CC BY
14
БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ
УДК_634.63:631.526.3:547.56:58.036.5 DOI: 10.36305/0513-1634-2019-133-51-56
ДИНАМИКА ФЕИОЛЬИЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ЛИСТЬЯХ МАСЛИНЫ ЕВРОПЕЙСКОЙ В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД НА ЮЖНОМ БЕРЕГУ КРЫМА
Анфиса Евгеньевна Палий, Пван Николаевич Палий,
Ирина Анатольевна Федотова, Екатерина Анатольевна Мелкозерова, Сергей Юрьевич Цюпка, Оксана Анатольевна Гребенникова
Никитский ботанический сад - Национальный научный центр РАН 298648, Республика Крым, г. Ялта, пгт Никита, Никитский спуск, 52
E-mail: [email protected]
Изучена динамика содержания суммы фенольных соединений в листьях четырех сортов и одного подвида Olea europaea L. в холодные периоды 2016 - 2019 гг. на Южном берегу Крыма. Концентрация фенольных веществ колебалась в пределах 642 - 1332 мг/100 г растительного сырья (в пересчете на сырой вес). Выявлено, что содержание фенольных соединений зависит от погодных условий конкретного холодного периода и практически не зависит от степени морозостойкости исследуемых генотипов.
Ключевые слова: Olea europaea L.; листья; фенолъные соединения; динамика; холодный период наЮБК
Введение
Маслина европейская (Olea europaea L.) является ценной плодовой культурой, она массово выращивается в странах Средиземноморья и в других регионах с субтропическим климатом. Плоды служат источником оливкового масла, богатого полиненасыщенными жирными кислотами. Препараты из листьев, коры и плодов маслины активно используются в народной медицине и фармакологии в качестве средств, проявляющих антиоксидантное, гипогликемическое, противоопухолевое, антимикробное и гипотензивное действие [9, 11].
Растения маслины неприхотливы к почвам, засухоустойчивы, однако, отличаются низкой морозостойкостью [10]: температуры ниже -7°С являются повреждающими, а ниже -12 - -15°С критическими для этой культуры [8, 10]. Климатические условия Южного берега Крыма позволяют получать хорошие урожаи плодов маслины, но зимние колебания температур и неравномерность осадков часто негативно сказываются на устойчивости данной культуры к конкретным погодным условиям [5, 7], поэтому изучение механизмов адаптации маслины к пониженным температурам является актуальным.
В защитных механизмах растений важную роль играют фенольные соединения [4], что обусловлено их высокой биологической активностью и широким разнообразием функций, выполняемых ими в растительном организме, в частности -участием в процессах регуляции роста и неферментативной защиты растения от окислительного стресса [15]. Известно, что в листьях маслины содержатся высокие концентрации полифенольных соединений [16]. Испанскими учеными Ortega-García F. и Peragon Р. установлено их участие в формировании устойчивости маслины к воздействию различных стрессовых факторов [12, 13].
Целью исследования являлось сравнительное изучение динамики суммарного содержания фенольных соединений в листьях некоторых сортов и подвида маслины
европейской с различной степенью морозостойкости в холодные периоды 2016 - 2019 гг. на Южном берегу Крыма.
Объекты и методы исследований
Объектами исследований служили следующие сорта маслины, для которых предварительно была определена степень морозостойкости [2]: морозостойкий сорт 'Никитская', слабоморозостойкие - 'Асколяно', 'Раццо', 'Кореджиоло' и подвид О. еигораеа зиЪзр. Стр1(1а1а. 'Никитская' - сорт селекции Никитского ботанического сада. 'Асколяно', 'Раццо', 'Кореджиоло' - интродуценты средиземноморского происхождения. О. еигораеа зиЬвр. ("н.\р1с1а1а интродуцент африканского происхождения. Для анализа с коллекционных участков Никитского ботанического сада отбирали однолетние листья со средней части побегов. Эталоном высокой морозостойкости служил сорт Никитская, слабой морозостойкости - сорт Кореджиоло и подвид О. еигораеа зиЪзр. cuspidata. Растительный материал отбирали ежемесячно в течение холодных периодов (октябрь-март) с октября 2016 г. по март 2019 г.
