CC BY
176
Заключение 2. Гродзинский А.М. Эксперименталь-
Таким образом, для укропа и сельде- ная аллелопатия / А.М. Гродзинский. —
рея было характерно сильное (они полно- Киев: Наукова думка, 1986. — 235 с. стью подавляли прорастание семян неко- 3. Физиологические основы всхожести
торых культур, в том числе салата и семян / К.Е. Овчаров. — М.: Наука, 1969.
кресс-салата), но нестабильное проявле- — 279 с.
ние аллелопатии. Петрушка и пастернак 4. Николаева М.Г. Биология семян /
отличались менее значительным и более М.Г. Николаева, И.В. Лянгузова,
выровненным (по отношению ко всем Л.М. Поздова. — СПб: НИИ химии, 1999.
изученным тест-объектам) проявлением — 232 с.
аллелопатической активности. Полученная 5. Baleev D.N. Allelopathic activity jf
информация может быть использована seeds family of celery «Selekcia i seme-
при подборе информативных тестеров для narstvo» Plant breeding and seed produc-
оценки аллелопатической активности tion / D.N. Baleev, A.F. Buharov / / Novi
сельдерейных культур. Рассмотренные в Sad. — 2009. — Vol. 15. — № 4. —
работе взаимоотношения доноров и тес- S. 29-333.
теров представляют интерес как модель- 6. Доспехов Б.А. Методика полевого
ный объект для изучения явления аллело- опыта / Б.А. Доспехов. — М.: Агропром-
патии с привлечением математико- издат, 1985. — 351 с.
статистических методов. 7. Кильчевский А.В. Метод оценки
адаптивной способности и стабильности
Библиографический список генотипов, дифференцирующей способ-
1. Гродзинский А.М. Аллелопатия в ности среды / А.В. Кильчевский, Л.В. Хо-
жизни растений и их сообществ / тылева // Генетика. — 1985. — т.21. —
А.М. Гродзинский. — Киев: Наукова дум- № 9. — С. 1491-1497. ка, 1965. — 198 с.
+ + +
УДК 633.88:582.973:581.19:575.222.7:543.544.5.68.7
И.Г. Боярских, Ю.В. Юшкова, Е.И. Черняк, С.В. Морозов
СОДЕРЖАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ПЛОДАХ LONICERA CAERULEA L. РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ПРИОБЬЯ
Ключевые слова: Lonicera caerulea, сорта, гибриды, изменчивость, трансгрессия, плоды, ВЭЖХ анализ, антоциа-ны, флавоноиды, гидроксикоричные кислоты.
Голубые жимолости (Lonicera caerulea L., Lonicera iliensis Pojark., подсекция Caeruleae Rehd.) относятся к малораспространенным ягодным кустарникам, интерес к которым постоянно растет. Цен-
ность жимолости обусловлена сверхранним сроком созревания плодов, а также высоким содержанием витамина С и биологически активных фенольных соединений, которые, проявляя антиоксидантную, иммуномодулирующую, антибактериальную, противовирусную, противогрибковую, антиаллергическую и другие виды активности, широко используются в медицине, косметологии, пищевой промышленности и сельском хозяйстве [1-4].
Известно, что в плодах жимолости высокое (до 1800 мг/100 г) содержание биофлаваноидов, основными среди которых являются антоцианы (до 1200 мг/ 100 г), обуславливающие интенсивную темно-синию окраску плодов. В состав биофлавоноидов входят также флавонолы (12-32 мг/100 г) — рутин, изокверцетрин, кверцетрин; флавоны — 7-рутинозид и 7-глюкозид лютеолина; гидроксикоричные кислоты (30-156 мг/100 г) — хлорогеновая, неохлорогеновая и производные пара-кумаровой кислоты; флаваны — катехины, проантоцианидины [2].
Жимолость алтайского происхождения обладает комплексом хозяйственно ценных признаков, таких как высокая продуктивность, скороплодность, засухоустойчивость и прочное прикрепление соплодий. Кроме того, образцы данного подвида характеризуется высоким содержанием биофлавоноидов [3]. Сочетание этих важных свойств делает L. caerulea subsp. altaica перспективным для более интенсивного введения в селекционный процесс.
