Фунгіцидні властивості ефіроолійних рослин роду Artemisia відносно Fusarium oxysporum Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК: 582. 998.1 (477.42)

1рина BiKTopiBHa 1ващенко ФУНГЩИДШ ВЛАСТИВОСТ1 ЕФ1РООЛ1ЙНИХ РОСЛИН РОДУ ARTEMISIA В1ДНОСНО FUSARIUM OXYSPORUM

Житомирський нащональний azpoeKOAOzinHuü утверситет Бульвар Старий,7, м. Житомир, Украгна, 10008; kalateja@ukr.net

Всгановлено фунгщидну актившсть водних екстракпв Artemisia maritima L., Artemisia austriaca Jacq-^ри кoнценгpaцiях 100, 50 i 25 мг/мл (на сиру речовину) вЦносно фiгoпaгoгеннoгo гриба Fusarium oxysporum. Виявлено фунпстатичний вплив екстракту Artemisia dracunculus L. при концентращях 25 та 50 мг/мл, фунгщидний - при 100 мг/мл. Щодо Artemisia abrotanum L., упов1льнений р1ст гриба спосгер1гався при концентрацп 25 мг/мл, фунгщидна д1я - при 50 i 100 мг/мл.

Очевидно, фунгiциднi властивосп дoслiджувaних рослин зумoвленi кiлькiсним та яюсним компонентним складом бioлoгiчнo активних речовин - ефipних oлiй, фенольних сполук та шших речовин.

Ключовi слова: eфiроолiйнi рослини, водний екстракт, фунгщидна актившсть, Artemisia, Fusarium oxysporum.

Ирина Викторовна Иващенко ФУНГИЦИДНЫЕ СВОЙСТВА ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ РОДА ARTEMISIA ОТНОСИТЕЛЬНО FUSARIUM OXYSPORUM

Житомирский национальный агроэкологический университет Бульвар старый, 7, г. Житомир, Украина, 10008

Установлена фунгицидная активность водных экстрактов Artemisia maritimü L., Artemisia austriaca Jacq., при концентрациях 100, 50 и 25 мг/мл (на сырое вещество)относительно фитопатогенного гриба Fusarium oxysporum. Выявлено фунгистатическое влияние экстракта Artemisia dracunculus L. при концентрациях 25 и 50 мг/мл, фунгицидное - при 100 мг/мл. Относительно Artemisia abrotanum L., замедленный рост гриба наблюдался при концентрации 25 мг/мл, фунгицидное действие - при 50 и 100 мг/мл. Очевидно, фунгицидные свойства исследуемых растений обусловлены количественным и качественным компонентным составом биологически активних соединений - эфирных масел, фенольних соединений и других веществ.

Ключевые слова: эфиромасличные растения, водный экстракт, фунгицидная активность, Artemisia, Fusarium oxysporum.

Iryna Victorovna Ivashchenko FUNGICIDAL PROPERTIES OF ARTEMISIA AROMATIC PLANTS TOWARDS FUSARIUM OXYSPORUM. Zhytomyr National Agroecological University Stary Boulevard 7, Zhytomyr, Ukraine, 10008

St

The article establishes the fungicidal activity of water extracts of Artemisia maritima L., Artemisia austriaca Jacq., under the concentration of 100, 50 and 25 mg/ml on dry matter with regard to the phytopathogenic mushroom Fusarium oxysporum. It also shows the fungistatic influence of extract of Artemisia dracunculus L. under concentration 25 and 50 mg/ml, fungicidal - under 100 mg/ml. Concerning Artemisia abrotanum L., the slow growth of mushroom is observed under the concentration 25 mg/ml, fungicidal effect - under 50 and 100 mg/ml.

The paper provides the information on the component composition of ethereal oil and phenolic compounds of Artemisia maritima, Artemisia austriaca, Artemisia abrotanum, Artemisia dracunculus, cultivated in Zhytomyr Polissya. The chief ingredients of ethereal oil which is synthesized by the plant of Artemisia abrotanum are 1,8-cineole (30.44%) and camphor (31.92%). A high 1,8-cineole and camphor content determines antimicrobial properties of the plants.