Погодные условия холодных периодов в годы исследований приведены согласно данным агрометеостанции «Никитский сад» (Табл. 1)
Таблица 1
Метеорологическая характеристика холодных периодов за годы исследований
Годы Месяцы Температура, °С Количество осадков, мм.
t\n III tiviaKC tcp tijopMa Сумма Климатическая норма
2016-2017 ноябрь -0,7 20,9 8,2 8,9 51,8 62,0
декабрь -5,6 12,1 2,6 5,5 100,0 83,0
январь -7,8 11,1 2,2 3,1 114,3 73,0
февраль -5,0 14,2 3,6 3,3 12,9 64,0
март 2,4 18,5 8,6 5,3 45,6 50.0
2017-2018 ноябрь 0,1 20,0 9,0 8,9 81,1 62,0
декабрь -0,1 16,9 8,5 5,5 86,8 83,0
январь -3,5 12,9 4,6 3,1 92,5 73,0
февраль -2,9 14,0 4,9 3,3 69,2 64,0
март -3,4 19,7 6,9 5,3 78,2 50,0
2018-2019 ноябрь -1,0 18,5 8,3 8,9 93,0 62,0
декабрь -0,8 11,0 5,6 5,5 129,1 83,0
январь -1,4 13,5 4,9 3,1 109,1 73,0
февраль -1,4 13,5 5,4 3,3 43,3 64,0
март -1,4 19,0 8,7 5,3 45,0 50,0
Наиболее значительные похолодания были отмечены в январе 2017 г., когда температура воздуха опускалась ниже -7°С и удерживалась более 6 часов.
Для определения фенольных соединений были приготовлены экстракты из свежесобранного растительного сырья. Экстракцию проводили этиловым спиртом (при соотношении сырья и экстрагента 1:10) настаиванием в течение 10 суток при комнатной температуре. Степень измельчения сырья 1 мм.
Содержание суммы фенольных веществ определяли на спектрофотометре Evolution 220 UV/VIS фирмы Thermo Scientific по методу Фолина-Чиокальтео, в пересчете на галловую кислоту (Sigma-Aldrich) [1]. Для обеспечения однородности результатов суммарное содержание фенольных соединений рассчитывали на сырой вес. Повторность опытов 3-кратная. Результаты исследований обрабатывали стандартными методами математической статистики [6].
Результаты и обсуждение
Холодный период 2016 - 2017 гг. Октябрь 2016 г. характеризовался относительно холодной с осадками погодой. Средняя температура воздуха за месяц, по данным агрометеостанции «Никитский сад», была на 1,0° С ниже нормы. В конце месяца над поверхностью почвы отмечались первые заморозки (-0,4°С). Сумма осадков на 138% превышала норму. Погода ноября была переменчивой и преимущественно холодной. Средняя температура воздуха была на 0,7°С ниже нормы, регулярно выпадали осадки. В декабре погода была холодной, с небольшими потеплениями и значительными осадками. В среднем за месяц температура воздуха была на 2,9°С ниже нормы. В отдельные дни - в конце первой-начале второй декады - наблюдались волны тепла: в это время максимальные температуры воздуха достигали 9 - 13°С. Январь 2017 г. отличался переменчивой, относительно холодной, в третьей декаде морозной, с обильными осадками погодой. Среднемесячная температура была ниже нормы на 0,9°С. В конце месяца вторжение арктических масс воздуха обусловило снижение среднесуточных температур воздуха до -0,7 —6,0°С. Морозы сопровождались снегопадами, образовавшими снежный покров до 20 см. Начало февраля было холодным - удерживались начавшиеся в конце января морозы. В дальнейшем, благодаря прохождению теплого фронта, температура повысилась. В целом погода в феврале была относительно теплой, средняя температура воздуха на 0,3°С превышала норму. Осадков за февраль выпало немного - 20% от нормы. Среднемесячная температура воздуха в марте составила 8,6°С, что на 3,3°С выше нормы. Осадков за месяц выпало на 9% ниже нормы.
В начале холодного периода 2016 -2017 гг. суммарное содержание фенольных соединений составляло 642 - 678 мг/100 г (табл. 2). Минимальные концентрации были зафиксированы в октябре-ноябре после окончания вегетативного роста. В зимние месяцы для всех сортов отмечена общая тенденция к увеличению содержания фенольных соединений. Максимальных значений концентрации фенольных веществ достигали в конце холодного периода, что скорее всего связано с активизацией ростовых процессов.
