en   uk  
ISSN 2308-7099
Фізіологія рослин і генетика
 
 
Фізіологія рослин і генетика 2018, том 50, № 4, 331-343, doi: https://doi.org/10.15407/frg2018.04.331

ВПЛИВ ОКСИКОРИЧНИХ I ОКСИБЕНЗОЙНИХ КИСЛОТ НА СИНТЕЗ ПЛАСТИДНИХ ПIГМЕНТIВ I ФЕНОЛЬНИХ СПОЛУК У ЛИСТКАХ ВИНОГРАДУ (VITIS VINIFERA) IN VITRO

Лiханов А.Ф.1, Середа О.В.2, Кляченко О.Л.3, Мельничук М.Д.4

<0l>
  • Iнститут еволюційної екології Національної академії наук України 03143 Київ, вул. Акад. Лебедєва, 43
  • Китайсько-Український Iнститут Наук про Життя Чжудзі, пров. Чжуцзян, вул. Південна Веньчжун, 26
  • Національний університет біоресурсів і природокористування України 03041 Київ, вул. Героїв Оборони, 15
  • Агрономіка LTD 08130 c. Чайка, Києво-Святошинський р-н, Київська обл., вул.Лобановського, 28

    • Встановлено, що сирінгова, ванілінова, кавова і ферулова кислоти в концентрації 1 мкМ у складі поживного середовища Мурасиге—Скуга стимулюють накопичення пластидних пігментів у листках винограду in vitro. Найсильніший біологічний ефект за вмістом хлорофілу а чинила ферулова (4-гідрокси-3-метоксибензойна) кислота, в структурі якої міститься метоксигрупа. Заміщення однієї оксигрупи на метоксигрупу в оксикоричних кислотах істотно підвищувало їх стимулювальну дію. В культурі in vitro вміст каротиноїдів у листках винограду зростав в 1,8 раза за умов добавляння до поживного середовища ванілінової кислоти. Сумісна дія фенольних кислот на кількісні показники пігментів фотосинтетичного апарату чинила менш виражений, скомпенсований ефект. З’ясовано, що ферулова кислота, яка надходить у тканини мікропагонів винограду безпосередньо з поживного середовища, підвищує в листках вміст стильбеноїдів, зокрема ресвератролу й піцеїду, які мають високий антиоксидантний потенціал і виконують функцію фітоалексинів.

    Ключові слова: виноград, оксикоричні кислоти, оксибензойні кислоти, пігменти, фенольні сполуки, ресвератрол

    Фізіологія рослин і генетика
    2018, том 50, № 4, 331-343

    Повний текст та додаткові матеріали

    У вільному доступі: PDF  

    Цитована література

    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.