1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физиология растений
  4. T. 70, № 7, 2023

Физиология растений, 2023, T. 70, № 7, стр. 875-886

Роль некоторых флавоноидов и олеуропеина в формировании морозостойкости Olea europaea L.

А. Е. Палий a, *, Т. Б. Губанова a

a Федеральное государственное бюджетное учреждение науки “Ордена Трудового Красного Знамени Никитский ботанический сад – Национальный научный центр Российской академии наук”
Ялта, Россия

* E-mail: gubanova-65@list.ru

Поступила в редакцию 28.09.2023
После доработки 05.10.2023
Принята к публикации 12.10.2023

Аннотация

Определяли степень участия олеуропеина, рутина и цинарозида в процессах формирования зимостойкости и морозоустойчивости у 4 сортов маслины европейской Olea europaea L. и подвида O. europaea subsp. сuspidata (Wall. and G. Don) Cif. в природных и лабораторных условиях. Для оценки уровня стресса в листьях определяли содержание пролина, максимум которого был отмечен у слабостойкого подвида O. europaea subsp. сuspidata. Для выявления особенности накопления фенольных веществ в природных условиях сопоставляли изменение их содержания в листьях и среднедекадных значений эквивалентно-эффективных температур. В лабораторных условиях изучали содержание фенольных соединений при различных режимах охлаждения: 0°С, 6 ч → –8°С, 8 ч (вариант 1); 0°С, 6 ч → –2°С, 6 ч → –8°С, 8 ч (вариант 2); –8°С, 8 ч (вариант 3); –8°С, 12 ч (вариант 4). Установлено, что 6 ч выдерживание побегов при 0°С положительно влияло на зимостойкость O. europaea, тогда как 6 ч экспозиция при –2°С приводила к развитию стресса. В первом варианте опыта у устойчивого сорта Никитская содержание олеуропеина возрастало. У сортов со средней степенью устойчивости (Раццо и Асколано) наблюдалась активация биосинтеза флавоноидов и олеуропеина. У слабостойкого сорта Кореджиоло фенольные вещества активно расходовались, а следовые количества олеуропеина и отсутствие изменений в содержании рутина и цинарозида у подвида O. europaea subsp. cuspidatа, вероятно, были связаны с его менее тесными родственными связями с O. europaea. Выявлено, что у генотипов с низкой морозоустойчивостью активация синтеза фенольных соединений происходила лишь при действии стрессового фактора (–2°С), что не позволило им своевременно адаптироваться, тогда как у относительно устойчивых сортов эти процессы начинались на более ранних этапах холодовой адаптации. Для сортов Кореджиоло, Раццо и Асколяно длительное воздействие отрицательных температур явилось критическим фактором, тогда как для O. europaea subsp. cuspidatа – летальным (вариант 4). Различия в синтезе фенольных соединений, выявленные в этих условиях, были связаны не только со степенью морозоустойчивости, но и с сортоспецифичностью генотипов O. europaea. Полученные данные позволили предположить, что олеуропеин, рутин и цинарозид являются элементами механизмов защиты растений маслин от негативного влияния отрицательных температур. Видимо, изученные соединения играют роль криопротекторов и антиоксидантов, участвуют в формировании зимостойкости. Большое значение имели условия активации биосинтеза фенольных соединений. У высокоустойчивого сорта Никитская их накопление происходило под влиянием температур близких к 0°С, а у неустойчивых сорта Кореджиоло и подвида O. europaea subsp. сuspidata – непосредственно во время действия начальных повреждающих температур.

Ключевые слова: Olea europaea, морозоустойчивость, пролин, олеуропеин, рутин, цинарозид

Список литературы

  1. Ефимов В.В., Володин Е.М., Анисимов А.Е. Моделирование изменений климата в Черноморском регионе в XXI столетии // Морской гидрофизический журн. 2015. № 2. С. 3. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2015-2-3-14

  2. Туманов И.И. Физиология закаливания и морозостойкости растений. Москва: Наука, 1979. 352 с.

  3. Петров К.А. Криорезистентность растений: эколого-физиологические и биохимические аспекты. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016. 275 с.

