CC BY
34Содержание фенольных соединений в генеративных органах растений рода Prunus L., различающихся по восприимчивости к Sclerotinia [Monilinia] laxa
В. М. Горина,
кандидат сельскохозяйственных наук,
А. А. Рихтер,
кандидат биологических наук, Никитский ботанический сад-Национальный научный центр НААН Г. П. Зайцев, ведущий инженер, Национальный институт винограда и вина Магарач НААН
УДК.633.11:631.5
Содержание фенольни?с соединений & генераши&нщ^ органам растений рода Prunus L., ра$ли-гающщся по &осприиМгиЬости /с Sclerotinia (Moniíinia) 1ща
Показано eipozidHO тдвищений вм1ст низки фенольних сполук (кверцетин-З-О-шкозид, 13орамнетин-3-0-гл1козид, кемпферол-З-О-глкозид, 4'-метоксикемпферол-3-0-гл1козид, 4'-метоксикверцетин-3-0-гл1козид, атгенш та лютеолш) у квйтках Prunus cerasifera Ehrh. пор 'мняно з Prunus armeniaca L, що може зумовлювати стшмсть тканин генеративних оргашв Р. cerasifera проти di'i Sclerotinia (Monilinia) laxa (Aderh et Ruhl.) Honey.
Ключов1 слова:
абрикос, алича, спйюсть до Sclerotinia (Monilinia) laxa, фенольш сполуки.
Введение. Растения формируют ферментативные и неферментативные системы защиты, сосредоточенные в органеллах клетки. Супероксид мутазы, каталазы, пе-роксидазы, ферменты аскорбат-глютатионового цикла, дегидро-аскорбат редуктаза, монодеги-дроаскорбат редуктаза, глютатион редуктаза и аскорбат пероксидаза являются моделями антиоксидант-ных ферментов. Неферментативными антиоксидантами выступают аскорбиновая кислота, глютатион, а-токоферол, (3-каротин и флаво-ноиды, распределенные главным образом в хлоропластах, митохондриях и пероксисомах. При нормальных условиях антиоксидант-ная система растений обеспечивает адекватную защиту клеток от активированных форм кислорода, но когда их образование преодолевает этот уровень защиты, окислительный стресс нарастает и усиливается, например, в случае воздействия патогена [1].
Защитная роль различных фенольных соединений в отношении инфекции Monilinia fructicola (Wint.) Honey изучена на тканях плодов растений подсемейства Prunoideae
Focke. Выявлена четкая локализация катехинов и проантоцианиди-нов вокруг зоны фунгицидной инфекции. Флаванолы концентрировались в пограничной зоне около некротического центра инфекции [2].
Постановка проблемы. Методом тонкослойной хроматографии показано повышенное содержание таннинов в коре побегов устойчивых к Sclerotinia (Monilinia) laxa сортов абрикоса 'San Francesco' и 'Boccucia' по сравнению с уязвимым 'Hacihaliloglu' [3]. Считается, что хлорогеновая кислота и сопутствующие фенолы могут обусловливать задержку развития инфекции Monilinia fructicola в незрелых и зрелых плодах персика путем
прямого влияния на токсичность патогена [4]. В процессе инфицирования грибы (Botrytis cinerea Pers. et Fr.) проникают в межклетники тканей растения хозяина и выделяют полигалактуроназы, вызывающие повреждения срединной пластинки. Образующиеся продукты распада пектинов представляют собой результат проникновения патогена в ткани растения. Фенолы являются компонентами антифунгального действия при ответной реакции на инфекцию, тогда как патоген выделяет ферменты, например, лактазу, способную инакгивировать некоторые фенолы [5].
Цель исследований - рассмотреть индивидуальный состав и содержание фенольных соединений
Таблица 1
Восприимчивость цветков сортов абрикоса и алычи к воздействию Sclerotinia (Monilinia) laxa (балл)
Сорт Воздействие Sclerotinia (Monilinia) laxa по годам
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Prunus armeniaca L.