Таблица 2
Динамика фенольных соединений листьев маслины в холодный период 2016 - 2017 гг.
Генотип Суммарное содержание фенольных соединений, мг/100 г
октябрь ноябрь декабрь январь февраль март
Асколяно 642±19 697±21 744±22 755±23 750±22 789±27
О. еитраеа ядЬзр. сжр1ёсйа 664±19 639±18 728±20 750±21 759±23 859±25
Кореджиоло 660±19 666±20 697±21 719±22 728±22 785±26
Раццо 678±19 670±18 697±20 715±21 719±22 813±28
Никитская 664±20 648±19 728±21 759±23 744±22 771±23
Холодный период 2017 - 2018 гг. Погодные условия холодного периода характеризовались сменами волн тепла и холода, немного превышали среднемноголетнюю норму и за последние десятилетия являлись достаточно типичными для ЮБК. В октябре наблюдалась относительно теплая погода, средняя температура воздуха была выше нормы на 0,5°С. Сумма осадков на 110% превышала норму. Погода ноября была переменчивой, с волнами тепла и холода. К концу месяца на поверхности почвы наблюдались первые заморозки до -4,0 °С. Среднемесячная температура находилась в пределах нормы. Осадки выпадали регулярно в течение месяца. В декабре погода была теплой, на 3,0°С превышала многолетнюю среднемесячную температуру. Во второй декаде декабря минимальная температура воздуха опускалась до 0,1°С (на поверхности почвы до -3,9°С). Осадков выпало на 7% ниже нормы. Январь и февраль характеризовались относительно теплой с обильными
осадками погодой. Среднемесячные температуры превышали норму на 1,5°С в январе и на 1,6°С в феврале. До минимальных значений (-3,0°С) температура воздуха опускалась в конце каждого месяца. Погода марта была неустойчивой, умеренно-теплой и дождливой. Средняя температура воздуха была выше нормы на 1,6°С, сумма осадков составляла 156% от нормы. В первой декаде месяца минимальная температура воздуха опускалась до -3,4°С.
В течение всего холодного периода 2017 - 2018 гг. суммарное содержание фенольных соединений было значительно выше (на 30 - 40%), чем в аналогичный период 2016-2017 гг. (табл. 3).
Таблица 3
Динамика фенольных соединений листьев маслины в холодный период 2017 - 2018 гг.
Генотип Суммарное содержание фенольных соединений, мг/100 г
октябрь ноябрь декабрь январь февраль март
Асколяно 948±22 995±25 1188±30 1254±32 1155±28 1089±25
О. еигораеа ядЬзр. амртййяйя 916±20 869±20 1155±28 1175±29 1180±30 1122±27
Кореджиоло 980±24 958±21 1167±29 1182±30 1020±24 1230±31
Раццо 1084±26 751±18 702±17 795±15 798±21 1103±28
Никитская 932±23 815±25 710±17 854±20 955±23 1012±30
Изменения концентрации происходили разнонаправлено и практически не зависели от степени морозостойкости исследуемых генотипов. Минимальное содержание фенольных соединений у сортов 'Асколяно', 'Кореджиол'о и подвида О. еигораеа зиЬвр. ащукЫа было зафиксировано в начале холодного периода, у сортов 'Раццо' и 'Никитская' после первых понижений температуры воздуха до отрицательных значений (в декабре месяце). Максимальных значений концентрации фенольных веществ у сортов 'Асколяно', 'Кореджиоло' и подвида О. еигораеа зиЬвр. сизрг^а достигали в январе, а у сортов 'Раццо' и 'Никитская' - в конце холодного периода.
