doi: 10.15389/agrobiology.2015.5.611rus

УДК 633.12:581.1:581.19

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 14-04-01742).

ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В
ПРОРОСТКАХ ГРЕЧИХИ (Fagopyrum esculentum Moench) РАЗЛИЧНЫХ
СОРТОВ

В.В. КАЗАНЦЕВА1, Е.А. ГОНЧАРУК1, А.Н. ФЕСЕНКО2, А.В. ШИРОКОВА3, Н.В. ЗАГОСКИНА1

К уникальным особенностям высших растений относится способность к образованию фенольных соединений — веществ, обладающих высокой антиоксидантной активностью. Этим представителям вторичного метаболизма отводится важная функциональная роль, в том числе в защите клеток и тканей от стрессовых воздействий, что особенно важно на начальных этапах онтогенеза растений. Гречиха съедобная (Fagopyrum esculentum Moench) — важнейшая крупяная культура промышленного использования. Мировыми лидерами в ее производстве считаются Россия, Китай и ряд других стран. Помимо пищевой ценности, для гречихи характерно образование различных фенольных соединений, в том числе рутина — биологически активного соединения растительного происхождения, получаемого в промышленных масштабах в России именно из этой культуры и успешно используемого в фармакологии. Гречиха съедобная (или обыкновенная) достаточно хорошо изучена в плане продуктивности, фотосинтетической активности, количества и качества зерна, тогда как накопление фенольных соединений (характерный признак этой культуры) изучен в меньшей степени, особенно на ранней стадии ее развития. На 10 сортах гречихи съедобной (преимущественно последних лет селекции, среднеспелых, с различной степенью устойчивости к температурам и засухе) изучили морфофизиологические характеристики молодых проростков (возраст 14 сут) и накопление в гипокотилях и семядольных листьях фенольных соединений, включая их суммарное содержание, а также количество фенилпропаноидов и флавоноидов. Так, наибольшее содержание фенилпропаноидов регистрировали в проростках гречихи сортов Большевик 4 и Башкирская красностебельная. Зафиксированные показатели были высокими в гипокотилях и семядольных листьях и при этом почти одинаковыми. В остальных случаях количество фенилпропаноидов в проростках оказалось ниже (на 20-50 %) и в семядольных листьях превышало таковое в гипокотилях в 1,5-2,5 раза. Способность к накоплению флавоноидов в семядольных листьях была выше у сорта гречихи Диалог, чуть ниже — у сортов Большевик 4 и Башкирская красностебельная (соответственно на 10 и 17 %) и значительно ниже (на 35-40 %) — у остальных форм. Наибольшее накопление антоцианов отмечали у сорта Башкирская красностебельная. У остальных оно было ниже, чем у растений сорта Башкирская красностебельная: у сортов Девятка, Большевик 4 и Темп — почти на 50 %, Батыр, Диалог, Чатыр тау, Илишевская, Дизайн, Дикуль — на 70-80 %. Показано, что для новых сортов гречихи характерен быстрый рост и развитие проростков, что имеет важное значение для их лучшей адаптации на начальных этапах онтогенеза. К наиболее перспективным культурам, наряду с сортом Башкирская красностебельная, можно отнести сорта Большевик 4, Девятка, Диалог и Темп, для которых характерна высокая способность к накоплению фенольных соединений — важных компонентов антиоксидантной защиты растений. Эта особенность их метаболизма может служить потенциальным критерием высокой устойчивости растений к действию стрессовых факторов.

Ключевые слова: гречиха cъедобная, Fagopyrum esculentum Moench, сорта, фенольные соединения, фенилпропаноиды, флавоноиды, антоцианы.

 

Полный текст

 

FEATURES OF THE PHENOLICS' FORMATION IN SEEDLINGS OF DIFFERENT VARIETIES OF BUCKWHEAT (FAGOPYRUM ESCULENTUM MOENCH)

V.V. Kazantseva1, E.A. Goncharuk1, A.N. Fesenko2, A.V. Shirokova3, N.V. Zagoskina1

An unique feature of higher plants is the capacity to form phenolic compounds, the substances with high antioxidant activity. These secondary metabolites play an important functional role, including cell and tissue protection against stress factors. It is especially important at the initial stages of plant ontogenesis. Buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) is the major cereal crop for which the formation of various phenolics, particularly rutin, a biologically active compound of plant origin successfully used in pharmacology, is characteristic. In the young seedlings (at the age of 14 days) of 10 buckwheat varieties mostly bred in Russian research centers during recent decades we studied the morphophysiological parameters and the accumulation of phenolic compounds, including phenylpropanoids and flavonoids, in the hypocotyls and cotyledons. Particularly, the highest level of phenylpropanoids was found in Bol’shevik 4 and Bashkirskaya krasnostebel’naya varieties. Note, it was high and almost equal in the hypocotyls and cotyledons. In the rest varieties the amount of phenylpropanoids in seedlings was 20 to 50 % lower, and in the cotyledons it was 1.5-2.0 times higher compared with the hypocotyls. Accumulation of flavonoids was higher in the Dialog variety, somewhat lower in Bol’shevik 4 and Bashkirskaya krasnostebel’naya varieties (by 10 and 17 %, respectively), and 35 to 40 % lower in the other studied forms. The highest content of anthocyanins was shown in the Bashkirskaya krasnostebel’naya plants, while in other studied buckwheat varieties it was lower. Particularly, in Devyatka, Bol’shevik 4 and Temp plants a decrease was about 50 %, and in Batyr, Dialog, Chatyr tau, Ilishevskaya, Dizain, and Dikul’ varieties 70 to 80 % decrease was found. It was shown that recently bred buckwheat varieties have a very rapid growth and development of seedlings, which is important for their better adaptation in the early ontogeny. The most promising varieties, along with Bashkir krasnostebelnaya, are Bolshevik 4, Nine, Dialogue and Tempo. They are characterized by a high capacity for accumulation the phenolic compounds, the important components of the antioxidant defense system in plants. This feature of their metabolism may be a potential criterion for plant resistance to stress factors

Keywords: buckwheat, Fagopyrum esculentum Moench, varieties, phenolic compounds, phenylpropanoids, flavonoids, anthocyanins.

 

1ФГБУН Институт физиологии растений
им. К.А. ТимирязеваРАН,

127276 Россия, г. Москва, ул. Ботаническая, 35,
e-mail: phenolic2012@yandex.ru;
2ФГБНУ  Всероссийский НИИ зернобобовых
и крупяных культур,

302502 Россия, Орловская обл., Орловский р-н, пос. Стрелецкий,
ул. Молодежная, 10, корп. 1,
e-mail: fesenko.a.n@rambler.ru;
3ФГБУН Институт биологии развития
им. Н.К. Кольцова РАН,

119334 Россия, г. Москва, ул. Вавилова, 26,
e-mail: glandularia@yahoo.com

Поступила в редакцию
14 апреля 2015 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало