doi: 10.15389/agrobiology.2026.3.544rus
УДК: 634.75:581.192
Для проведения исследований использованы материалы биоресурсной научной «Коллекции живых растений в открытом и закрытом грунте» Центрального сибирского ботанического сада СО РАН, USU 440534. Получение образцов растений земляники садовой для исследования с помощью технологии in vitro, а также определение состава фенольных соединений в растениях земляники проведено в рамках государственного задания Центрального сибирского ботанического сада СО РАН по теме № 126021617423-1. Изучение влияния хелатов кремния на фенольный профиль растений земляники садовой выполнено за счет гранта Российского научного фонда и Правительства Новосибирской области № 22-26-20061 (https://rscf.ru/project/22-26-20061/).
ФЕНОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ НА ФОНЕ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАНОКОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ ХЕЛАТОВ КРЕМНИЯ ИЗ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Е.В. АМБРОС✉, О.В. КОЦУПИЙ, Е.А. КАРПОВА
В современных условиях постоянного стресса возрастает актуальность эффективных стратегий защиты организма человека от деструктивного воздействия активных форм кислорода, повышающих риск развития сердечно-сосудистых, нейродегенеративных и аутоиммунных заболеваний. Использование природных антиоксидантов, полученных из растительного сырья, с одной стороны, может способствовать профилактике заболеваний, с другой — служит важным фактором сохранения окружающей среды за счет снижения количества вносимых в почву минеральных удобрений в интенсивном плодоводстве. Одно из перспективных направлений экологически безопасного земледелия — создание технологий выращивания плодов с использованием органических препаратов адаптогенного действия, произведенных на основе отходов растениеводства и пищевой промышленности. Значительный адаптогенный потенциал выявлен у Si-содержащих препаратов, в состав которых входит биогенный Si в хелатной форме. В настоящей работе впервые выявлен положительный эффект механокомпозита (МК) из шелухи риса и отходов зеленого чая на содержание и состав фенольных соединений в плодах, листьях и корнях земляники, а также созданы основы экологически безопасной технологии выращивания растений земляники, обогащенных комплексом биологически активных полифенолов. Целью работы была оценка влияния механокомпозита, обогащенного хелатами кремния, на состав и содержание фенольных соединений в органах растений земляники садовой (в листьях, корнях и плодах) в разные фазы развития в условиях in vivo (открытый грунт). Для экспериментов использовали свежий водный раствор МК без фильтрации, приготовленный посредством перемешивания МК в концентрации 0,3 г/л с водой комнатной температуры и последующего настаивания в течение 1 ч при комнатной температуре. В контрольном варианте растения поливали водой (-МК), в опытном — водным раствором МК в концентрации 0,3 г/л (+МК). В качестве объекта исследования использовали растения F. × ananassa сорта Солнечная полянка из коллекции культур высших растений in vitro USU_440534 Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (ЦСБС СО РАН). Рассаду высаживали в открытый грунт в третьей декаде мая 2022 года на экспериментальном участке ЦСБС СО РАН (54°49'9.87"N, 83°6'6.95"E). В 2022 году корневые обработки проводили через 2 нед после посадки (14 июня), последующие — с интервалом 30 сут (15 июля и 14 августа). В 2023 году обработки осуществляли 25 апреля (начало отрастания листьев), 25 мая (бутонизация—начало цветения) и 25 июля (окончание плодоношения—начало активного столонообразования). Состав и содержания фенольных соединений (ФС) в органах растений определяли на второй год вегетации (2023 год). Образцы листьев, корней и плодов отбирали раздельно для контрольных и опытных вариантов не раньше, чем через 1 нед после обработки. Листья отбирали в четыре фазы развития: отрастания листьев, цветения, плодоношения и столонообразования; корни — в фазу столонообразования. Плоды отбирали на двух стадиях созревания: зеленой и полностью зрелой. Зеленые плоды соответствовали сортовым признакам, характеризовались плотной консистенцией и не имели типичной для сорта окраски. Анализ состава и содержания фенольных соединений проводили с помощью жидкостного хроматографа Agilent 1200 («Agilent Technologies», США) с диодно-матричным детектором и программы для обработки хроматографических данных ChemStation (Version Rev. B.04.01. SP1 [647]). Концентрацию веществ определяли методом внешнего стандарта. Установлено, что листья характеризовались максимальным содержанием ФС (до 3,5 %). МК способствовал понижению их количества на протяжении всех фаз развития, кроме столонообразования, когда он вызывал увеличение содержания ФС на 10 %. При этом максимальное увеличение содержания в 1,6 и 1,5 раза (p ≤ 0,05) показали сиреневая кислота и производное эллаговой кислоты 6. Корни уступали листьям по суммарному содержанию ФС (до 2,3 %), но обладали повышенным количеством катехинов (до 226,0 мг/100 г абсолютно сухой массы) по сравнению с листьями (до 105,8 мг/100 г). В фазе столонообразования под действием МК содержание ФС в них увеличивалось на 16 %. Наибольший положительный эффект был оказан на содержание феруловой кислоты, производного эллаговой кислоты 6 и эпигаллокатехин галлата (увеличение в 2,4, 1,6 и 1,5 раза, p ≤ 0,05). В плодах были значительно представлены гидроксибензойные (15,4 мг в 100 г сырой массы), гидроксикоричные кислоты (18,5 мг/100 г), гликозиды флавоноидов (9,4 мг/100 г) и эллаговые соединения (17,3 мг/100 г). Зрелые плоды превосходили зеленые по количеству ФС в 1,6 раза. Влияние МК на содержание ФС в зеленых плодах F. × ananassa было положительным и более выраженным (39 %) по сравнению с эффектом, выявленным на зрелых плодах (15 %) и других органах растения. В зеленых плодах значительно увеличивалось содержание большинства групп соединений, тогда как в зрелых наиболее существенно возросло содержание только катехинов и гидроксибензойных кислот (в 2 и 1,5 раза, p ≤ 0,05). Полученные данные обосновывают использование МК в агробиотехнологии в качестве средства воздействия на состав биологически активных соединений растений в условиях Западно-Сибирского региона.