Холодный период 2018 - 2019 гг. В октябре 2018 г. преобладала очень теплая, с осадками погода. В среднем за месяц температура воздуха составила 16,1°С, что на 3,1°С выше нормы. Осадков за месяц выпало 40,1 мм (108% от нормы). Погода ноября была относительно холодной с осадками. Средняя температура воздуха составила 8,3°С, что на 0,6°С ниже нормы. Со второй декады наблюдались первые заморозки до -1,0°С. Осадки за месяц составили 150% от нормы. В декабре наблюдалась погода, обусловленная активной циклонической деятельностью. В среднем за месяц температура воздуха составила 5,6°С, что на 0,1°С выше нормы. Наиболее холодно было в середине третьей декады декабря: среднесуточные температуры колебались в пределах 2 - 4°С, а минимальная температура опускалась до -0,8°С. Осадков за месяц выпало 156% от нормы. Январь характеризовался относительно теплой с осадками погодой. В среднем за месяц температура воздуха превышала норму на 1,8°С. В начале месяца, в течение первой декады, из-за прохождения холодных фронтов, было относительно холодно и ветрено, каждый день шли дожди, иногда наблюдался мокрый снег, снежная крупа. Минимальная температура воздуха опускалась до -1,4°С. С начала второй декады наблюдалось постепенное, волнообразное повышение температуры. За январь выпало 109,1 мм осадков или 150% нормы. В феврале погода была относительно теплой с осадками. В среднем за месяц температура воздуха превышала норму на 2,1°С. Максимальных значений (13,5°С) температура воздуха достигала в начале месяца, минимальных (-1,6°С) - в конце месяца. Осадков за февраль выпало 68% от нормы. Погода первой половины марта была относительно теплая с сильными
ветрами. Средняя температура воздуха составила 6,8°С, что на 3,0°С выше номы. Осадков выпало 2,2 мм или 9% от нормы.
Холодный период 2018 - 2019 гг. характеризовался максимальным уровнем концентрации фенольных веществ с ноября по март месяц у всех исследуемых образцов маслины (табл. 4).
Таблица 4
Динамика фенольных соединений листьев маслины в холодный период 2018 - 2019 гг.
Генотип Суммарное содержание фенольных соединений, мг/100 г
октябрь ноябрь декабрь январь февраль март
Асколяно 840±26 1254±36 1249±25 1299±35 1290±37 1304±40
О. еигораеа ядЬзр. амртййяйя 980±39 1265±38 1332±39 1303±38 1315±38 1289±39
Кореджиоло 940±42 1130±24 1036±25 1082±25 1249±36 1116±22
Раццо 800±35 1254±30 1221±32 1287±37 1315±39 1294±34
Никитская 880±29 1166±26 1188±27 1282±38 1160±27 1166±29
Самое низкое содержание фенольных веществ, так же, как и в предыдущие годы, наблюдалось в октябре. Затем в ноябре происходило увеличение концентрации на 10 -40%, особенно интенсивно она увеличивалась у сортов 'Асколяно' и 'Раццо'. Далее содержание фенольных веществ мало изменялось у сортов 'Асколяно', 'Раццо' и подвида О. еигораеа зиЬвр. ащмЛаШ, у сорта 'Кореджиоло' происходили волнообразные изменения концентрации, а у сорта 'Никитская' зафиксирован максимум в январе месяце.
Таким образом, анализ динамики фенольных соединений в листьях маслины в холодные периоды последних трех лет показал, что суммарное содержание фенольных веществ зависит от конкретных погодных условий и практически не зависит от степени морозостойкости сортов и подвида маслины.
Выводы
Изучена динамика суммарного содержания фенольных соединений в листьях некоторых сортов маслины европейской с различной степенью морозостойкости в холодные периоды 2016 - 2019 гг. на Южном берегу Крыма. Известно, что интенсивность и продолжительность ростовых процессов у маслины зависят от температуры и влагообеспеченности [3], а холодные периоды 2017 -2018 гг. и 2018 -2019 гг. характеризовались более высокими температурными показателями и количеством осадков. Подобные погодные условия явились причиной пролонгирования ростовых процессов и позднего наступления вынужденного покоя, которые сопровождались более интенсивным накоплением фенольных веществ, по сравнению с относительно холодной зимой 2016 - 2017 гг. у всех изучаемых представителей вида О. еигораеа. Полученные результаты не выявили однозначной зависимости между изменением содержания фенольных соединений и степенью морозостойкости маслины.
Список литературы
1. Гержикова В.Г. Методы технохимического контроля в виноделии. -Симферополь: Таврида, 2002. - 259 с.