Amount of phenolic compounds in the air-dry raw Artemisia abrotanum is 2.98 percent. By the method of highly efficient solution chromatography (HESChr) in the grass of Artemisia abrotanum we have detected 23 phenolic compounds, of which we identified such flavonoids as rutin, luteolin-7-glycoside as well as caffeic, chlorogenic and isochlorogenic acids.

The main compounds of ethereal oil of Artemisia austriaca are trans-verbenole (30.77 %), pinocarvone (10.77 %) and sabinilacetate (18.16 %). In the grass of Artemisia austriaca we have detected 31 phenolic compounds, of which we identified such flavonoids as rutin, apigenin, quercetin-bioside and the following acids: caffeic, chlorogenic, and isochlorogenic. Amount of phenolic compounds in the air-dry raw Austrian wormwood is 27.25 mg / g (2.73 %).

The main component of ethereal oil of Artemisia dracunculus is methyleugenol (94.65 %). We have discovered 31 phenolic compounds in the grass of linear-leaved wormwood, from which four substances such as rutin, luteolin-7-glycoside, apigenin-7-glycoside and isochlorogenic acid have been identified. The dominant compounds of ethereal oil of Artemisia maritima are a-thujone (41.59 %) and camphor (23.56 %).

Obviously, the fungicidal properties of plants are conditioned by the quantitative and qualitative content of biologically active substances - ethereal oils, fenolic compounds and other matters. The paper draws attention to the prospects of the further more detailed study of extracts of aromatic plants of the genus Artemisia with the aim of producing antibacterial and antifungal herbal preparations.

Key words: Artemisia, Fusarium oxysporum, water extract, fungicidal activity, aromatic plants.

З кожним роком проявляеться усе бьльший штерес до еколопчно чистих технологш вирощування альськогосподарських культур, а також до бшлопчних метод1в боротьби з шкодочинними оргашзмами. Ще у минулому столгги пров1дш науковщ М1чурш I. В, Мечников I. I., Дроботько В. Г., Айземан Б. Е., Токш Б. П, Гродзшський А. М., Юрчак Л. Д. звернули увагу на те, що перспективним методом боротьби 3i шкодочинними оргашзмами е використання рослин, як продукують фггонциди (Токин, 1980; Тульчинская, Юргелайтис, 1981).

Помiж особливо небезпечних збудниюв хвороб велико'1 шкоди сльськогосподарським культурам завдають гриби роду фузарiум: Fusarium spp.,:

F. sambucinum Fuck., F. solani (Mart.) Sacc., F. oxysporum (Schl.) Snyd. et Hans., F. avenaceum (Fr.) Sacc. та iншi , як викликають суху фузарiозну гниль, фузарiозне в'янення та беруть участь у naToreHe3i змшаних гнилей. Bi4Mi4eHO також 3Ha4Hi втрати урожаю вЦ сухо! фузарюзно! гнилi при зберiгaннi бульб кaртоплi (Тимощук, 2006; Чечитко, 2006; Положенець та iH. 2009).

Фiтонциднi влaстивостi ефiроолiйних рослин в умовах Житомирського Полкся не вивчались, тому метою наших дослЦжень була оцiнкa бшлопчно! активноси вид1лень рослин роду Artemisia (Asteraceae) щодо збудника Fusarium oxysporum, який завдае значно! шкоди с1льськогосподарським культурам.

МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛ1ДЖЕНЬ

У дослЦженнях використовували воднi екстракти наступних видiв рослин: полину лiкaрського (Artemisia abrotanum L.), полину приморського (Artemisia maritima L.), полину австршського (Artemisia austriaca Jacq.), полину естрагонового (Artemisia dracunculus L.), а також культуру фгтопатогенного гриба Fusarium oxysporum - штам 123-К.