  4. Sin’kevich M.S., Naraikina N.V., Trunova T.I. Processes hindering activation of lipid peroxidation in cold-tolerant plants under hypothermia // Russ. J. Plant Physiol. 2011. V. 58. P. 1020. https://doi.org/10.1134/S1021443711050232

  5. Sharma P., Jha A., Dubey R., Pessarakli M. Reactive oxygen species, oxidative damage, and antioxidative defense mechanism in plants under stressful conditions // J. Bot. 2012. Article ID 217037. https://doi.org/10.1155/2012/217037

  6. Ortega-Garcıa F., Peragon J. Phenol metabolism in the leaves of the olive tree (Olea europaea L.) cv. Picual, Verdial, Arbequina, and Frantoio during Ripening // J. Agric. Food Chem. 2010. V. 58. P. 12440. https://doi.org/10.1021/jf102827m

  7. Talhaoui N., Taamalli A., Gomez-Caravaca A.M., Fernandez-Gutierrez A., Segura-Carretero A. Phenolic compounds in olive leaves: analytical determination, biotic and abiotic influence, and health benefits // Food Res. Int. 2015. V. 77. P. 92. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2015.09.011

  8. Petruccelli R., Bartolini G., Ganino T., Zelasco S., Lombardo L., Perri E., Durante M., Bernardi R. Cold stress, freezing adaptation, varietal susceptibility of Olea europaea L. // Plants. 2022. V. 11. P. 1367. https://doi.org/10.3390/plants11101367

  9. Otero D., Lorini A., Oliveira F., Antunes B., Oliveira R., Zambiazi R. Leaves of Olea europaea L. as a source of oleuropein: characteristics and biological aspects // Res. Soc. Dev. 2021. V. 10:e185101321130. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i13.21130

  10. Alagna F., Geu-Flores F., Kries H., Panara F., Baldoni L., O’Connor S.E., Osbourn A. Identification and characterization of the iridoid synthase involved in oleuropein biosynthesis in olive (Olea europaea) fruits // J. Biol. Chem. 2016. V. 291. P. 5542. https://doi.org/10.1074/jbc.M115.701276

  11. Panizzi L., Scarpati M.L., Oriente E.G. Structure of the bitter glucoside oleuropein. Note II. // Gazz. Chim. Ital. 1960. V. 90. P. 1449.

  12. Bonechi C., Donati A., Tamasi G., Pardini A., Rostom H., Leone G., Lamponi S., Consumi M., Magnani A., Rossi C. Chemical characterization of liposomes containing nutraceutical compounds: tyrosol, hydroxytyrosol and oleuropein // Biophys. Chem. 2019. V. 246. P. 25. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2019.01.002

  13. Rao G., Zhang J., Liu X. De novo assembly of a new Olea europaea genome accession using nanopore sequencing // Hortic. Res. 2021. V. 8: 64. https://doi.org/10.1038/s41438-021-00498-y

  14. Ortega-García F., Peragón J. The response of phenylalanine ammonia-lyase, polyphenol oxidase and phenols to cold stress in the olive tree (Olea europaea L. cv. Picual) // J. Sci. Food Agric. 2009. V. 89. P. 1565. https://doi.org/10.1002/jsfa.3625

  15. Raimbault A.K., Marie-Alphonsine P.A., Horry J.P., Francois-Haugrin M., Romuald K., Soler A. Polyphenol oxidase and peroxidase expression in four pineapple varieties (Ananas comosus L.) after a chilling injury // J. Agric. Food Chem. 2011. V. 59. P. 342. https://doi.org/10.1021/jf102511z

  16. Hashempour A., Ghasemnezhad M., Ghazvini R.F., Sohani M.M. Olive (Olea europaea L.) freezing tolerance related to antioxidant enzymes activity during cold acclimation and non acclimation // Acta Physiol. Plant. 2014. V. 36. P. 3231. https://doi.org/10.1007/s11738-014-1689-3

  17. Mougiou N., Baalbaki B., Doupis G., Kavroulakis N., Poulios S., Vlachonasios K., Koubouris G. The effect of low temperature on physiological, biochemical and flowering functions of olive tree in relation to genotype // Sustainability. 2020. V. 12. P. 10065. https://doi.org/10.3390/su122310065

  18. Jiang C., Hu W., Lu H., Chen L., Niu E., Zhu S., Shen G. Alterations of phenotype, physiology, and functional substances reveal the chilling-tolerant mechanism in two common Olea europaea cultivars // Front. Plant Sci. 2023. V. 14: 1046719. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1046719