2. Губанова Т.Е., Браилко В.А., Палий А.Е. Морозостойкость некоторых вечнозеленых видов семейств 01еасеае и Сарп/оИасеае на Южном берегу Крыма // Бюллетень ГНБС. - 2017. - Т. 125. - С. 103-108.
Ъ.Жигаревич И.А. Культура маслины. - М.: Сельхозгиз, 1955. - 248 с.
4. Запрометов М.Н. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и функции в растениях. - М.: Наука, 1993. - 272 с.
5. Корсакова С.П. Обзор стихийных гидрометеорологических явлений в районе Никитского ботанического сада // Сборник науч. трудов ГНБС. - 2014. - Т. 139. - С. 79-93.
6. Лакин Г.Ф. Биометрия: учебное пособие для биологических специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 1990. - 352 с.
7. Плугатарь Ю.В., Корсакова С.П., Илъницкий О.А. Экологический мониторинг Южного берега Крыма. - Симферополь: Ариал, 2015. - 164 с.
8. Cansev A., Guien Н., Eris A. Cold-hardiness of olive {Olea europaea L.) cultivars in cold-acclimated and non-acclimated stages: seasonal alteration of antioxidative enzymes and dehydrin-like proteins // Journal of Agricultural Science. - 2009. - № 147. - P. 51-61.
9. El S.N., Karakaya S. Olive tree (Oleaeuropaea) leaves: potential beneficial effects on human health // Nutrition Reviews. - 2009. - Vol. 67, №11. - P. 632-638.
10. Larcher W. Temperature stress and survival ability of Mediterranean sclerophyllous plants // Plant Biosyst. - 2000. - Vol. 134. - P. 279-295.
11. Lockyer S., Yaqoob P., Spencer J.P.E., Rowland I. Olive leaf phenolics and cardiovascular risk reduction: Physiological effects and mechanisms of action // Nutrition and Aging.-2012.-Vol. l.-P. 125-140.
12. Ortega-Garcia /•'., Peragon J. Phenol metabolism in the leaves of the olive tree (iOleaeuropaea L.) cv. Picual, Verdial, Arbequina, and Frantoio during ripening // J. Agricultural and Food Chemistry. - 2010. - Vol. 58. - P. 12440-12448.
13. Ortega-García F., Peragon J. The response or phenylalanine ammonia-lyase, polyphenol oxidase and phenols to cold stress inthe olive tree {Oleaeuropaea L. cv. Picual) // J. Agr. and Food Chem. - 2009. - Vol. 89. - 1565-1573.
14. Romero P.M., Jesus T.M., Ramo Т., Jose Moltiva M. Effect of crop season on the composition virgin olive oilwith protected designation of origin 'les garrigues' // J. Am. Oil Chem. Soc. - 2003. - Vol. 80. - P. 423-430.
15. Saibandith В., Spencer J.P., RowlandI.R., Commane D.M. Olive Polyphenols and the Metabolic Syndrome // Molecules. - 2017. - Vol. 22, № 7. - P. 1082.
16. Talhaoui N., Taamalli A., Gómez-Caravaca A.M., Fernández-Gutiérrez A., Segura-Carretero A. Phenolic compounds in olive leaves: Analytical determination, biotic and abiotic influence, and health benefits // Food Res. Int. - 2015. - Vol. 77, № 2. - P. 92-108.
Статья поступила в редакцию 05.05.2019 г.
Paliy А.Е., Paliy I.N., Fedotova I.A., Melkozerova E.A., Tsupka S.Yu., Grebennikova O.A. Dynamics of phenolic compounds content in Olea europaea L. leaves during the cold period on the Southern Coast of the Crimea // Bull, of the State Nikita Botan. Gard. - 2019. - № 133. - P. 51-56.
Dynamics of total phenolic compounds content in the leaves of four cultivars and one subspecies of Olea europaea L. were studied during the cold periods of 2016-2019 years on the Southern Coast of the Crimea. The concentration of phenolic substances ranged from 642 to 1332 mg/100 g of fresh biomass. It was found out that the content of phenolic compounds depended on weather conditions during a particular cold period and it did not almost depend of the degree of frost resistance of the studied genotypes.
Key words: Olea europaea L.; leaves; phenolic compounds; dynamics; cold period on the Southern Coast of the Crimea
