CC BY
6СОДЕРЖАНИЕ ФЛАВОНОИДОВ В НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ AGRIMONIA EUPATORIA L., FILIPENDULA VULGARIS MOENCH,
ANTHEMIS ARVENSIS L. И ДВУХ ВИДОВ ARTEMISIA НА ТЕРРИТОРИИ БОЛГАРИИ И ИХ ДЕЙСТВИЕ КАК РЕГУЛЯТОРОВ
РОСТА РАСТЕНИЙ
Д.Й. Якимов1, Й.И. Тачева2, В. В. Будаева3
1 Высшая школа «Земледельческий колледж», г. Пловдив, Болгария Шуменский университет "Епископ Константин Преславски", г. Шумен, Болгария 3 Учреждение Российской академии наук Институт проблем химико-энергетических технологий
Сибирского отделения РАН
Исследовано количественное содержание флавоноидов в растениях: Agrimonia eupatoria L., Filipéndula vulgaris Moench, Anthemis arvensis L., Artemisia absinthium L., Artemisia caucasica Willd, которые собраны в районе города Шумена, Болгария. Обнаружено высокое содержание флавоноидов в сырье, самое высокое - в Filipendula vulgaris Moench - 29,68 мг/г воздушно-сухого сырья. Изучено влияние водно-этанольного извлечения и фракционного извлечения с преобладающим содержанием флавоноидов из Agrimonia eupatoria L. на начальный темп роста проростков свеклы. Установлено увеличение первоначального темпа роста как под влиянием суммарного водно-эталонного извлечения, так и фракционного флавоноидного извлечения, что доказывает роль флавоноидов в качестве растительных стимуляторов.
ВВЕДЕНИЕ
Флавоноиды проявляют многофункциональное биологическое действие. В растениях они являются регуляторами роста, обладают фунгицидной и антибактериальной активностями, УФ-протекторами, а также в виде пигментов привлекают насекомых [1]. Кроме того, Запрометов М.Н. подробно описал, что они влияют на репродуктивность и интенсивность фотосинтеза [2]. Флавонолы обладают наиболее выразительным действием в сравнении с классом флавоноидов, в частности они являются сильными стимуляторами роста и ингибиторами патогенной микрофлоры [3], осуществляют роль металл-хелаторов и але-опатичных веществ [4].
Флавоноиды обладают и многими видами фармакологической активности: капилля-роукрепляющей, противовоспалительной, противоаллергической, антибактериальной. В этом направлении флавонолы особенно активны [5]. Флавонолы также обладают противовирусной активностью [6]. Убедительно показана важная роль флавоноидов в регуляции активности ферментов метаболизма ксенобиотиков [7].
Большинству видов семейства Rossaceae и Asteraceae характерно высокое содержание флавоноидов и, в частности, флавонолов [8].
Использование биологически активных веществ и биопрепаратов в современном
земледельческом производстве является альтернативой высоких доз минеральных удобрений и пестицидов, которые нарушают экологическое равновесие в агробиоценозах [9]. Включение биопродуктов в агротехнологии отражается благоприятно на рост, развитие, продуктивность и устойчивость к абиоточному и биотичному стрессу земледельческих культур. В этом отношении показательны исследования воздействий природных физиологически активных веществ, биоудобрений и биопестицидов, предложенных для обработки семян и самих растений во время вегетации овощных культур (помидоры, перец, огурцы), некоторых полевых культур (кукуруза, подсолнечник, пшеница, бобовые), включительно и сахарной свеклы [10-16]. С теми же намерениями успешно могут исследоваться извлечения легковозобновляемых диких растений с высоким содержанием флавоноидов [17].
Целью настоящего исследования является сопоставление количественного содержания флавоноидов в надземных частях видов Rossaceae (Agrimonia eupatoria L., Filipendula vulgaris Moench) и Asteraceae (Anthemis arvensis L., Artemisia absinthium L., Artemisia caucasica Willd), произрастающих на территории Болгарии в одном и том же регионе, и изучение влияния флавоноидов на начальный темп роста свеклы.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В качестве объекта исследования использовалось воздушно-сухое сырье указанных выше растений, собранных в фазе начала цветения. Средняя проба 1 г включала все части растения: стебль, листья и цветы. Для максимального извлечения флавоноидов материал подвергался трехступенчатой экстракции при температуре 70 °С в течение 3*1 ч. при периодическом перемешивании. Соотношение сырье : экстрагент составляло 1 : 30 (масса / объем). В качестве экстрагента использован 70 % этиловый спирт.