Условия произрастания растений в разных климатических зонах оказывают существенное влияние на состав биологически активных веществ (БАВ). Известно также, что последовательный отбор сеянцев жимолости по дегустационной оценке, крупноплодности, урожайности и зимостойкости может привести как к снижению суммы биофлавоноидов, так и к изменению их соотношений [2]. Поэтому данные по содержанию БАВ в плодах необходимы в процессе селекции и при интродукции инорайонных сортов. Наиболее информативным методом для получения такого рода данных является метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).
Таксономическое деление подсекции Caeruleae является дискуссионным. Придерживаясь мнения А.К. Скворцова и А.Г. Куклиной о том, что «в Евразии в подсекции Caeruleae можно различить не более 2 видов; L. caerulea L. и L. iliensis
Pojark.», мы используем также предложенную М.Н. Плехановой систему деления L. caerulea на отдельные подвиды [4,
5].
Целью настоящей работы было изучение качественного и количественного состава фенилпропаноидов (флавоноидов и гидроксикоричных кислот) плодов жимолости синей разного эколого-геогра-фического происхождения в условиях лесостепи Приобья, а также изменения их содержания при гибридизации и селекционном отборе.
Материалы и методы исследований
Материалом для исследований являлись плоды 63 образцов жимолости синей в стадии потребительской зрелости различного эколого-географического и генетического происхождения коллекции Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (Новосибирск), собранные в июле 2010 г. и замороженные при температуре -18°С.
Суммарное содержание антоцианов спектрофотометрическим методом определяли в плодах 11 образцов L. caerulea subsp. altaica. и 1 образца subsp. pallasii, интродуцированных из природных популяций Горного Алтая; 3 сортов, полученных в результате отбора из сеянцев семян L. caerulea subsp. altaica, собранных в Рудном Алтае; 4 образцов L. caerulea subsp. pallasii из Томской обл.; 7 сортов L. caerulea subsp. kamtschatica, а также 8 сортов и отборных форм (о.ф) L. caerulea subsp. venulosa селекции разных НИУ; 3 образцов L. regeliana (L. boc-zkarnikovae) приморского происхождения; 1 образца L. caerulea subsp. stenantha из Средней Азии и 27 гибридов первого и второго поколения, полученных в результате прямых и обратных скрещиваний сортов различного эколого-географического происхождения [6]. Бе-рель — гибрид между образцами алтайского и камчатского происхождения, Сириус и Салют — алтайского, Голубое веретено, Золушка и Камчадалка — камчатского, Памяти Гидзюка, Парабельская и Томичка — приморского происхождения.
Индивидуально-групповой состав фе-нилпропаноидов определяли для 33 сортов и отборных форм жимолости методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием. Для проведения анализа использован жидкостный хроматограф Agilent 1100 (Agilent Technologies, США) с диодноматричным детектором и про-
граммным обеспечением обработки хро-матографических данных ChemStation. Колонка 4,6x150 мм, заполненная обращен-но-фазовым сорбентом ZORBAX Eclipse XDB-C8, 5 цт. Хроматографическая система — ацетонитрил (А): 0,1%-ный водный раствор трифторуксусной кислоты (В). Условия элюирования: 5-17% А — за 35 мин.; 17-70% А — за 10 мин.; 70-5% А — за 5 мин.; 5% А — за 5 мин., объем пробы — 5 мкл, расход элюента — 0,8 мл/мин., аналитические длины волн 280, 320, 360, 520 нм. Растворы для анализа получены экстракцией плодов жимолости (точная навеска массой 1-1,5 г) 70%-ным водным этанолом на ультразвуковой бане в течение 13 мин. при температуре 60еС. Идентификацию компонентов проводили путем сопоставления спектральных отношений, времен удерживаний основных пиков с таковыми для стандартных образцов и анализа данных литературы [7, 8]. Расчет содержания фенил-пропаноидов выполняли с использованием образцов антоцианов, рутина, катехина и хлорогеновой кислоты [6, 9].
