf, flower, root and herb extracts. Molecules, 28(6), 2728, 2023.
10. Makowski W., Królicka A., Tokarz B., Szopa A., Ekiert H., Tokarz K. M.: Temporary immersion bioreactors as a useful tool for obtaining high productivity of phenolic compounds with strong antioxidant properties from Pontechium maculatum. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 153(3), 525-537, 2023.
11. Miceli N., Kwiecień I., Nicosia N., Speranza J., Ragusa S., Cavo E., Davi F., Taviano M. F., Ekiert H.: Improvement in the biosynthesis of antioxidant-active metabolites in in vitro cultures of Isatis tinctoria (Brassicaceae) by biotechnological methods/elicitation and precursor feeding. Antioxidants, 12(5), 1111, 2023.
12. Czech K., Gaweł-Bęben K., Szopa A., Kukula-Koch W., Jakschitz T., Bonn G., Hussain S., Kubica P., Ekiert H., Głowniak K.: Phytochemical profiling, antioxidant and tyrosinase regulatory activities of extracts from herb, leaf and in vitro culture of Achillea millefolium (Yarrow). Molecules, 28(12), 4791, 2023.
13. Budzianowska A., Derda M., Budzianowski J., Szopa A., Kikowska M.: Comparative study of Plantago media extracts in the treatment of Acanthamoeba sp. Trophozoites. Applied Sciences, 13(12), 7075, 2023.
14. Sułkowska-Ziaja K., Robak J., Szczepkowski A., Gunia-Krzyżak A., Popiół J., Piotrowska J., Rospond B., Szewczyk A., Kała K., Muszyńska B.: Comparison of bioactive secondary metabolites and cytotoxicity of extracts from Inonotus obliquus isolates from different host species. Molecules, 28(13), 4907, 2023.
15. Pałka P., Muszyńska B., Szewczyk A., Pawłowska B.: Elicitation and enhancement of phenolics synthesis with zinc oxide nanoparticles and LED light in Lilium candidum L. cultures in vitro. Agronomy, 13(6), 1437, 2023.
16. Fijałkowska A., Rychlik M., Krakowska A., Muszyńska B.: Effects of dietary supplementation with in vitro-cultivated arboreal medicinal mushrooms on long-term memory and anxiety-like behavior of male mice. International Journal of Medicinal Mushrooms, 25(5), 49-60, 2023.
17. Nunes R., Carvalho I. S., Paśko P., Tyszka-Czochara M., Szewczyk A., Szlósarczyk M., Podolak I., Galanty A.: In vitro biological activity screening of Arbutus unedo leaves in light of their traditional use. Journal of Herbs, Spices and Medicinal Plants, 2023.
18. Szewczyk A., Marino A., Taviano M. F., Cambria L., Davi F., Trepa M., Grabowski M., Miceli N.: Studies on the accumulation of secondary metabolites and evaluation of biological activity of in vitro cultures of Ruta montana L. in temporary immersion bioreactors. International Journal of Molecular Sciences, 24(8), 7045, 2023.
19. Czarnek K., Tatarczak-Michalewska M., Dreher P., Rajput V. D., Wójcik G., Gierut-Kot A., Szopa A., Blicharska E.: UV-C seed surface sterilization and Fe, Zn, Mg, Cr biofortification of wheat sprouts as an effective strategy of bioelement supplementation. International Journal of Molecular Sciences, 24(12), 10367, 2023.
20. Ptak A., Szewczyk A., Simlat M., Błażejczak A., Warchoł M.: Meta-Topolin-induced mass shoot multiplication and biosynthesis of valuable secondary metabolites in Stevia rebaudiana Bertoni bioreactor culture. Scientific reports, 13(1), 15520, 2023.
21. Sobstyl E., Szopa A., Olszowy-Tomczyk M., Gnat S., Jafernik K., Choma I. M.: Chromatographic and biological screening of chosen species of Schisandraceae family: Schisandra chinensis, S. rubriflora, S. sphenanthera, S. henryi and Kadsura japonica. Chemistery & Biodiversity, 20, e202300741, 2023.
Współpraca
-Zakład Fitochemii Instytutu Farmakologii PAN w Krakowie
-Zakład Toksykologii Klinicznej i Przemysłowej Kliniki Toksykologii UM-CM
-Zakład Farmakognozji Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego
-Pracownia Badania Związków Biologicznie Czynnych, Katedra Biotechnologii, Międzyuczelniany Wydział Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego
-Katedra Biologii i Biotechnologii Farmaceutycznej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi
-Katedra i Zakład Kosmetologii Praktycznej i Profilaktyki Chorób Skóry, Pracownia Biologii Farmaceutycznej i Biotechnologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu
-Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu
-Katedra Kosmetologii, Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania z siedzibą w Rzeszowie
-Instytut Fizjologii Roślin PAN w Krakowie
-Zakład Roślin Ozdobnych Uniwersytetu Rolniczego im. H. Kołłątaja w Krakowie
-Instytut Botaniki im. Władysława Szafera PAN w Krakowie
-Katedra i Zakład Chemii i Technologii Organicznej, Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki w Krakowie
-Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin Wydziału Biotechnologii UJ
-Zakład Alergologii Klinicznej i Środowiskowej UJ-CM
-Współpraca z Jednostkami Wydziału Farmaceutycznego UJ-CM (Zakład Bromatologii, Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej, Zakład Biochemii Farmaceutycznej) oraz z Jednostkami Wydziału Lekarskiego UJ-CM (Zakład Biochemii Lekarskiej, Zakład Wirusologii)
– Institut für Pharmazeutische Biologie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
– Institut für Pharmazeutische Biologie, Technische Universität Braunschweig
– Lehrstuhl Technische Biochemie, FK Bio- und Chemieingenieurwesen, Technische Universität Dortmund
– Austrian Drug Screening Institute (ADSI) and Centrum für Chemie und Biomedizin (CCB), Innsbruck, Austria
– Department of Chemical, Biological, Pharmaceutical and Environmental Sciences, University of Messina
– Biomolécules et Biotechnologies Végétales, Sciences et Techniques Parc de Grandmont, Université François Rabelais, Tours
– Department of Organic Chemistry, Faculty of Chemistry and Technology, University of Split
– Szegedi Tudományegyetem (Uniwersytet Segedyński)
– French National Institute for Agriculture, Food, and Environment, Dijon
– University of Barcelona
Słowa kluczowe
biotechnologia roślin • biotechnologia grzybów wyższych • metabolity wtórne • analiza fitochemiczna • analiza mykochemiczna