Установлено, что сиреневая, ванилиновая, кофейная и феруловая кислоты в концентрации 1 мкМ в составе питательной среды Мурасиге—Скуга стимулируют накопление пластидных пигментов в листьях винограда in vitro. Наиболее сильный биологический эффект по содержанию хлорофилла а оказывала феруловая (4-гидрокси-3-метоксибензойная) кислота, в структуре которой содержится метоксигруппа. Замещение одной оксигруппы на метоксигруппу у оксикоричных кислот существенно повышает их стимулирующее действие. В культуре in vitro содержание каротиноидов в листьях винограда повышалось в 1,8 раза в условиях добавления в питательную среду ванилиновой кислоты. Совместное действие фенольных кислот на количественные показатели пигментов фотосинтетического аппарата оказывало менее выраженный, скомпенсированный эффект. Выяснено, что феруловая кислота, поступающая в ткани микропобегов винограда непосредственно из питательной среды, повышает в листьях содержание стильбеноидов, в частности ресвератрола и пицеида, которые имеют высокий антиоксидантный потенциал и выполняют функцию фитоалексинов.
Ключевые слова: виноград, оксикоричные кислоты, оксибензойные кислоты, пигменты, фенольные вещества, ресвератрол
Полный текст и дополнительные материалы
В свободном доступе: PDFЦитированная литература
1. Baraboy, V.A. (2009). Phenolic compounds of the grapevine: structure, antioxidant activity, application. Biotehnologiya, 2 (2), pp. 67-75 [in Russian].
2. Volyinets, A.P. (2013). Phenolic compounds in plant life. Minsk: Belorus. navuka. 283 s. [in Russian].
3. Zaprometov, M.N. (1993). Phenolic compounds. Propagation, metabolism and function in plants. M.: Nauka. 272 s. [in Russian].
4. Sibgatullina, G.V., Haertdinova, L.R., Gumerova, E.A., Akulov, A.N., Kostiukova, Yu.A., Nikonorova, N.A. & Rumiantseva, N.I. (2011). Methods for determining the redox status of cultivating plant cells. Kazan: Kazanskiy (Privolzhskiy) Federalnyiy universitet, 61 s.
5. Kovalev, V.N., Popova, N.V., Kislichenko, V.S., Isakova, T.I., Zhuravel, I.A., Stepanova, S.I., Serbin, A.N., Seraia, L.M. & Kartmazova, L.S. (2003). Workshop on pharmacognosy. Kharkov: Izd-vo NFaU Zolotyie stranitsyi, 512 p. [in Russian].
6. Armstrong, G.A. & Hearst, J.E. (1996). Genetics and molecular biology of carotenoid pigment biosynthesis. FASEB J., 10 (2), pp. 228-237. https://doi.org/10.1096/fasebj.10.2.8641556
7. Barz, W., Bless, W., Borger-Papendorf, G., Gunia, W., Mackenbrock, U. & Meier, D. (1990). Phytoalexins as part of induced defence reactions in plants: their elicitation, function and metabolism. Ciba Found Symp., 154, pp. 140-153.
8. Bouvier, F., D'Harlingue, A., Backhaus, R.A., Kumagai, M.H. & Camara, B. (2000). Identification of neoxanthin synthase as a carotenoid cyclase paralog. Europ. J. of Biochem., 267 (21), pp. 6346-6352. https://doi.org/10.1046/j.1432-1327.2000.01722.x
9. Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E. & Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensm. Wiss. Technol. J., 28, pp. 25-30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5
10. Buer, C.S., Imin, N. & Djordjevic, M.A. (2010). Flavonoids: new roles for old molecules. J. of Integr. Biol., 52 (1), pp. 98-111. https://doi.org/10.1111/j.1744-7909.2010.00905.x
11. Cuttriss, A. & Pogson, B. (2004). Plant pigments and their manipulation. Carotenoids. Ed. by K.M. Davies. Annual plant reviews, 14, pp. 57-82.