При анализе гибридного потомства плодов жимолости по биохимическому составу рассчитывали степень трансгрессии [10]. Для расчета степени трансгрессии гибридного сорта Берель, полученного путем опыления отборной формы алтайского происхождения Сириус смесью пыльцы сеянцев камчатского происхождения (Золушка, Синяя птица, Голубое веретено), были использованы средние значения содержания БАВ опылителей.
Результаты исследований
Известно, что антоцианы являются основными в группе биофлавоноидов плодов жимолости [2, 4, 11, 12]. Методом спек-трофотометрии для всех 63 исследуемых образцов плодов жимолости нами получены данные по суммарному содержанию антоцианов (табл. 1) [6].
Максимальное количество антоцианов (до 961 мг/100 г) обнаружено в плодах образцов жимолости, интродуцированных из природных популяций Горного Алтая (L. caerulea subsp. altaica) и Приморского края (L. regeliana). Наименьшее их содержание наблюдалось в сортах и отборных формах (о.ф.) камчатского происхождения и L. caerulea subsp. stenantha (табл. 1). Большой диапазон варьирования отмечался у образцов внутри каждого подвида, а также в отдельных гибридных семьях и образцах из одной микропопуляции.
Индивидуально-груповой состав фенил-пропаноидов плодов жимолости установлен при анализе хроматографических профилей, полученных методом ВЭЖХ. Типичная хроматограмма фенилпропанои-дов жимолости приведена на рисунке 1.
Показано, что пики с характерными максимумами поглощения в области ~520 нм относятся к антоцианам, пики с максимумами поглощения в области ~360 нм — флавонолам и флавонам, пики с максимумами поглощения в области ~320 нм — гидроксикоричным кислотам и их производным, пики с максимумами поглощения в области ~280 нм — катехинам.
Установлено, что в группе антоцианов исследуемых образцов плодов жимолости основным является цианид-3-глюкозид. Минорные компоненты — цианидин-3,5-диглюкозид, цианидин-3-рутинозид, пелар-гонидин-3-глюкозид, пеонидин-3-глюкозид и пеонидин-3-рутинозид определены при сопоставлении c литературными данными по составу антоцианов жимолости [11, 12]. В группе гидроксикоричных кислот идентифицированы хлорогеновая, неохло-рогеновая и дикофеилхинная кислоты; в группе флавонолов и флавонов основными являются глюкозиды и рутинозиды кверцетина и лютеолина, минорными — кверцетин и диосмин [11]. Данные по суммарному содержанию основных групп фенилпрпаноидов плодов жимолости, полученные методом ВЭЖХ, приведены в таблицах 2 и 3.
По содержанию биофлавоноидов изученные образцы имели значительные различия. Компонентный состав фенилпропа-ноидов был неизменным у разных подвидов, в отдельных образцах алтайского и приморского происхождения не идентифицирован глюкозид лютеолина. Анализ содержания суммы флавонов и флавано-лов, гидроксикоричных кислот и катехинов в образцах разного происхождения показал, что среди подвидов жимолости значительно выделяются по содержанию гид-роксикоричных кислот образцы из Приморского края (L. regelianа и L. caerulea subsp. venulosa), по содержанию суммы флавонов и флавонолов, катехинов — L. regelianа и L. caerulea subsp. altaica. Причем у алтайских образцов сумма флаво-нов и флаванолов в основном определяется глюкозидом кверцетина, а у приморских — рутином. По содержанию антоциа-нов, суммы флавонов и флаванолов, ка-техинов и гидроксикоричных кислот наблюдалась значительная вариабельность внутри близких по происхождению групп (табл. 2).