Анализ флавоноидов в экстракте проводили по методике количественного определения суммы флавоноидов в пересчете на рутин, основанной на спектрофотометрирова-нии комплексов флавоноидов с хлоридом алюминия [18]. Аликвота экстрактов - 1 мл. Спектры снимали на регистрирующем спектрофотометре UV-VIS.
Было исследовано воздействие суммарных водно-этанольных извлечений и фракционных извлечений с преобладающим содержанием флавоноидов на энергию всхожести, всхожесть и начальный этап роста при лабораторных условиях сахарной свеклы Beta vulgaris L. var. saccharifera Alef, красной свеклы Beta vulgaris L. var. conditiva Alef.
В виде сырья для экстракции использовали 2 г воздушно-сухого растения (цветки : листья = 1:1) репешка обыкновенного Agrimonia eupatoria L. Растительный воздушно-сухой материал измельчали на частицы до 2-3 мм и помещали двукратно в нагретый до 60°C и 70 °C этанол с концентрацией 70 %. Продолжительность экстракции 1 ч с перемешиванием через каждые 10 мин. Полученное извлечение фильтровали через фильтр Шотта G3 и отгоняли спиртовую фазу по вакуумом при температуре 30±2 °C с целью полного сохранения биологически активных веществ (БАВ). Полученную таким образом водную фракцию разбавляли дистиллированной водой. Содержание БАВ в суспензиях отражено как количественное отношение массы использованного сырья к объему раствора, выраженное в мг/мл. В качестве стандарта использован водный раствор рутина, полагая, что высокое содержание рутина в растениях является причиной исследованной биологической активности растений. Так как большинство из подгруп флавоноидов мало растворимы в воде, для их ресуспендирования использовано Тшееп 80 как поверхностно-активное вещество (ПАВ).
Фракционное извлечение флавоноидов провели по модификацированной авторами методике Кефели и Турецкой для извлечения
фенольных соединений [19]. Статистическая обработка выполнена по Student's t test.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Спектры поглощения исследуемых экстрактов после добавления хлорида алюминия приведены на рисунке 1. Максимумы поглощения всех экстрактов находятся в интервале 408-420 нм, что обосновывает пересчет суммы флавоноидов на рутин. Спектр поглощения комплекса рутина с хлоридом алюминия также приведен на рисунке 1 и имеет характерный максимум поглощения при 415 нм.
350 403 500 600 700 BOO
Рисунок 1. УФ-спектры поглощения комплексов флавоноидов с AlCl3 в области 360 - 610 нм: 1 - экстракт Artemisia absinthium L. (404 нм), 2 - экстракт Artemisia caucasica Willd (409 нм), 3 - экстракт Agrimonia eupatoria L. (410 нм), 4 - экстракт Anthemis arvensis L. (417 нм), 5 - экстракт Filipendula vulgaris Moench (417 нм), 6 - рутин (415 нм)
Результаты количественного содержания флавоноидов в экстрактах и в 1 г воздушно-сухого сырья представлены в таблице 1.
Самое высокое содержание флавоноидов наблюдалось у Filipendula vulgaris Moench - 29,68 мг в 1 г воздушно-сухого сырья.
Для получения биопродуктов для земледелия, фармацевтических препаратов и т.д. особенно важно правильно выбрать растения с высоким содержанием флавоноидов. При этом желательно использовать простые и хорошо воспроизводимые методики оценки, поскольку количество объектов значительно.
В данном случае проведенные исследования позволяют отдать предпочтение только двум из пяти широко распространенных диких растений. Можно предположить, что в биологических тестах именно они проявят самую высокую активность.
СОДЕРЖАНИЕ ФЛАВОНОИДОВ В НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ AGRIMONIA EUPATORIA L., FILIPENDULA VULGARIS MOENCH, ANTHEMIS ARVENSIS L.