Дима Бекетовский 3,0 1,0 1,0 2,5 3,0 4,9 5,0
Запоздалый 2,0 1,0 0,0 3,5 0,0 5,0 3,5
Prunus cerasifera Ehrh. Агрономическая Васильевская 41 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Никитская Желтая 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,0 0,0
Салгирская Румяная 0,0 0,5 0,5 0,0 0,0 0,5 0,0
Содержание фенольных соединений в генеративных органах растений рода Prunus L, различающихся по восприимчивости к Sclerotinia (Monilinia) laxa
Таблица 2
Содержание фенольных соединений в бутонах и цветках сортов абрикоса, сильно поражаемых
Sclerotinia (Monilinia) laxa (мг/100 г)
Фенольные соединения Сорт
Дима Бекетовский Запоздалый
бутоны по годам цветки по годам бутоны по годам цветки по годам
2009 2010 2009 2010 2009 2010 2009 2010
Амигдалин 1081,6 1299,6 339,6 782,4 1379,3 1287,8 344,7 589,7
Неохлорогеновая кислота 255,6 266,0 126,5 145,8 209,3 161,9 82,3 73,0
Хлорогеновая кислота 1146,1 1146,5 651,9 616,7 1892,1 1684,9 985,1 831,5
Апигенин-7-О-гликозид 45,4 44,2 6,4 7,7 110,9 90,4 44,7 12,4
Рутин 121,6 107,3 92,4 74,4 119,3 135,7 130,0 93,9
Кверцетин-З-О-гликозид 2,3 15,6 26,9 1,8 0,0 15,8 12,9 4,2
Изорамнетин-З-О-гликозид 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Кемпферол-З-О-софорозид 72,5 84,0 78,0 58,2 38,6 58,0 90,8 62,1
Кемпферол-З-О-гликозид 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
4'-Метоксикемпферол-3-0-софорозид 0,0 18,0 28,9 2,6 14,2 11,6 16,4 1,7
4'-Метоксикверцетин-3-0-гликозид 5,1 3,5 12,7 2,9 7,8 6,8 14,3 2,9
Апигенин 0,0 3,3 2,6 1,5 6,7 5,3 4,3 2,6
Лютеолин 0,0 0,0 5,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Общее содержание компонентов 2730,2 2988,0 1725,5 1674,0 2778,2 3458,2 1371,2 1694,0
в генеративных органах растений сортов алычи и абрикоса, различающихся по восприимчивости к Sclerotinia (Monilinia) laxa.
Материалы и методы исследований. Работу проводили на генеративных органах растений Prunus cerasifera Ehrh. (сорта Агрономическая, Васильевская 41, Никитская Желтая и Салгирская Румяная), слабо поражаемы ^Sclerotinia (Monilinia) laxa (Aderh. et Ruhl.) Honey [Synon: Monilia cinerea Bonord.], и Prunus armeniaca L. (сорта Дима Бекетов-ский и Запоздалый), значительно поражаемых этим грибом.
Степень поражения бутонов и цветков при воздействии патогена оценивали по 5-балльной шкале [6].
Определение содержания фенольных соединений осуществляли на хроматографе фирмы Agilent Technologies (модель 1100). Анализ вели на хроматографической колонке размером 4,6 х 150 мм, заполненной октадецилсилильным сорбентом, зернением 3,5 мкм, «Zorbax» SB-C18. [7, 8]. Навеску тканей плодов (2±0,1 г) доводили до метки (5 мл) 50%-ным водным метанолом, подкисленным соляной кислотой (ОД н.), и после 30 минут выдержки в ультразвуковой бане
раствор фильтровали через мембранный тефлоновый фильтр с размером пор 0,45 мкм [8].
Регистрациюорганическихкислот проводили методом ВЭЖХнахрома-тографической колонке размером 7,8 х 300 мм, заполненной карбо-гидратным сорбентом, «Supelcogel» С-610Н. Навеску тканей плодов 5±0,1 г доводили до 10 мл дистиллированной водой с последующей 30-минутной выдержкой в ультразвуковой бане; раствор фильтровали через мембранный тефлоновый фильтр, как в предыдущем случае [9]. Идентификацию фенолов и органических кислот производили по времени удерживания стандартов и спектральным характеристикам. Стандартом амигдалина являлся препарат D-amigdalin фирмы Sigma (США). Статистическую обработку данных выполняли с помощью пакета программ Statistica - 5 [10].