Содержание антоцианов в плодах жимолости
Таблица 1
Подвиды L. caerulea и их гибриды Количество изученных образцов Содержание1, мг/100 г
среднее значение диапазон варьирования
subsp. altaica 12 662 366-961
L. regeliana (L. boczkarnikovae) 3 610 439-708
subsp. pallasii 5 502 407-577
subsp. venulosa 8 494 324-710
subsp. kamtschatica 7 420 253-575
subsp. stenantha 1 402
altaicaЧkamtschatica F1 7 571 508-636
venulosaЧkamtschatica F2 5 396 259-615
venulosaЧvenulosa F2 3 514 383-614
kamtschaticaЧkamtschatica F2 2 243 187-299
(altaicaЧkamtschatica)Чkamtschatica F2 5 474 367-593
(altaicaЧ kamtschatica)Чvenulosa F2 5 554 359-757
В пересчете на цианидин-3,5-диглюкозид. Погрешность методики ±10% (отн.).
Рис. 1. Хроматографический профиль фенилпропаноидов жимолости алтайского происхождения,
Л280, 320, 360 и 520 нм
При расчете степени трансгрессии отборных сеянцев отмечено, что у 5 сеянцев из 27 изученных содержание антоцианов в плодах превосходило лучшую родительскую форму (положительная трансгрессия), у 9 отмечено промежуточное проявление признака и у 13 — отрицательная трансгрессия. Максимальную положительную степень трансгрессии имел сорт Берель — сеянец первого поколения скрещивания образцов отдаленного географического происхождения (рис. 2). Две отборные формы с положительной трансгрессией и две с промежуточной были выделены из 5 гибридов F1 семьи СалютЧКамчадалка, также полученных в результате скрещивания географически отдаленных подвидов. Еще две отборные формы с положительной степенью трансгрессии (+11% и +19%) выделены из сеянцев второго поколения скрещивания сорта Берель с образцами приморского происхождения.
Сорт Берель характеризуется комплексом выдающихся хозяйственно ценных признаков — высокой урожайностью (до 6,0 кг/куст), неосыпаемостью достаточно крупных (до 1,6 г) соплодий хорошего вкуса (4,3 балла), ранним вступлением в плодоношение (на 3-й год после посадки) [3]. По количественным показателям продуктивности этот гибрид превышает характеристики родительских форм.
Для оценки содержания биофлавонои-дов в сеянцах, полученных в результате различных комбинаций скрещивания, выполненных в ЦСБС, среди гибридного потомства были отобраны образцы, превосходящие по показателям продуктивности, крупноплодности и дегустационной оценке родительские формы.
Сравнительная оценка содержания фе-нилпропаноидов по группам показала, что у сорта Берель и о.ф. № 2-9 и № 2-30 из семьи СалютЧКамчадалка, полученных в результате скрещивания географически
удаленных образцов, произрастающих в различных экологических условиях, в первом поколении отмечается достаточно высокая положительная трансгрессия — по содержанию антоцианов от +8% до
+45%, гидроксикоричных кислот — от — 8% (промежуточная) до +62%, флавоно-лов — от +92% до +160%, катехинов — от +60% до +83% (рис. 2, табл. 3).
Содержание фенилпропаноидов в плодах жимолости синей
Таблица 2
Образцы жимолости Содержание, мг/100 г
антоциа-ны гидроксико-ричные к-ты сумма флавонолов и флавонов катехины
L. caerulea subsp. altaica
Сириус 491 94 47 65
Салют 566 114 51 51
Куба №39 643 123 135 105
Семинский № 5-4 782 126 106 116
Семинский № 4-4 779 164 139 65
Семинский № 5-7 536 108 87 95
Теньга № 4-5 801 96 93 35
Актру № 2-8 814 164 195 114
Актру № 6-4 611 145 91 102
Актру № 2-32 455 137 193 50
Актру № 2-33 457 116 160 60
Актру № 2-34 562 125 106 50
L. caerulea subsp. venulosa
Лянчиха 2-47-29 631 66 101 25
Лянчиха 1-24-29 467 82 104 65
Памяти Гидзюка 795 154 128 55
Томичка 630 187 74 21
L. caerulea subsp. kamtschatica
Золушка 285 97 40 41
Камчадалка 344 103 81 33
Синяя птица 307 64 31 35
Голубое веретено 429 94 73 15
L. regeliana 1251 188 141 123
L. caerulea subsp. pallasii 388 110 103 77
L. caerulea subsp. stenantha 434 90 80 70
Рис. 2. Изменение содержания фенилпропаноидов в плодах жимолости при образовании гибридов первого поколения: 1 — (Золушка+Синяя птица+Голубое веретено), 2 — Сириус, 3 — Салют, 4 — Камчадалка
Рис. 3. Изменение содержания фенилпропаноидов в плодах жимолости у гибридов второго поколения: 1 — Берель, 2 — Томичка, 3 — Голубое веретено.