Таблица 1
Количественное содержание флавоноидов в экстрактах и в 1 г воздушно-сухого сырья
е к с; i_ к л ш о
и Ó So о ч: к
н со с кг, д 00 C, г/л 90 мл э тракта) д ^
Наименование экстракта е * < о cb ЕЕ C х10 г/25 м. т го я £ о го ар К т- Я ^ m ^ ом о к го ш о о 0 % 1 Ш jO о ° ш 1_ а1 л1
о П 2 н ° V ГО Ci 2 со о а 2
Экстракт Anth.
arvensis Экс- 0,240 0,2827 0,8265 34,21 0,0113 25,44
тракт
Agr. eupatoria 0,143 0,1685 0,8210 20,52 0,0067 15,16
Экстракт
Art. caucasica 0,118 0,1390 0,8190 16,97 0,0056 12,51
Экстракт Art.
absinthium Экс- 0,065 0,0766 0,8276 9,25 0,0031 6,89
тракт Filip. vul-
garis 0,280 0,3298 0,8385 39,34 0,0132 29,68
Таблица 2
Влияние водно-этанольных экстрактов из Agrimonia eupatoria L. на начальный темп роста семян сахарной свеклы сорта «Пещера» и красной свеклы сорта «Плиска»
"~--^11оказатель Энергия всхожести Всхожесть Длина стебля Длина корня
Хср. [%1 отн % Хср. отн % Хср. ± Sx ср [см] Отн. % Хср. ± Sx ср [см] Отн. %
Сахарная свекла сорта «Пещера»
Контроль (дист.Н20) 81,7 % 100% 85% 100 % 4,5 ± 0,12 100 % 2,5 ± 0,17 100 %
Стандарт (0,0025 % рутин) 87,6 % 107% 89,7 % 106 % ** 5,0 ± 0,09 112 % 2,4 ± 0,14 98 %
Agrimonia eupatoria (25мг/мл) 92,3 % 113% 99,3 % 117 % 5,4± 0,12 120 % * 3,0 ± 0,18 120 %
Красная свекла сорта «Плиска»
Контроль (дист.Н20) 69,0 % 100% 75,3 % 100 % 4,9 ± 0,13 100 % 2,3 ± 0,11 100 %
Стандарт (0,0025 % рутин) 73,3 % 106% 83,3 % 110 % 5,0 ± 0,17 102 % 2,4 ± 0,12 104 %
Agrimonia eupatoria (25 мг/мл) 71,6 % 104% 85,3 % 113 % 5,2 ± 0,13 105 % 3,7 ± 0,15 161 %
ivii/ivijiy i /и i i /и i i , í- — , i sj i /к»
Примечание: p < 5 % (*);p < 1 % (**); p < 0,1 % (***); нет доказанной разницы (—)
Таблица 3
Влияние фракционного экстракта из Agrimonia eupatoria с преобладающим содержанием флавоноидов на начальный темп роста проростков красной свеклы в присутствии ПАВ
"~"\_Г1оказатель Варианты Энергия всхожести Всхожесть Длина стебля Длина корня
Хср. [%1 отн % Хср. [%1 Отн. % Хср. ± Sx ср [см] отн % Хср. ± Sx ср [см] Отн. %
Контроль (дист.Н20 + 2 % Tween 80) 66,0 % 100 % 71,0 % 100 % 4,3 ± 0,14 100 4,0 ± 0,16 100
Стандарт (0,0040 % рутин) 61,4 % 93 % 65,5 % 92 % 5,4 ± 0,11 126 % 4,2 ± 0,13 105 %
Agrimonia eupatoria -флавоноидная фракцияп (25 мг/мл) 65,5 % 99 % 71,0 % 100 % 5,6 ± 0,09 130 % 5,4 ± 0,14 135 %
Agrimonia eupatoria -флавоноидная фракция (16,7 мг/мл) 64,5 % 98 % 69,3 % 98 % 5,0 ± 0,12 116 % 5,6 ± 0,18 140 %
у I , I IV! I / IVIJ I у I I I I I I
Примечание: p < 5 % (*);p < 1 % (**); p < 0,1 % (***); нет доказанной разницы (—)
Для биологических тестов была выбрана Agrimonia eupatoria L, так как количественное содержание флавоноидов находится в среднем положении по отношению к другим исследуемым растениям. Влияние водно-этанольных экстрактов из Agrimonia eupatoria L. на начальный темп роста семян сахарной свеклы сорта «Пещера» и красной свеклы сорта «Плиска» приведены в таблице 2.
