en   uk  
ISSN 2308-7099
Фізіологія рослин і генетика
 
 
Фізіологія рослин і генетика 2018, том 50, № 2, 124-133, doi: https://doi.org/10.15407/frg2018.02.124

ВПЛИВ РIЗНИХ ФОРМ ХIТОЗАНУ НА ВМIСТ ФЕНОЛЬНИХ АНТИОКСИДАНТIВ У ЛИСТКАХ FRAGARIA ANANASSA DUCH.

Субін О.В.1, Мельничук М.Д.2, Ліханов А.Ф.3, Спиридонов В.Г.4

  1. Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ
  2. ТОВ «Агрономіка», с. Чайки, Києво-Святошинський р-н, Київська обл.
  3. Iнститут еволюційної екології Національної академії наук України, Київ
  4. Iнститут ветеринарної медицини Національної академії аграрних наук України, Київ

Протягом життєвого циклу рослини піддаються величезній кількості біотичних та абіотичних стресів. Відповіді на різні стреси дуже складні і включають зміни на транскриптомному, клітинному та фізіологічному рівнях. Розпізнавання індукторів і сигнальних молекул є одним з елементів роботи власних захисних механізмів. У нашому експерименті досліджено реакції-відповіді Fragaria ananassa Duch. після обробки розчинами хітозану різного походження, молекулярної маси та ступеня деацетилювання. Низькомолекулярний хітозан (ChI) викликав інтенсифікацію фенілпропаноїдного синтезу, утворення танінів і змінював добову динаміку вторинного метаболізму. Виявлено, що в перші 12 годин після обробки рослин розчином ChI загальний рівень фенолів й антиоксидантів зростав у 1,9 та 3,2 раза відповідно. На відміну від низькомолекулярного хітозану розчин високомолекулярного полімеру (ChII) спричинював у листках різке зниження вмісту вільних і слабозв’язаних з клітинними стінками фенольних сполук. Встановлено відмінності в первинних реакціях рослин на хіто­зан, які залежали від джерела отримання біополімеру, його молекулярної маси і ступеня деацетилювання.

Ключові слова: Fragaria ananassa Duch., хітозан, листки, феноли, еліситори, антиоксиданти

Фізіологія рослин і генетика
2018, том 50, № 2, 124-133

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Agrawal, G., Rakwal, R., Tamogami, S., Yonekura, M., Kubo, A. & Saji, H. (2002). Chitosan activates defense/stress response(s) in the leaves of Oryza sativa seedlings. Plant Physiology and Biochemistry, 40(12), pp. 1061—1069. https://doi.org/10.1016/S0981-9428(02)01471-7

2. Appel, H. (1993). Phenolics in ecological interactions: The importance of oxidation. J. Chemical Ecol., 19(7), pp. 1521—1552. https://doi.org/10.1007/BF00984895

3. Atkinson, N. & Urwin, P. (2012). The interaction of plant biotic and abiotic stresses: from genes to the field. J. Exp. Bot., 63(10), pp. 3523—3543. https://doi.org/10.1093/jxb/ers100

4. Ben-Shalom, N., Ardi, R., Pinto, R., Aki, C. & Fallik, E. (2003). Controlling gray mould caused by Botrytis cinerea in cucumber plants by means of chitosan. Crop Protection, 22(2), 285—290. doi: http://dx.doi.org/10.1016/s0261-2194(02)00149-7. https://doi.org/10.1016/S0261-2194(02)00149-7

5. Brand-Williams, W., Cuvelier, M. & Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT — Food Sci. Technol., 28(1), pp. 25—30. doi: http://dx.doi.org/10.1016/s0023-6438(95)80008-5. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5

6. Brine, C., Sandford, P. & Zikakis, J. (1992). Advances in chitin and chitosan. Elsevier Applied Science. https://doi.org/10.1007/978-94-011-5942-5

7. Dixon, R., Achnine, L., Kota, P., Liu, C., Reddy, M. & Wang, L. (2002). The phenylpropanoid pathway and plant defence — a genomics perspective. Mol. Plant Pathol., 3(5), pp. 371—390. doi: http://dx.doi.org/10.1046/j.1364-3703.2002.00131.x. https://doi.org/10.1046/j.1364-3703.2002.00131.x

8. El Ghaouth, A., Arul, J., Wilson, C. & Benhamou, N. (1997). Biochemical and cytochemical aspects of the interactions of chitosan and Botrytis cinerea in bell pepper fruit. Postharvest Biol. Technol., 12(2), pp. 183—194. doi: http://dx.doi.org/10.1016/s0925-5214(97)00056-2. https://doi.org/10.1016/S0925-5214(97)00056-2

9. Garcia-Garrido, J. & Ocampo, J. (2002). Regulation of the plant defence response in arbuscular mycorrhizal symbiosis. J. Exp. Bot., 53(373), pp. 1377—1386. doi: http://dx.doi.org/10.1093/jxb/53.373.1377. https://doi.org/10.1093/jxb/53.373.1377

10. Katiyar, D., Hemantaranjan, A., Singh, B. & Bhanu, A. (2014). A future perspective in crop protection: Chitosan and its Oligosaccharides. Advances In Plants & Agriculture Research, 1, pp. 1—8.