Таблица 3
Содержание фенилпропаноидов в плодах гибридных образцов жимолости
Варианты скрещивания Содержание, мг/100 г
антоцианы гидроксико-ричные к-ты сумма фла-вонолов и флавонов катехины
subsp. зЛ'з/сзхзиЬзр. кап^^а^са
Сириус* (смесь пыльцы сеянцев о.ф № 8) (Берель) 565 152 99 119
Салют*Камчадалка (№ 2-9) 611 105 98 89
Салют*Камчадалка (№ 2-30) 822 158 133 82
subsp. venu/osa^subsp. kamtschat/ca Р2
Томичка*Камчадалка (№ 1-13) 467 93 64 112
Памяти Гидзюка *Золушка (№ 8-16) 415 76 43 64
subsp. venulosa*subsp. уепи^а Р2
Томичка*Памяти Гидзюка (№ 1-17) 767 142 89 119
Памяти Гидзюка *Томичка (№ 8-42) 483 142 92 77
subsp. kamtschat/ca>^subsp. kamtschatica Р2
Камчадалка*Голубое веретено (№ 1-9) 430 97 43 50
^ЬЗР. a/ta/caxsubs р. kaпltschat/ca)*subsp. кап^^а^са Р2
Берель*Золушка (№ 3-58) 527 171 126 73
БерельхГолубое веретено (№ 3-25) 464 146 65 80
(subsp. a/ta/Caxsubsp. kamtschat/ca)^subsp. уепи^а Р2
Берель*Томичка (№ 3-19) 1046 207 131 157
Берель*Памяти Гидзюка (№ 3-108) 432 118 63 71
Во втором поколении скрещивания сорта Берель, вследствие расщепления гибридов, наблюдалось как увеличение, так и уменьшение содержания биологически активных фенольных соединений, по сравнению с исходными формами (рис. 3). Высокая степень положительной трансгрессии +11, +77, +32 и +66% по содержанию соответственно гидроксикорич-ных кислот, суммы флавонов и флавоно-лов, катехинов и антоцианов характерна для о.ф. F2 № 3-19 (Берель хТомичка). При возвратном скрещивании (повторное
скрещивание гибрида с одним из родителей) наблюдалось небольшое увеличение отдельных групп фенольных соединений — о.ф. № 3-58 (БерельхЗолушка) (табл. 3).
Таким образом, для гибридов, полученных в результате скрещиваний географически отдаленных образцов, отмечено значительное увеличение содержания комплекса фенилпропаноидов, что в сочетании с увеличением показателей продуктивности может свидетельствовать о возможном проявлении гетерозисного эффекта.
Выводы
Методом ВЭЖХ впервые установлен индивидуально-групповой состав фенил-пропаноидного комплекса плодов жимолости синей различного эколого-географического происхождения, интро-дуцированной в ЦСБС СО РАН. Показано, что его основными компонентами являются антоцианы, флавонолы и флавоны, гид-роксикоричные кислоты и катехины, содержание которых в плодах составляет 285-1251, 31-195, 64-207, 21-157мг% соответственно. В группе антоцианов основным является цианид-3-глюкозид, в группе флавонолов и флавонов — рутинозид кверцетина (рутин), глюкозиды кверцети-на и лютеолина, в группе катехинов — ка-техин и эпикатехин, в группе гидроксико-ричных кислот — хлорогеновая, неохлоро-геновая и дикофеилхинная кислоты.