Как следует из представленных в таблице 2 результатов, обнаружено увеличение значений всех исследованных показателей под влиянием воздействия суммарного водно-этанольного экстракта из Agrimonia eupatoria: энергии всхожести, всхожести, длины стебля, длины корня. Больше всего подвержена положительному влиянию экстракта красная свекла, а именно: увеличение длины корня на 61 %. При использовании стандарта рутина в концентрации С,СС2б % отмечено увеличение показателей в малой степени. Исключение наблюдается для показателя «длина стебля» у красной свеклы, но он очень близок к контролю.
Влияние фракционного экстракта из Agrimonia eupatoria с преобладающим содержанием флавоноидов на начальный темп роста проростков красной свеклы в присутствии ПАВ приведено в таблице 3.
Анализ полученных результатов позволяет установить увеличение длины стебля и длины корня при обработке семян красной свеклы флавонидной фракцией из Agrimonia eupatoria. Это относится и к экспериментам с использованием С,СС4С % раствора рутина -соответственно 26 % и б %. При увеличении концентрации флавоноидов усиливается рост корня на 4С %, а рост стебля усиливается только на 16 %. Вероятнее всего это явление можно объяснить перераспределением пластичных компонентов в проростках, описанное в работе [2С].
Энергия всхожести и всхожесть имеют величины, близкие к контролю. В отличие от использованной С,СС2б % концентрации рутина, большая концентрация рутина С,СС4С % влияет в небольшой степени подавляюще на энергию всхожести и всхожесть - соответственно на В % и 7 %.
ВЫВОДЫ
1. Установлено, что растения Agrimonia eupatoria L., Filipendula vulgaris Moench, Anthemis arvensis L. И Artemisia caucasica Willd, произрастающие в одном регионе Болгарии, имеют относительно высокое содержание флавоноидов.
2. Показана возможность успешного применения методики спектрофотометриче-ского определения флавоноидов (в виде комплекса с хлоридом алюминия) в отношении образцов сухого растительного сырья Agrimonia eupatoria L., Filipendula vulgaris Moench, Anthemis arvensis L. И Artemisia caucasica Willd.
3. Обнаружено, что суммарное водно-этанольное извлечение из репешка обыкновенного Agrimonia eupatoria L. увеличивает энергию всхожести, всхожесть, длину стебля и длину корня проростков сахарной свеклы. Фракционное флавоноидное извлечение, использованное в двух различных концентрациях, стимулирует рост стебля и корня, почти не меняя величины энергии всхожести и всхожести. Причиной стимулирующего влияния извлечения репешка обыкновенного на начальный темп роста свеклы, по всей вероятности, является высокое содержание флавоноидов в нем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Якимов Д.Й. // Автореферат - 2009 - С. 3.
2. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. М., 1974. - С. 195-203.
3. Рункова Л. В. // Рост растений и природные регуляторы. - М. 1977. - С. 52-64.
4. Николова, М., Иванчева Ст., Пеев Д. // Трудове на национална конференция по ботаника. София, 2001. - С. 489-493.
5. Маскютина Н.П. Растительные лекарственные средства. Киев, 1985.
6. Манолова Н., Максимова В. Лечебни растения и нхибитори на вируси. София, 1988.
7. Шабров А.В., Далали В.А., Макаров В.Г. Биохимические основы действия микрокомпонентов пищи. - М.: Аввалон, 2003.
8. Andersen Q.M., Markham K.R. Flavonoids - Chemistry, Biochemistry and Applications. Taylor and Francis Group. - 2006. - pp. 617-917.
9. Танова Кр., Кирилов К., // Семепроизводство, селекция и семеконтрол за качествен посевен материал. - София, 2004. С. - 122-127.
10. Петрова Р., Танова, Кр. // Семепроизводство, селекция и семеконтрол за качествен посевен материал. 2004. - София. - С. 128-132.
11. Христова Л.А., Галушева А.М. Эфективность применения физиологически активных гумусувых веществ для предпосевный обработки семян. -Киев, 1994.
12. Popova L., Ananieva E., Hristova V., Christov K., Georgieva K., Alexieva V., Stoinova Zh. // Bulg. J. Plant Physiology., Special Issue. - 2003. - pp. 133152.
13. Sergiev I., Aleksieva V., Ivanov S., Bankova V., Marelli, Karanov E. // Доклади на БАН. - T. 58. № 4, 2005. - pp. 427-432.