Рослини вирощували на вЦкритш дiлянцi у ботaнiчному саду Житомирського нащонального aгроекологiчного унiверситету. У дослЦженнях використовували надземну частину рослин кожного виду у перюд !х цвiтiння. Екстракти рослин готували за методикою Гродзшського А. М. (1973). СтввЦношення рослинно! сировини до дистильовано! води - 1:2. Процес екстрагування тривав 24 години при темперaтурi +24 °С (Гродзiнський, 1973). Екстраговаш розчини ф1льтрували, стерилiзувaли за допомогою мiкробiологiчного ф1льтра Vacuum Driven Disposable Filtration System (0,22 |jm, GV Durapore Membrane) i використовували для подальших дослЦжень.

Збудник фузaрiозу видьляли у чисту культуру iз бульб кaртоплi з ознаками ураження сухою гнилизною. Для Центифшацп фiтопaтогенного гриба використовували методи, описаш Б1лай В. I. (1973). Характер розвитку культуральних i морфологiчних ознак фузарпв вивчали при культивуванш на сусловому агар^ середовищi, описаному В. I. Б1лай (1973), редкому середовищi Чапека (Теппер и др., 1987). Фгтотоксичш властивосл збудника вивчали на рослинах картопл^ вирощених in vitro (Методы..., 1982). Biрулентнiсть штаму досл1джували на бульбах кaртоплi зг1дно з методикою Коваль Н. Л. (1983). Культуру гриба вирощували на редкому середовищд Чапека при темперaтурi 23 °С упродовж 7 дiб. В роботi були використаш методи свiтловоí мiкроскопií. Ощнку фунгiцидноí aктивностi досл1джуваних екстрaктiв проводили методом сершних розведень в агаризованому середовищ1 Чапека (Методы экспериментальной...Д982). Екстракти iз надземних частин досл1джуваних рослин додавали в середовище в рiзних розведеннях. Концентрац1я екстрагованих речовин в середовишд становила 100 мг/мл, 50 мг/мл, 25 мг/мл на сиру речовину. Клгтини культури гриба заавали в поживнi середовища з рiзною концентрaцiею рослинних екстрaктiв. Мiкробне навантаження гриба ISSN 2225-5486 (Print), ISSN 2226-9010 (Online). Бiологiчний вкникМДПУ. 2015. №2

-А

St

складало 200 кон1д1й/мл. Пос1ви Fusarium oxysporum шкубували при температур1 23 °С протягом 7 д1б. Анал1з фунгщидно'1 активност1 екстракт1в досл1джуваних еф1роол1йних культур здшснювали на 7 добу.

Результати та 1х Обговорення

При вивченш впливу водних екстракт1в досл1джуваних еф1роолшних рослин було установлено яскраво виражений фунгщидний вплив щодо гриба F. oxysporum полину л1карського (Artemisia abrotanum), полину приморського (Artemisia maritima), полину австршського (Artemisia austriaca), полину естрагонового (Artemisia dracunculus) (рис. 1-2). Фунгщидну д1ю спостер1гали при концентрац1ях 25, 50 i 100 мг/мл. Екстракт полину естрагонового припиняв р1ст мщел1ю F. oxysporum лише при концентраций 100 мг/мл, при концентрац1ях 25 i 50 мг/мл частково спов1льнювався його р1ст, спостер1галась фунг1статична д1я (табл. 1). Екстракти Artemisia maritima та Artemisia austriaca виявили фунгщидну актившсть при ус1х випробуваних концентращях. Екстракт полину л1карського припиняв р1ст гриба при концентрацй 50 та 100 мг/мл, при 25 мг/мл -спостер1галось лише упов1льнення росту фузар1ума.