Результаты исследований и их обсуждение. Известно, что генеративные органы растений абрикоса обыкновенного (Р. armeniaca) сильно поражаются Sclerotinia (Monilinia) laxa на стадиях розового, рыхлого бутона и раскрывшихся цветков, тогда как бутоны и цветки растений алычи {Р. cerasifera) этим патогеном поражаются очень редко [11]. По
результатам многолетних полевых наблюдений в условиях Южного Берега Крыма были подобраны образцы сортов абрикоса обыкновенного и алычи, пригодные в качестве модельных растений (табл. 1).
При сопоставлении компонентного состава и содержания фенольных соединений в бутонах и цветках сортов абрикоса, восприимчивых к Sclerotinia (Monilinia) laxa, с таковым в цветках алычи видны четкие различия в содержании кверцетин-З-О-гликозида, изорамнетин-З-О-гликозида, кемп-ферол-З-О-гликозида, 4'-метокси-кемпферол-З-О-софорозида, 4'-ме-токси кверцетин-З-О-гликозида, апигенина и лютеолина. Причем содержание этих соединений в бутонах и цветках абрикоса существенно ниже, чем в цветках алычи, что может указывать на их большую устойчивость к этому грибу (табл. 2).
Различные виды растений семейства Rosaceae Juss. (слива, вишня, черешня, миндаль, персик, абрикос и др.) содержат цианогенный гли-козид - амигдалин - в семенах или листьях. Роль этого соединения наряду с другими вторичными метаболитами (фенолами) связывают с защитой растений от био- и абиотических стрессов [12].
Содержание фенольных соединений в генеративных органах растений рода Prunus L., различающихся по восприимчивости к Sclerotinia [Monilinia] laxa
Таблица 3
Содержание фенольных соединений в цветках сортов алычи, устойчивых к Sclerotinia (Monilinia) laxa (мг/100 г)
Фенольные соединения Сорт
Салгирская Румяная, 2009 Никитская Желтая, 2009 Агрономическая, 2010 Васильевская 41, 2010
Амигдалин 38,0 64,1 145,5 112,1
Неохлорогеновая кислота 15,8 46,3 35,2 20,0
Хлорогеновая кислота 150,0 264,4 154,5 168,5
Апигенин-7-О-гликозид 23,4 8,6 48,7 33,9
Рутин 122,1 122,1 77,5 71,2
Кверцетин-З-О-гликозид 254,7 205,6 127,5 151,4
Изорамнетин-З-О-гликозид 65,9 67,9 42,2 31,8
Кемпферол-З-О-софорозид 0,0 63,1 41,7 29,3
Кемпферол-З-О-гликозид 185,2 94,2 44,3 47,4
4'-Метоксикемпферол-3-0-софорозид 92,9 212,8 124,0 151,5
4'-Метоксикверцетин-3-0-гликозид 51,8 115,3 74,2 53,2
Апигенин 27,6 26,4 19,1 21,8
Лютеолин 24,1 59,5 32,6 38,9
Общее содержание компонентов 1051,5 1350,3 967,0 931,0
При сопоставлении данных, представленных в табл. 2 и 3, видно, что цветки абрикоса содержат амигда-лин, неохлорогеновую и хлорогено-вую кислоты в достоверно большем количестве, чем цветки алычи, тем не менее, этого различия, очевидно, недостаточно для защиты бутонов и цветков абрикоса обыкновенного от поражения грибом Sclerotinia {Monilinia) laxa.
В наших экспериментах вариант 2 представлен сортами абрикоса, характеризующимися низкой устойчивостью цветков к Sclerotinia (Monilinia) laxa (табл. 2). Комплекс фенольных соединений в цветках Prunus cerasifera количественно достоверно отличается от такового у Р. armeniaca (табл. 3,4).