14. Stefanov B., Iliev L., Popova N. // Biologia Plantarum. - 1998. - № 41. - pp. 57-63.
СОДЕРЖАНИЕ ФЛАВОНОИДОВ В НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ AGRIMONIA EUPATORIA L. FILIPENDULA VULGARIS MOENCH, ANTHEMIS ARVENSIS L.
15. Toneva V.T., Dimitrova S.D., // Bulg. J. Plant Physiology.- 2002. - № 28. - pp. 92-98.
16. Weidenboerner M., Hindrirf H, Jha h., Tsotsonos P. // Phytochemistry. - 1990. - Т. 4, № 29. - pp. 11031105.
17. Будаева, В.В., Якимов Д.Й. // Ползуновский вестник .- 2007. - № 3. - С. 15-24.
18. Лобанова А.А., Будаева В.В., Сакович Г.В. // Химия растительного сырья. - 2004. - № 1. - С. 47-52.
19. Якимов Д. Й. // Автореферат - 2009 - С. 6-7.
20. Регуляторы роста растений // Сборник статей под ред. Н.И.Якушкиной, 1964 - 256 с.
ВЛИЯНИЕ ПОДКОРМКИ АЗОТНЫМИ УДОБРЕНИЯМИ НА МИКРОФЛОРУ И ИНФЕКЦИИ СЕМЯН СОРГО ГРИБАМИ РОДА
ALTERNARIA
К.Т. Танова1, М.И. Георгиева-Андреева1, В. В. Будаева2
Институт земледелия, г. Шумен, Болгария 2Учреждение Российской академии наук Институт проблем химико-энергетических технологий
Сибирского отделения РАН (ИПХЭТ СО РАН)
В статье впервые приведены результаты определения влияния подкормки аммониевой селитрой 4 сортов сорго сахарного типа на микрофлору семян и зараженность семян грибами Alternaria. Исследования проведены в Институте земледелия г. Шумена в период 2009-2010 года. Установлено, что подкормка в концентрации 150 кг/га в фазе 5-6 листа сорго меняет состав микрофлоры семян в сторону увеличения видов рода Alternaria, Fusarium, Helminthosporium и повышает зараженность семян видами рода Alternaria на 11,016,5 % в зависимости от сорта.
Ключевые слова: сорго, подкормка, аммониевая селитра, микрофлора семян.
ВВЕДЕНИЕ
Процесс гниения семян зерновых при хранении является предметом исследования последних 10-15 лет. В связи с этим широко распространенным негативным явлением необходимо искать пути замены традиционной системы земледелия более экологосообраз-ной. Зараженность семян является одним из факторов, оказывающих отрицательное действие на всхожесть семян и вызывающих гниение не только семян, но и корешков во время вегетации культуры [1, 2]. Эта проблема особо значима в Северо-Восточной Болгарии с ее традиционным производством зерновых культур.
Исследования наших и иностранных авторов микрофлоры семян зерновых культур в этом регионе (кукурузы, сорго для семян, суданки и сахарной метлы) показывают, что зараженность семян видами родов Fusarium и Alternaria сильно снижает эффективность их выращивания. Авторы статей [3, 4, 6] указывают, что эти виды патогенов могут в определенных условиях ассоциироваться и формировать патогенные комплексы, вызывающие корневое, базальное и стеблевое гниение во
время вегетации. Кроме того, виды Fusarium и Alternaria продуцируют микотоксины, снижающие качество полученного зерна [5]. Эти микроорганизмы являются эндофитными паразитами и могут заражать как поверхность семян, так и присутствовать бессимптомно в эмбрионе семян [4, 7, 9]. Следовательно, эти микроорганизмы являются причиной как увеличения риска гниения семян и всходов с одной стороной, так и развития зараженности последующих культур, а также всего севооборота.
Все это навело нас на исследование микрофлоры недавно введенной культуры в Северо-Восточной Болгарии - сорго.
Целью данной работы является исследование влияния подкормки аммониевой селитрой на микрофлору семян и зараженность семян сорго грибами рода Alternaria.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Исследования проведены в лаборатории защиты растений Института земледелия в г. Шумене в периоде 2009-2010 гг.
Объектами исследования являются семена четырех сортов сорго, входящих в шес-