Таблиця 1. Вплив водних екстракНв ефiроолiйних рослин роду Artemisia на picT гриба Fusarium oxysporum_

Вид рослини Концентращя водного екстракту, мг/мл

25 50 100

Artemisia abrotanum + - + +

Artemisia maritima + + +

Artemisia austriaca + + +

Artemisia dracunculus + - + - +

Контроль - - -

Прим1тка: контроль - агаризоване середовище Чапека з додаванням дистильованох води; «+» - фунг1цидна д1я екстракпв; «+ -» фунпстатична д1я екстракпв; «-» - вЦсутшсть фунгщиднох активность

Отже, встановлено фунгiцидну активнiсть водного екстракту з надземно'1 частини Artemisia maritima, Artemisia austriaca при концентращях 100, 50 i 25 мг/мл (на сиру речовину) вЦносно фггопатогенного гриба Fusarium oxysporum. Виявлено фунпстатичний вплив Artemisia dracunculus при концентращях 25 та 50 мг/мл, фунгщидний - при 100 мг/мл. Щодо Artemisia abrotanum, уповыьнений рюг гриба спостеркався при концентрацй' 25 мг/мл, а при 50 i 100 мг/мл -виявлена фунгщидна дiя.

В попередшх наших публiкацiях наведено вЦомоси щодо компонентного складу ефiрних олiй та фенольних сполук дослЦжуваних рослин, культивованих в умовах Житомирського Полкся (1ващенко та iн., 2014; Хроматографiчний аналiз..., 2014).

Рис. 1. Вплив рослинних екстракпв ефiроолiйних культур на picT гриба Fusarium oxysporum при концентращях: 100 мг/мл; 50 мг/мл; ^iBa направо): 1а, 1б - Artemisia dracunculus L.; 2 а, 2б - Artemisia abrotanum L.; 3а, 3б - Artemisia austriaca Jacq.; 4а, 4б - Artemisia maritima L.; K - контроль (експозищя 7 дiб).

Рис. 2. Фунгщидна активнкть водного екстракту Artemisia dracunculus L. стосовно гриба Fusarium oxysporum при концентраций 100 мг/мл ; К - контроль

Основт компоненти ефГрно! олГ! полину лiкарського - 1,8-цинеол (30,44 %) та камфора (31,92 %), якi в значнш мiрi визначають протимiкробнi властивостi рослини.

Методом ВЕРХ у надземнш частинi рослин виявлено 23 сполуки фенольно! природи, з яких ГдентифГковано флавоно!ди рутин, лютеолш-7-глГкозидта кофейну, хлорогенову, iзохлорогенову кислоти, якi також визначають протимiкробнi властивосп рослин. Вiдомi працi, в яких хлорогенова та кофейна кислоти розглядаються як захисний фактор стосовно деяких мiкроорганiзмiв (Nakatani et al., 2000). Сума фенольних сполук у повГтряно-сухш сировинi становила 2,98 %.

Основнi компоненти ефiрноí олГ! полину австрiйського: транс-вербенол (30,77 %), сабшГлацетат (18,16 %), тнокарвон (10,77 %), 1,8- цинеол (7,31 %), сабiнол (6,02 %), тертнен-4-ол (2,98 %), пара-мент-1,5-дiен-8ол (3,55 %), гермакрен D (2,74 %), хризантенГлацетат (1,13 %). В надземнiй частит рослин виявлена 31сполука фенольно! природи та ГдентифГковано флавоно!ди: рутин, атгенш, кверцетин - 6Гоцид; пдроксикоричт кислоти: кавову, хлорогенову, Гзохлорогенову кислоти. Загальний вмГст фенольних сполук у повггряно-сухш сировинГ - 2,73 %.

Основний компонент ефГрно! олГ! полину естрагонового - метилевгенол, що складае 94,65 %; в надземнГй частинГ рослин виявлено 31 фенольну сполуку, з них ГдентифГковано флавоно!ди: рутин, лютеолш-7-глГкозид, атгенш-7-глГкозид та Гзохлорогенову кислоту. Сума фенольних сполук у повГтряно-сухш сировинГ - 5,12 %.

(експозищя 7 дГб).

Ефipнa олiя полину приморського мктить значну кiлькicть а-туйону (41,59 %) та камфори (23,56 %), якi характеризуються aнтимiкpобними властивостями.

Очевидно, фунгщидш влacтивоcтi досл1джуваних рослин зумовлеш, у першу чергу, ильккним та якicним компонентним складом бшлопчно активних речовин - ефipних олш, фенольних сполук, терпенових cпиpтiв, складних ефipiв та iнших речовин.