Нами впервые показано, что суммарное содержание феноль-
Таблица 4
Результаты дисперсионного анализа при сравнении средних данных вариантов опыта (мг/100 г)
Фенольные соединения Вар. 1 Вар. 2 FV Fo.5(V) НСРо.5
Амигдалин 89,92 514,1 15,02 5,98 111,86
Неохлорогеновая кислота 29,32 106,9 17,01 5,98 45,14
Хлорогеновая кислота 184,35 771,3 42,96 5,98 214,91
Апигенин-7-О-гликозид 28,65 17,8 0,76 5,98 29,74
Рутин 98,22 97,67 0,00 5,98 43,42
Кверцетин-З-О-гликозид 184,8 11,45 35,68 5,98 69,64
Изорамнетин-З-О-гликозид 51,95 0,00 34,08 5,98 21,35
Кемпферол-З-О-софорозид 33,52 72,27 6,52 5,98 36,40
Кемпферол-З-О-гликозид 92,77 0,00 7,97 5,98 78,85
4'-Метоксикемпферол-3-0-софорозид 145,3 12,4 25,55 5,98 63,09
4'-Метоксикверцетин-3-0-гликозид 73,62 8,2 18,71 5,98 36,29
Апигенин 23,72 2,75 102,95 5,98 4,96
Лютеолин 38,77 1,32 23,90 5,98 18,38
Общее содержание фенольных 1074,95 1616,17 18,49 5,98 128,26
соединений
Примечания:
Вариант 1 - средние данные для цветков растений сортов алычи Салгирская Румяная, Никитская Желтая, Агрономическая и Васильевская 41; Вариант 2- средние данные для цветков растений сортов абрикоса
Запоздалый и Дима Бекетовский; Fv- фактическое; НСР05- наименьшая существенная разница.
0.5 (V) ■
■ критическое (табл.);
ных соединений в цветках абрикоса обыкновенного было в 1,4 раза выше, чем в таковых алычи. Однако уровень накопления кверцетин-3-О-гликозида в цветках алычи превышал содержание его в абрикосе в 13,3 раза, 4'-метоксикемпферол-З-О-софорозид и 4'-метоксиквер-цетин-З-О-гликозид накапливались в тканях цветков алычи по сравнению с абрикосом в 9,7 раза, а апи-генин и лютеолин в 8 и 16 раз больше. Наряду с этим изорамнетин-3-О-гликозид присутствовал в тканях цветков алычи, а в тканях абрикоса отсутствовал. Выявленные различия в накоплении отдельных компонентов, вероятно, могут обусловливать повышенную устойчивость цветков алычи к воздействию Sclerotinia (Monilinia) laxa (табл. 4).
Ряд соединений фенольной природы обусловливает защиту тканей растений от антиоксидантного стресса. В связи с этим отметим, что кверцетин и цианидин обладают антиоксидантной активностью в 4 раза большей, чем Trolox и аналоги витамина Е. Кемпферол, катехин и эпикатехин имеют активность пониженную на 50%, но они все-таки более эффективны, чем а-токоферол и аскорбиновая кислота [13]. Среди флавонов и флавонолов сформирован следующий ряд: лютеолин > рамнетин > физетин > кемпферол > морин > кверцетин, тогда как флаваноны гесперетин, таксифолин и наринге-нин показали активность на уровне 61-84%, эпигаллокатехин галлат и феруловая кислота - 82,5 и 74,6% [14]. Неохлорогеновая, криптохло-рогеновая и хлорогеновая кислоты характеризовались примерно одинаковой активностью [15].
Таким образом, повышенное содержание лютеолина и других компонентов в цветках алычи может обусловливать их высокую анти-оксидантную активность и защиту в отношении Sclerotinia (Monilinia) laxa.
