Вплив зниженої температури на синтез флавоноїдів у культурах «бородатих» коренів Artemisia vulgaris L. та Artemisia annua L.
Анотація
Мета. Метою роботи було дослідження короткочасного впливу температурного стресу (+10°С) на ріст, синтез флавоноїдів та антиоксидантну активність у культурах «бородатих» коренів рослин Artemisia vulgaris L. та Artemisia annua L. Методи. Трансформовані корені культивували за температури +10°С протягом перших 1, 3 та 5 діб на живильному середовищі Мурасіге та Скуга зі зменшеним удвічі вмістом макросолей. Концентрацію флавоноїдів визначали з використанням реакції спиртових екстрактів з AlCl3. Антиоксидантну активність визначали за допомогою методу DPPH. Результати. Дія стресового фактора призводила до зменшення приросту маси культур коренів на 12–76%. Вміст флавоноїдів у «бородатих» коренях становив від 32,0±3,13 до 187,0±21,04 мг RE /г сухої маси. Зниження температури призводило до зменшення вмісту флавоноїдів у культурах «бородатих» коренів № 1, № 2 A. vulgaris та № 5 A. annua на 18–33%. Водночас реакція коренів культур № 3 A. vulgaris та № 4 A. annua виражалася у збільшенні вмісту флавоноїдів на 62% та 56,5% відповідно. Культивування за зниженої температури призводило до зменшення рівня антиоксидантної активності у досліджуваних культурах «бородатих» коренів на 4–40 %. Висновки. Низькотемпературний стрес негативно впливав на ріст «бородатих» коренів, стимулював синтез флавоноїдів лише у двох лініях коренів та знижував рівень антиоксидантної активності.
Ключові слова: культури «бородатих коренів», Artemisia spp., низькотемпературний стрес, флавоноїди, антиоксидантна активність.
Посилання
Savithramma N., Linga Rao M., Suhrulatha D. Screening of Medicinal Plants for Secondary Metabolites. Middle-East J. Sci. Res. 2011. Vol. 8, No. 3. P. 579–584.
Ramakrishna A., Ravishankar G. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants. Plant Signal Behav. 2011. Vol. 6, No. 11. P. 1720–1731. doi: 10.4161/psb.6.11.17613.
Sanghera G.S., Shabir H.W., Hussain W., Singh N.B. Engineering Cold Stress Tolerance in Crop Plants. Curr Genomics. 2011. Vol. 12, No. 1. P. 30–43. doi: 10.2174/138920211794520178.
Yadav S.K. Cold stress tolerance mechanisms in plants. Agron. Sustain. Dev. 2010. Vol. 30. P. 515–527. doi: 10.1051/agro/2009050.
Schulz E., Tohge T., Zuther E., Fernie A.R., Hincha D.K. Flavonoids are determinants of freezing tolerance and cold acclimation in Arabidopsis thaliana. Sci. Rep. 2016. Vol. 6, No. 34027. doi: 10.1038/srep34027.
Schulz, E., Tohge T., Zuther E., Fernie A.R., Hincha D.K. Natural variation in flavonol and anthocyanin metabolism during cold acclimation in Arabidopsis thaliana accessions. Plant Cell Environ. 2015. Vol. 38, No. 8. P. 1658–1672.
Fini A., Brunetti C., Ferdinando M., Ferrini F., Tattini M. Stress-induced flavonoid biosynthesis and the antioxidant machinery of plants. Plant Signal Behav. 2011. Vol. 6, No. 5. P. 709–711. doi: 10.4161/psb.6.5.15069.
Aftab T., Ferreira J.F.S., Khan M.M.A., Naeem M. Artemisia annua – pharmacology and biotechnology. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014. 292 p.
Matvieieva N. Using of Agrobacterium-mediated transformation for the biotechnological improvement of Compositae plants. II. Synthesis of bioactive compounds in transgenic plants and "hairy" roots. Biotechnologia Acta. 2015. Vol. 8, No. 2. P. 26–35. doi: 10.15407/biotech8.02.026.
Kiani B.H., Ullah N., Haq I., Mirza B. Transgenic Artemisia dubia WALL showed altered phytochemistry and pharmacology. Arabian Journal of Chem. 2015. P. 1–11. doi: 10.1016/j.arabjc.2015.04.020.
Liu C.Z., Guo C., Wang Y.C., Ouyang F. Effect of light irradiation on hairy root growth and artemisinin biosynthesis of Artemisia annua L. Process Biochemistry. 2002. Vol. 38, No. 4. P. 581–585. doi: 10.1016/S0032-9592(02)00165-6
Havryliuk О., Matvieieva N., Tashyrev O., Yastremskaya L. Influence of cold stress on growth and flavonoids аccumulation in Artemisia tilesii «hairy» root culture. Agrobiodiversity. 2017. P. 163–167. doi: 10.15414/agrobiodiversity.2017.2585-8246.163-167.
Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue culture. Plant Physiology. 1962. Vol. 15, No. 3. P. 473–497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.
Blois M.S. Antioxidant determination by the use of a stable free radical. Nature. 1958. Vol. 181. P. 1199–1200. doi: 10.1038/1811199a0.
Winkel-Shirley B. Biosynthesis of flavonoids and effects of stress. Current Opinion in Plant Biol. 2002. Vol. 5, No. 3. P. 218–223. doi: 10.1016/S1369-5266(02)00256-X.
Agati G., Biricolti S., Guidi L., Ferrini F., Fini A., Tattini M. The biosynthesis of flavonoids is enhanced similarly by UV radiation and root zone salinity in L. vulgare leaves. J. Plant Physiol. 2011. Vol. 168. P. 204–212. doi: 10.1016/j.jplph.2010.07.016.
Li J., Ou-Lee T.M., Raba R., Amundson R.G., Last R.L. Arabidopsis flavonoid mutants are hypersensitive to UV-B irradiation. Plant Cell. 1993. Vol. 5, No. 2. P. 171–179. doi: 10.1105/tpc.5.2.171.
Suresh J., Ahuja J., Paramakrishnan N., Sebastian M. Total phenolic and total flavonoids content of aerial parts of Artemisia abrotanum Linn. and A. pallens Wall. Analytical Chemistry Letters. 2012. Vol. 2, No. 3. P. 186–191. doi: 10.1080/22297928.2000.10648268.
Meredith G., Purnell J. Post-harvest Storage Stability of Artemisinin and Flavonoids in Artemisia annua. W.: Worcester Polytechnic Institute, 2014. P. 30. (Materials of Major Qualifying Project Report for the Degree of Bachelor of Science).
Stefanache С.P., Bugor O.C., Necula R., Danila D., Ciocarlan N., Ghendov V., Charlen C., Simonnet X. Phenolic content of Artemisia annua L. from natural habitats in Republic of Moldova. J. Plant Develop. 2016. Vol. 23. P. 61–69.
Kim Y.J., Lee J., Kim S. Cultivation characteristics and flavonoid contents of wormwood (Artemisia montana Pamp.). Journal of Agricultural Chemistry and Environment. 2013. Vol. 2, No. 4. P. 117–122. doi: 10.4236/jacen.2013.24017.
Devare S.M., Lavate S.S., Shendker C.D., Deshpande N.R., Salvekar J.P. Quantification of Phenolics and Flavonoids by Spectrophotometer from Artemisia pallens roots. Journal of Pharmacy Research. 2014. Vol. 8, No. 3. P. 240–242.
