Биологические науки / 2.Структурная ботаника и биохимия растений

К.с.-х.н. Горькова И.В.

ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет», Россия

Оценка накопления биофлавоноидов в гречихе

Вопрос об отношении различных генотипов гречихи к локализации и синтезу рутина и флавоноидов имеет большое значение в масштабе их промышленного использования.

Различия в характере накопления витамина Р и флавоноидов связаны с особенностями биохимических процессов, происходящих у растений с индивидуальным генетическим кодом в отдельные фазы развития.

В большинстве случаев созревание растений идет снизу вверх, и одревеснение проводящей системы происходит снизу стебля еще задолго до того, как будет происходить развитие плодов. Отсюда ясно значение листьев в период формирования генеративных органов. Приток питательных веществ в цветки и далее в плоды происходит в основном уже не из почвы, а главным образом из листьев. Чем больше к этому времени они успеют накопить питательных веществ, тем лучше сложатся условия синтеза рутина и других флавоноидов, конечно, если к этому времени в листьях будут преобладать гидролитические процессы над синтетическими. Поэтому, в некоторых генотипах концентрация рутина в генеративных органах выше, чем в вегетативных.

В онтогенезе растения наблюдается волновая функция накопления флавоноидов, и их содержание зависит от фазы развития (рис.1).

Рисунок 1 - Динамика накопления биофлавоноидов в зеленой массе Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn в онтогенезе, мг/г с.в.

Локализация флавоноидов в вегетативной массе гречихи распределяется следующим образом: флавоноиды находятся во всех органах растения, их наибольшим содержанием обладают листья, несколько меньшим генеративные органы –цветки и плоды, и в минимальных количествах стебли.

В процессе роста вегетативной массы концентрация флавоноидов возрастает от всходов до цветения в цветках примерно в 5-10 раз, в листьях в 3-5 раз, далее при образовании плодов и их созревании запас флавоноидов утрачивается и уменьшается в 2 раза. Однако, среднее содержание флавоноидов во всей зеленой массе равно 70 мг/г, что дает возможность с одного растения гречихи получить от 720 до 840 мг биологически активных веществ.

Вовлечение флавоноидов в общий метаболизм растений происходит благодаря процессам их биосинтеза и деградации, соотношение которых обуславливает определенную концентрацию флавоноидов, их предшественников и продуктов распада в клетке в определенный момент жизни. Контролирующие эти процессы ферменты представляют сложные системы, свойства и локализация которых связаны с развитием растений.

Известно, что флавоноиды принимают участие в процессах биологического окисления, фотосинтеза, роста, развития и репродукции, энергетического обмена, в приспособлении растений к неблагоприятным условиям среды и других жизненных функциях растительного организма.

Поэтому, проанализировав и сравнив накопление флавоноидов, и в частности один из них – рутин, за два года, один из которых был засушливым, а другой дождливый, можно сделать заключение, что неблагоприятные условия выращивания способствуют увеличению количества фенольных соединений, т.е. как бы мобилизуют иммунные функции растительного организма.

Так, например Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn в один и тот же период онтогенеза в засушливый год показывает в 4,5 раза больше рутина, чем в дождливый.

Интересно отметить, что генотипы гречихи более ярко окрашенные (Антоциановая, Баллада, Молва) накапливают больше флавоноидов в листьях, чем в цветках, а менее окрашенные (Салатная, Горец, Неотеническая) содержат больше флавоноидов в цветках, чем в листьях (рис. 2).

Рис. 2. Содержание флавоноидов в листьях и цветках гречихи в фазу цветения.

Замечены некоторые существенные различия между сортами в отношении времени наступления момента максимальной концентрации флавоноидов в зеленой массе, зависящие от биологических особенностей сортов. Так, например, у позднеспелой татарской гречихи наибольшее количество флавоноидов накапливается значительно позже, чем у средне-раннеспелых (Молва, Баллада).

Установлено, что окрашенные генотипы гречихи (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn, Антоциановая) значительно превосходят менее окрашенные (Салатная, Горец, Неотеническая форма) по содержанию флавоноидов.

Вместе с тем на накопление флавоноидов в органах гречихи оказывает влияние облиственность растений. Низкое содержание флавонолов отмечено в генотипах с пониженной облиственностью (Горец) и растениях нулевого типа ветвления (Неотеническая форма). Видимо, это связано с тем, что на синтез флавонолов оказывает влияние количество ассимилятов.

На основании проведенных исследований можно сделать следующее заключение.

1. Содержание флавоноидов в каждом органе и у различных видов и форм гречихи сильно варьирует в процессе развития. Максимальное накопление флавоноидов в течение онтогенеза у гречихи происходит в одну из фаз цветения в зависимости от генотипа.

2. В зависимости от биологических особенностей генотипа наибольшее значение флавоноидов локализуется либо в листьях, либо в цветках. Преобладающее количество флавоноидов в цветках и листьях по сравнению со стеблями сохраняется на протяжении различных фаз вегетации.

3. У стандартных сортов, с нормальной облиственностью содержание флавоноидов выше, чем у генотипов мелколистных и с нулевым типом ветвления.

4. Генотипы, имеющие более яркую окраску, накапливают больше флавоноидов в листьях, чем в цветках, а менее окрашенные – в цветках больше, чем в листьях.

5. У окрашенных сортов флавоноидов больше, чем у менее окрашенных.