1В
Содержание фенольных соединений в генеративных органах растений рода Prunus L, различающихся по восприимчивости к Sclerotinia (Monilinia) laxa
Выводы. Результаты выполненных исследований свидетельствуют о повышенном содержании ряда фенольныхсоединений(кверцетин-З-О-гликозид, изорамнетин-З-О-
гликозид, 4'-метоксикемпферол-3-О-гликозид, апигенин, лютеолин, 4'-метоксикверцетин-3-0-глико-зид) в розовых бутонах и в цветках Prunus cerasifera Ehrh. по сравне-
нию с таковыми у Р. armeniaca L., что может обусловливать слабую восприимчивость тканей цветков алычи к воздействию Sclerotinia {Monilinia) laxa.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Кудренко, I. К. Еколого-фЫолопчна роль вторинних метаболтв у рослинах. Ц1аногенш глкозиди /1. К. Кудренко, В.Ф Левон, П.А. Мороз [та ¡н.] // 1нтродукцт рос-лин.-2011. - № 1.-С. 62-69.
2. Chen, L. J. Structural aspects of antho-cyanin-flavonoid complex formation in plant color / L. J. Chen, G. Hrazdina // Phytochemistry. -1981. - V. 20. - P. 297-303.
3. Яремин, Г. В. Отдаленная гибридизация косточковых плодовых растений / Г. В. Еремин - М.: Агропромиздат, 1985.-280 с.
4. Marbach, I. Pectin, a second inducer for laccase production by Botrytis cinerea/l. Marbach, E. Harel, A.M. Mayer I I Phytochemistry. -1985. - V. 24, N. 11. - P. 2559-2561.
5. Электронный учебник по статистике. М.: StatSoft, Inc. (1999). WEB: http: // www.statsoft.ru/textbook/default.htm.
6. Misirli, A. A relationship between the phenolic compounds and the resistance to Sclerotinia [Monilinia) laxa (Aderh. et Ruhl.) Hohey in some apricot varieties / A. Misirli, R. Gulcan, A. Tanrisever et al // Acta Horticultural 1995. - №. 384. -S6.
7. Рябов, И. H. Сортоизучение и первичное сортоиспытание косточковых плодовых культур в Государственном Никитском ботаническом саду / И. Н. Рябов // Сортоизучение косточковых плодовых культур на юге СССР - М.: Колос., 1969. - С. 5-83.
8. Rice-Evans, С.А. The relative antioxidant activities of plant-derived polyphenolic flavonoids / C.A. Rice-Evans, N J. Miller, P.G. Bolwell et al // Free Radic Res. -1995. - V. 22,
N. 4.-P. 375-383.
9. Murrough, I. Quantitative analysis of hop flavonols using H.P.L.C./1. Murrough, G. P. Hennigan, M. J. Loughrey//
J. Agric. Food Chem. -1982. - V. 30. - P. 1102-1106.
10. Bostockf, R.M. Suppression of Monilinia fructicola cutinase production by peach fruit surface phenolic acids /
R.M. Bostockf, S.M. Wilcox, G. Wang, et al. // Physiological and Molecular Plant Pathology. -1999. - V. 54, №. 1-2. -P. 37-50.
11. Mittler, R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance / R. Mittler // Trends in Plant Science. - 2002. -V. 7, №. 9. - P. 405-410.
12. Feucht, W. The precise localization of catechins and proan-thocyanidins in protective layers around fungal infections/ W. Feucht, D. Treutter, E. Christ // Zeitschrift fuer Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz (Germany). -1992. - V. 99, N. 4. - P. 404-413.
13. Nakatani, N. Identification, quantitative determination, and antioxidative activities of chlorogenic acid isomers in prune (Prunus domestica L.) / N. Nakatani, S. Kayano, H. Kikuzaki et al // J. Agric. Food Chem. - 2000. - V. 48, N. 11. -
P. 5512-5516.
14. Lefebvre, D. Simultaneous HPLC determination of sugars, organic acids and ethanol in sourdough process / D. Lefebvre, V. Gabriel, Y. Vayssier et al // Lebensm. - Wiss. U.-Technol. - 2002. - V. 35. - P. 407-414.
15. Lee, K-G. Inhibitory effects of plant-derived flavonoids and phenolic acids on malonaldehyde formation from ethyl arachidonate / K-G. Lee, T. Shibamoto, G.R. Tateoka, et al // J. Agric. Food Chem. - 2003. - V. 51, №. 24. - P. 7203-7207.