11. Knorr, D., Beaumont, M. & Pandya, Y. (1989). Potential of acid soluble and water soluble chitosan in biotechnology. In G. Skjak-Braek, T. Anthonsen & P. Sanford (Eds) Chitin and chitosan (pp. 101—118). London, New York: Elsevier Appl. Sci.

12. La Camera, S., Gouzerh, G., Dhondt, S., Hoffmann, L., Fritig, B., Legrand, M. & Heitz, T. (2004). Metabolic reprogramming in plant innate immunity: the contributions of phenylpropanoid and oxylipin pathways. Immunol. Reviews, 198(1), pp. 267—284. doi: http://dx.doi.org/ 10.1111/j.0105-2896.2004.0129.x. https://doi.org/10.1111/j.0105-2896.2004.0129.x

13. Moilanen, J., Sinkkonen, J. & Salminen, J. (2013). Characterization of bioactive plant ellagitannins by chromatographic, spectroscopic and mass spectrometric methods. Chemoecology, 23(3), pp. 165—179. doi: http://dx.doi.org/10.1007/s00049-013-0132-3. https://doi.org/10.1007/s00049-013-0132-3

14. Naik, P. & Al-Khayri, J. (2016). Abiotic and biotic elicitors — role in secondary metabolites production through in vitro culture of medicinal plants. In A. Shanker & C. Shanker (Eds) Abiotic and Biotic Stress in Plants — Recent Advances and Future Perspectives (pp. 247—277). InTech. doi: http://dx.doi.org/10.5772/61442. https://doi.org/10.5772/61442

15. Ozeretskovskaya, O., Vasyukova, N. & Zinovieva, S. (2002). Chitosan as an elicitor of induced plant resistance. In G. Skryabin, G. Vikhoreva & V. Varlamov (Eds) Chitin and chitosan production, propeties and usage (pp. 280—360). Moscow: Nauka.

16. Prasad, S. & Ellis, B. (1978). In vivo characterization of catechol ring-cleavage in cell cultures of Glycine max. Phytochemistry, 17(2), pp. 187—190. doi: http://dx.doi.org/10.1016/s0031-9422(00)94143-8. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)94143-8

17. Rane, K. & Hoover, D. (1993). Production of chitosan by fungi. Food Biotechnol., 7(1), pp. 11—33. doi: http://dx.doi.org/10.1080/08905439309549843. https://doi.org/10.1080/08905439309549843

18. Salminen, J. & Karonen, M. (2011). Chemical ecology of tannins and other phenolics: we need a change in approach. Functional Ecol., 25(2), pp. 325—338. doi: http://dx.doi.org/10.1111/ j.1365-2435.2010.01826.x.

19. Shibuya, N. & Minami, E. (2001). Oligosaccharide signalling for defence responses in plant. Physiological Mol. Plant Pathol., 59(5), pp. 223—233. doi: http://dx.doi.org/10.1006/pmpp.2001.0364. https://doi.org/10.1006/pmpp.2001.0364

20. Singleton, V. & Rossi, J. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdicphoungstic acid reagent. Am. J. Enol. Vitic., 16, pp. 144—158.

21. Sokolov, Y. (2014). Elicitors and their application. Proceedings of The National Academy of Sciences of Belarus: Chemical Series, 4, pp. 109—118.

22. Somssich, I. & Hahlbrock, K. (1998). Pathogen defence in plants — a paradigm of biological complexity. Trends In Plant Science, 3(3), pp. 86—90. doi: http://dx.doi.org/10.1016/s1360-1385(98)01199-6. https://doi.org/10.1016/S1360-1385(98)01199-6

23. Teng, W., Khor, E., Tan, T., Lim, L. & Tan, S. (2001). Concurrent production of chitin from shrimp shells and fungi. Carbohydrate Research, 332(3), pp. 305—316. doi: http://dx.doi.org/10.1016/ s0008-6215(01)00084-2.

24. Thakur, M. & Sohal, B. (2013). Role of elicitors in inducing resistance in plants against pathogen infection: a review. ISRN Biochemistry, 2013, pp. 1—10. doi: http://dx.doi.org/10.1155/2013/ 762412.

25. Van Loon, L. & Van Strien, E. (1999). The families of pathogenesis-related proteins, their activities, and comparative analysis of PR-1 type proteins. Physiol. Mol. Plant Pathol., 55(2), pp. 85—97. doi: http://dx.doi.org/10.1006/pmpp.1999.0213. https://doi.org/10.1006/pmpp.1999.0213

26. Vogt, T. (2010). Phenylpropanoid biosynthesis. Mol. Plant, 3(1), pp. 2—20. doi: http://dx.doi.org/ 10.1093/mp/ssp106. https://doi.org/10.1093/mp/ssp106

27. White, S., Farina, P. & Fulton, I. (1979). Production and isolation of chitosan from Mucor rouxii. Appl. Environ. Microbiol., 38(2), pp. 323—328.