Ключевые слова: земляника садовая, in vivo, хелаты кремния, механокомпозит, органы растений, фазы вегетации, состав фенольных соединений, содержание фенольных соединений.
PHENOLIC PROFILE OF STRAWBERRY UNDER THE TREATMENT WITH SILICON CHELATES
E.V. Ambros✉, O.V. Kotsupiy, E.A. Karpova
Adaptation to conditions of constant stress in the modern environment increases the relevance of effective strategies for protecting the human body from the destructive effects of reactive oxygen species, which elevate the risk of developing cardiovascular, neurodegenerative, and autoimmune diseases. The use of natural antioxidants derived from plant raw materials, on the one hand, can contribute to disease prevention, and on the other hand, serves as an important factor in environmental preservation by reducing the amount of mineral fertilizers applied to soil in intensive fruit growing. One of the promising areas of environmentally friendly agriculture is the development of technologies for growing berries using organic adaptogenic preparations produced from plant and food industry waste. A significant adaptogenic potential has been identified in Si-containing preparations containing biogenic Si in a chelated form. In the presented study, the positive effect of a mechanocomposite (MC) from rice husks and green tea waste on the content and composition of phenolic compounds in strawberry fruits, leaves, and roots has been revealed for the first time, and the foundations of an environmentally friendly technology for growing strawberry plants enriched with a complex of biologically active polyphenols have been established. The aim of this study was to assess the effect of the mechanocomposite enriched with silicon chelates on the composition and content of phenolic compounds in the organs of cultivated strawberry plants (leaves, roots, and fruits) at different developmental stages under in vivo conditions (open ground). For the experiments, a fresh aqueous solution of MC without filtration was used, prepared by mixing MC at a concentration of 0.3 g/L with room temperature water and subsequently steeping for 1 hour at room temperature. In the control variant, plants were watered with water (–MC); in the experimental variant, they were watered with an aqueous solution of MC at a concentration of 0.3 g/L (+MC). The object of the study was F. × ananassa cv. ‘Solnechnaya Polyanka’ from the collection of in vitro cultures of higher plants USU_440534 of the Central Siberian Botanical Garden, SB RAS (CSBG SB RAS). The seedlings were planted in open ground in the third decade of May 2022 at the experimental site of CSBG SB RAS (54°49'9.87"N, 83°6'6.95"E). In 2022, root treatments were carried out 2 weeks after planting (June 14), and subsequent treatments at 30-day intervals (July 15 and August 14). In 2023, treatments were carried out on April 25 (beginning of leaf growth), May 25 (bud formation — beginning of flowering), and July 25 (end of fruiting – beginning of active stolon formation). The composition and contents of phenolic compounds (PCs) in plant organs were determined in the second year of vegetation (2023). Samples of leaves, roots, and fruits were collected separately for control and experimental variants no earlier than 1 week after treatment. Leaves were collected at four developmental stages: leaf growth, flowering, fruiting, and stolon formation; roots were collected at the stolon formation stage. Fruits were collected at two ripening stages: green and fully ripe. Green fruits corresponded to cultivar characteristics, were characterized by a dense consistency, and did not have the color typical of the cultivar. The analysis of the composition and content of PCs was performed using an Agilent 1200 liquid chromatograph ("Agilent Technologies", USA) with a diode array detector and ChemStation software (Version Rev. B.04.01. SP1 [647]) for chromatographic data processing. The concentration of substances was determined by the external standard method. It was found that the leaves were characterized by a maximum PCs content (up to 3.5%). MC contributed to a decrease in their content throughout all developmental stages, except for stolon formation, when it induced an increase in PCs content by 10 %. At the same time, syringic acid and an ellagic acid derivative 6 showed the maximum increase in content of 1.6 and 1.5 times (p ≤ 0.05). The roots were inferior to the leaves in total PCs content (up to 2.3 %), but contained a higher amount of catechins (up to 226.0 mg/100 g absolutely dry mass) compared to the leaves (up to 105.8 mg/100 g). At the stolon formation stage, under the influence of MC, the PCs content in the roots increased by 16%. The greatest positive effect was exerted on the content of ferulic acid, an ellagic acid derivative 6, and epigallocatechin gallate (an increase of 2.4, 1.6, and 1.5 times, p ≤ 0.05). In the fruits, hydroxybenzoic acids (15.4 mg/100 g fresh mass), hydroxycinnamic acids (18.5 mg/100 g), flavonoid glycosides (9.4 mg/100 g), and ellagic compounds (17.3 mg/100 g) were significantly represented. Mature fruits exceeded green fruits in PCs content by 1.6 times. The effect of MC on the PCs content in green fruits of F. × ananassa was positive and more pronounced (39 %) compared to the effect on mature fruits (15%) and other plant organs. In green fruits, the content of most groups of compounds increased significantly, whereas in mature fruits, only the content of catechins and hydroxybenzoic acids increased most substantially (by 2 and 1.5 times, p ≤ 0.05). The obtained data substantiate the use of MC in agrobiotechnology as a means of influencing the composition of biologically active compounds in plants under the conditions of the West Siberian region.
Keywords: Fragaria × ananassa, in vivo, silicon chelates, mechanocomposite, plant organs, vegetation phases, phenolic profile.
ФГБУН Центральный сибирский ботанический сад |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