Изученные подвиды L. caerulea различаются по количественному содержанию фенольных соединений, компонентный состав остается постоянным.
При скрещивании географически удаленных по месту происхождения образцов жимолости у гибридов первого поколения отмечается значительное увеличение содержания комплекса биофлавонои-дов в плодах. Во втором поколении положительная трансгрессия наблюдалась при дальнейшем скрещивании полученных гибридов с другими географически отдаленными образцами и возвратном скрещивании.
Проведенные исследования показали, что большое разнообразие по содержанию отдельных групп фенилпропаноидов в природных популяциях и гибридных семьях L. caerulea при контроле биохимического состава плодов дает возможность отбирать формы, совмещающие высокие показатели содержания БАВ с комплексом хозяйственно ценных признаков.
Библиографический список
1. Плеханова М.Н. Жимолость / М.Н. Плеханова // Нетрадиционные садовые культуры. — Мичуринск: ВНИИС, 1994. — С. 99-149.
2. Стрельцина С.А. Состав биологически активных фенольных соединений сортов жимолости в условиях северо-западной зоны плодоводства РФ / С.А. Стрельцина, А.А. Сорокин, М.Н. Плеханова, Е.В. Лобанова // Аграрная Россия. — 2006. — № 6. — С. 67-72.
3. Жолобова З.П. Жимолость: история, состояние и перспективы культуры в Сибири / З.П. Жолобова, Г.А. Прищепина. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2003. - 108 с.
4. Скворцов А.К. Голубые жимолости: ботаническое изучение и перспективы культуры в средней полосе России / А.К. Скворцов, А.Г. Куклина. — М.: Наука, 2002. — 160 с.
5. Плеханова М.Н. Жимолость (Lonicera subsect. Caeruleae): систематика, биология, селекция: автореф. дис. ... д-ра биол. наук / М.Н. Плеханова. — СПб.: ВНИИР, 1994. — 39 с.
6. ГФ XI. — Т. 2. — Вып. 2. — 1990. — С. 238.
7. Морозов С.В. Анализ хроматографи-ческих профилей и индивидуально-группового состава низкомолекулярных органических веществ природного и антропогенного происхождения / С.В. Морозов, Е.И. Черняк, А.И. Вялков, Н.И. Ткачева // Химия ароматических, гетероциклических и природных соединений (НИОХ СО РАН 1958-2008 гг.); отв. ред. В.Н. Пармон. — Новосибирск. 2009. — С. 737-778.
8. Черняк Е.И. Использование методов газовой и высокоэффективной жидкостной хроматографии для идентификации природных биологически активных фенольных соединений / Е.И. Черняк, А.И. Вялков, Я.С. Царалунга, С.В. Морозов / / Химия в интересах устойчивого развития. — 2007. — Т. 15. — № 5. — С. 609-624.
9. Mizukami Yu. Simultaneous Analysis of Catechins, Gallic Acid, Strictinin, and Purine Alkaloids in Green Tea by Using Catechol as an Internal Standard / Yu. Mizukami, Yu. Sa-wai, Yu. Yamaguchi / / Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 55. — 2007. — 4957.
10. Брюбейкер Д.Л. Сельскохозяйственная генетика / Д.Л. Брюбейкер. — М., 1966. — 223 с.
11. Chaovanalikit Arusa, M. M. Thompson, R. E. Wrolstad Characterization and Quantification of anthocyanins and polyphe-nolics in Blue Honeysuckle (Lonicera caeru-lea L.) // Journal of Agricultural and Food Chemistry; 52 (2004) 848.
12. Polaykova I. Constituents and Antimicrobial Properties of Blue Honeysuckle: A Novel Source for Phenolic Antioxidants / I. Polaykova, J. Heinrich, P. Bednar, P. Marshol, V. Kren, Clak L. etc. // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 56. — 2008. — 11883.
+ + +