Висновки

Встановлено фунгщидну aктивнicть водного екстракту з надземно'1 частини Artemisia maritima та Artemisia austriaca при концентращях 100, 50 i 25 мг/мл (на сиру речовину) вЦносно фггопатогенного гриба Fusarium oxysporum. Виявлено фунгктатичний вплив екстракту Artemisia dracunculus при концентращях 25 та 50 мг/мл та фунгщидний - при 100 мг/мл. Щодо Artemisia abrotanum, упов1льнений pier гриба спостеркався при концентрацп 25 мг/мл, фунгiциднa дiя - при 50 i 100 мг/мл.

Отримаш результати дослЦжень св1дчать про перспективнкть подальшого детaльнiшого вивчення екстракпв iз рослин роду Artemisia з метою створення антифунгальних рослинних препаратав.

Список BикopиcтАНoï Л1тератури

Билай В. И. Фузарии / В. И. Билай. - К.: Наук. думка, 1977. - 441с. Гродзшський A. M. Основи хiмiчноï взаемодп рослин./ А. М. Гродзшський. - К. Наук. думка, 1973. - 205 с.

1ващенко I. В., Рахметов Д. Б., 1ващенко О. А. Антимшробна активнкть етанольного екстракту Artemisia abrotanum L. (Asteraceae) за умов штродукцп в Полка Украши / I. В. 1ващенко, Д. Б. Рахметов, О. А. 1ващенко // Вкник ХНУ iм. В.Н. Каразша. - 2014. - Вип. 21. - С. 97 - 105.

1ващенко I. В., Рахметов Д. Б., Сластья G. А., 1ващенко О. А. Хpомaтогpaфiчний aнaлiз ефipноï олп та фенольних сполук трави Artemisia austriaca за умов штродукцп в Житомирському Полка // Экосистемы, их оптимизация и охрана.

- 2014. - Вып.10 (29). - С. 99 - 105.

1ващенко I. В., Рахметов Д. Б., 1ващенко О. А. Фiтохiмiчне дослЦження Artemisia dracunculus L. у зв'язку з штродукщею в умовах Полкся Украши / I. В. Ьащенко I. В., Д. Б. Рахметов, О. А. Кащенко / Сучасна фггоморфолопя: мaтеpiaли 3-ï мiжнapодноï науково'1 конференцп з морфологи рослин (Львiв, 2014.) - Т.6. - С. 357-360.

Коваль Н. Л. Вивчення стшкоси сорив i гiбpидiв кapтоплi проти сухо'1 фузapiозноï гнилi / Н. Л. Коваль // Картоплярство. -1983. - Вип.14. - С. 23-25. Методы экспериментальной микологии. Справочник. / [И. А.Дудка, С. П. Вассер, В. И. Элланская и др]; под ред. В. И. Билай. - Киев: Наукова думка, 1982.

- 549 с.

-А

St

Положенець В. М. Хвороби картоплi / В. М. Положенець, I. В. 1ващенко, Л. В. Немерицька. - Житомир: Рута, 2009. - 120 с.

Теппер Е. З. Практикум по микробиологии / Е. З. Теппер, Е. К. Шильникова, Г. И. Переверзева. - М.: Агропромиздат, 1987. - 238с.

Тимощук О. А. Збудники сухог фузаршзног гнилi бульб картоплi роду fusarium на Полка Украгни / О. А. Тимощук // Вкн. держ. агроекологiчного ун-ту. -2006. - № 1. -C. 324-328.

Токин Б. П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах / Б. П. Токин. - 3-е

изд., испр. и доп. - Изд-во Ленингр. университета, 1980. -280 с.

Тульчинская В. П. Растения - против микробов/ В. П.Тульчинская, Н. Г.

Юргелайтис. -2-е изд., перераб. и доп. - Киев : Урожай, 1981. - 64 с.

Чечитко И. Фузариозы картофеля в период хранения/ И. Чечитко // Настоящий

хозяин. -2006. -№ 3. - C. 14 - 18.