12. Fliegmann, J., Schroder, G., Schanz, S., Britsch, L. & Schroder, J. (1992). Molecular analysis of chalcone and dihydropinosylvin synthase from Scots pine (Pinus sylvestris) and differential regulation of these and related enzyme activities in stressed plants. Plant Molecular Biology, 18, pp. 489-503. https://doi.org/10.1007/BF00040665
13. Fry, S.C. (1986). Cross-linking of matrix polymers in the growing cell walls of angiosperms. Ann. Rev. Plant Physiol, 37, pp. 165-186. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.37.060186.001121
14. Gehlet, R., Schoppner, F. & Kindl, H. (1990). Stilbene synthase from seedlings of Pinus sylvestris: purification and induction in response to fungal infection. Mol. Plant-Microbe Interections, 3, pp. 444-449. https://doi.org/10.1094/MPMI-3-444
15. Graf, E. (1992). Antioxidant potential of ferulic acid. Free Radical Biology and Medicine, 13, pp. 435-448. https://doi.org/10.1016/0891-5849(92)90184-I
16. Grana, E., Costas-Gil, A., Longueira, S., Celeiro, M., Teijeira, M., Reigosa, M.J. & Sanchez-Moreiras, A.M. (2017). Auxin-like effects of the natural coumarin scopoletin on Arabidopsis cell structure and morphology. Journal of Plant Physiology, 218, pp. 45-55. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2017.07.007
17. https://commons.wikimedia.org
18. Ikeda, R., Uyama, H. & Kobayashi, S. (1996). Novel synthetic pathway to a poly (phenylene oxide) laccase-catalyzed oxidative polymerization of syringic acid. Macromolecules, 29, pp. 3053-3054. https://doi.org/10.1021/ma951810b
19. Jeandet, P., Line, A., Breuil, D., Bessis, R., Debord, S., Sbaghi, M. & Adrian, M. (2002). Phytoalexins from the Vitaceae: biosynthesis, phytoalexin gene expression in transgenic plants, antifungal activity and metabolism. J. Agric. Food Chem, 50, pp. 2731-2741. https://doi.org/10.1021/jf011429s
20. Langcake, P. & Pryce, R.J. (1977). The production of resveratrol and the viniferins by grapevines in response to ultraviolet irradiation. Phytochemistry, 16, p. 1193. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)94358-9
21. Langcake, P. & Pryce, R.J. (1976). The production of resveratrol by Vitis vinifera and other members of the Vitaceae as a response to infection or injury. Physiological Plant Pathology, 9, pp. 77-86. https://doi.org/10.1016/0048-4059(76)90077-1
22. Meyer, K., Kohler, A. & Kauss, H. (1991). Biosynthesis of ferulic acid esters of plant cell wall polysaccharides in endomembranes from parsley cells. FEBS, 290 (1-2), pp. 209-212. https://doi.org/10.1016/0014-5793(91)81261-6
23. Murashige, T. & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiol. Plant, 15, pp. 473-497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
24. Parry, A.D., Babiano, M.J. & Horgan, R. (1990). The role of ciscarotenoids in abscisic acid biosynthesis. Planta, 182, pp. 118-128. https://doi.org/10.1007/BF00239993
25. Ruban, A.V., Phillip, D., Young, A.J. & Horton, P. (1998). Excited-state energy level does not determine the differential effect of violaxanthin and zeaxanthin on chlorophyll fluorescence quenching in the isolated light-harvesting complex of photosystem II. Photochemistry and Photobiology, 68 (6), pp. 829-834. https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.1998.tb05291.x
26. Santamaria, A.R., Mulinacci, N., Valletta, A., Innocenti, M. & Pasqua, G. (2011). Effects of elicitors on the production of resveratrol and viniferins in cell cultures of Vitis vinifera L. cv Italia. J. Agric. Food Chem, 59, pp. 9094-9101. https://doi.org/10.1021/jf201181n
27. Shibuya, N. (1984). Phenolic acids and their carbohydrate esters in rice endosperm cell walls. Phytochemistry, 23 (10), pp. 2233-2237. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)80526-9
28. Sun, B., Ricardo-da-Silva, J.M. & Spranger, I. (1998). Critical factors of vanillin assay for catechins and proanthocyanidins. J. Agric. Food Chem, 46, pp. 4267-4274. https://doi.org/10.1021/jf980366j
29. Tonami, H., Uyama, H., Kobayashi, S., Rettig, K. & Ritter, H. (1999). Chemoenzymatic synthesis of a poly(hydroquinone). Macromol. Chem. Phys., 200, pp. 1998-2002. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3935(19990901)200:9<1998::AID-MACP1998>3.0.CO;2-6
30. Vuong, T.V., Franco, C. & Zhang, W. (2014). Treatment strategies for high resveratrol induction on Vitis vinifera L. cell suspension culture. Biotechnology Reports, 1-2, pp. 15-21. https://doi.org/10.1016/j.btre.2014.04.002
31. Wrolstad, R.E., Acree, T.E., Decker, E.A., Penner, M.H., Reid, D.S., Schwartz, S.J., Shoemaker, C.F., Smith, D.M. & Sporns, P. (2005). Handbook of Food Analytical Chemistry: Pigments, Colorants, Flavors, Texture, and Bioactive Food Components. Ed. by E. Wrolstad. Pigments and colorants, F. 4, pp. 175-176.