Nakatani N. Identification, quantitative determination andantioxidative activities of chlorogenic acid isomers in prune (Prunus domestica L.) / N. Nakatani, S. Kayano, H. Kikuzaki , K. Sumino, K. Katagiri, T. Mitani // J. Agric. Food Chem. - 2000. - Vol. 48. - P. 5512-5516.

References

Bilai, V.I. (1977). Fusoria. Kyiv, Naukova Dumka Publishers.

Grodzinsky, A.M. (1973). Fundementals of Chemical Plant Interaction. Kyiv.

Naukova Dumka Publishers.

Ivashchenko, I.V., Rakhmetov, D.B., Slast'ya, Ye.A., Ivashchenko, O.A. (2014) Chromatographic analysis of ethereal oil and phenolic compounds of Artemisia austriaca Jacq. grass under its introduction in Zhytomyr Polissya. Optimization

and Protection of Ecosystems. 10, 99-105.

Ivashchenko, I.V., Rakhmetov, D.B., Ivashchenko, O.A. (2014) Antimicrobial activity of the ethanolic extract of Artemisia abratanum L. herb under its introduction in

Ukrainian Polissya. The Journal of V. N. Kharazin Kharkiv National University.

Series: Biology. 21 (1112), 97-105. ISSN 2225-5486 (Print), ISSN 2226-9010 (Online). Бiологiчний eicHUKМДПУ. 2015. №2

52 Бюлопчний вюник

Ivashchenko, I.V., Rakhmetov, D.B., Ivashchenko, O.A. (2014). Phytochemical research of Artemisia dracunculus L. in connection with its introduction in Ukrainian Polissya. Modern Phytomorphology. 6, 357-360. Koval, N.L. (1983). Study of Potato Cultivar and Hybrid Resistance Against Dry

Fusarious Rot. Potato Growing. 14, 23-25. Dudka, I.A., Wasser S.P., Ellanska, V.I. (1982). Methods of Experimental Mycology.

Reference-book. Kyiv: Naukova Dumka Publishers. Polozhenets, V.M., Ivashchenko, I.V., Nemerytska, L.V. (2009). Potato Diseases. Ruta Publishers.

Tepper, Ye.Z., Shilnikova, Ye.K., Pereverzeva, G. (1987). Practical Work on

Microbiology. Moscow: Agropromizdat Publishers. Tymoshchuk, O.A. (2006). Agents of Dry Fusarious Rot of Potato Tubers of Fusarium

gen. in Ukrainian Polissya. Bulletin of State Agroecological University. 1, 324-328. Tokin, B.P. (1980). Medicinal Plant Poisons. The Story of Phytoncids. Publication of

the Leningrad University. Tulchinska, V.P., Yurgelaitis, N.G. (1981). Plants Against Microbes. Kyiv: Urozhai Publishers.

Tchechitko, I. (2006). Potato Fusarioses in the Period of Storage. Genuine Manager. 3, 14-18.

Nakatani, N., Kayano, S., Kikuzaki, H., Sumino, K., Katagiri, K., Mitani, T. (2000).

Identification, quantitative determination and antioxidative activities of ISSN 2225-5486 (Print), ISSN 2226-9010 (Online). Бiологiчний всникМДПУ. 2015. №2

-A

I^T Biological Bulletin 53

St

chlorogenic acid isomers in prune (Prunus domestica L.). J. Agric. Food Chem. 48, 5512-5516.

Поступила в редакцию 10.05.2015

Как цитировать:

1ващенко, 1.В. (2015). Фунгщидш властивостГ ефГроолшних рослин роду Artemisia вГдносно Fusarium oxysporum. Биологический вестник Мелитопольского государственного педагогического университета имени Богдана Хмельницкого, 5 (2), 44-53. crossref http://dx.doi.org/10.7905/bbmspu.v5il.974

© Iea^euKO, 2015

Users are permitted to copy, use, distribute, transmit, and display the work publicly and to make and distribute derivative works, in any digital medium for any responsible purpose, subject to proper attribution of authorship. | mi^mI

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 License