  19. Afanas'ev I., Dorozhko A.I., Brodskii A., Kostyuk V., Potapovitch A. Chelating and free radical scavenging mechanisms of inhibitory action of Rutin and Qercetin in lipid peroxidation // Biochem. Pharmacol. 1989. V. 38. P. 1763. https://doi.org/10.1016/0006-2952(89)90410-3

  20. Mechri B., Tekaya M., Hammami M., Chehab H. Effects of drought stress on phenolic accumulation in greenhouse-grown olive trees (Olea europaea) // Biochem. Syst. Ecol. 2020. V. 92: 104112. https://doi.org/10.1016/j.bse.2020.104112

  21. Genzel F., Dichke M.D., Junker-Frohn L.V., Neuwohner A., Thiele B., Putz A., Usadel B., Wormit A., Wiese-Klinkenberg A. Impact of moderate cold and salt stress on the accumulation of antioxidant flavonoids in the leaves of two capsicum cultivars // J. Agric. Food Chem. 2021. V. 69. P. 6431. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c00908

  22. Hodaei M., Rahimmalek M., Arzani A., Talebi M. The effect of water stress on phytochemical accumulation, bioactive compounds and expression of key genes involved in flavonoid biosynthesis in Chrysanthemum morifolium L. // Ind. Crops Prod. 2018. V. 120. P. 295. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.04.073

  23. Палий А.Е., Палий И.Н., Федотова И.А., Мелкозерова Е.А., Цюпка С.Ю., Гребенникова О.А. Динамика фенольных соединений в листьях маслины европейской в холодный период на Южном берегу Крыма // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2019. № 133. С. 51. https://doi.org/10.36305/0513-1634-2019-133-51-56

  24. Губанова Т.Б., Браилко В.А., Мязина Л.Ф. Зимостойкость некоторых видов семейства Oleaceae в коллекции Никитского ботанического сада // Hortus botanicus. 2018. Т. 13. С. 250. https://doi.org/10.15393/j4.art.2018.5784

  25. Лищук А.И. Физиологические и биофизические методы в селекции плодовых культур: методические рекомендации. Москва: ВАСХНИЛ, 1991. 58 с.

  26. Корсакова С.П. Обзор стихийных гидрометеорологических явлений в районе Никитского ботанического cада // Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада. 2014. Т. 139. С. 79.

  27. Врублевська О.О., Катеруша Г.П. Прикладна кліматологія. Конспект лекцій. Дніпропетровськ: Економіка, 2005. 131 с.

  28. Андрющенко В.К., Саянова В.В., Жученко А.А. Модификация метода определения пролина для выявления засухоустойчивых форм Lycopersicon Tourn // Известия АН Молдавской ССР. Серия биол. и хим. наук. 1981. № 4. С. 55.

  29. Plazonic A., Bucar F., Males Z., Mornar A., Nigovi B., Kujundzij N. Identification and quantification of flavonoids and phenolic acids in burr parsley (Caucalis platycarpos L.), using high-performance liquid chromatography with diode array detection and electrospray ionization mass spectrometry // Molecules. 2009. V. 14. № 7. P. 2466. https://doi.org/10.3390/molecules14072466

  30. Mittler R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance // Trends Plant Sci. 2002. V. 7. P. 405. https://doi.org/10.1016/S1360-1385(02)02312-9

  31. Haratym W., Weryszko-Chmielewska E., Konarska A. Microstructural and histochemical analysis of aboveground organs of Centaurea cyanus used in herbal medicine // Protoplasma. 2020. V. 257. P. 285. https://doi.org/10.1007/s00709-019-01437-4

  32. Зайцева С.М., Калашникова Е.А., Киракосян Р.Н., Берковская И.А., Белевцова А.С., Щербакова А.А. Гистохимическое определение локализации флавоноидов в эпидермальных тканях лекарственных растений Dioscorеa caucasica Lipsky, Taxus canadensis Marsh, Ginkgo biloba, Helianthus annuus L. // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2022. Т. 2. С. 66. https://doi.org/10.36871/vet.zoo.bio.202202009

  33. Korsakova S., Korsakov P. Features development of olive trees during the growing season in the Southern coast of the Crimea // BIO Web Conf. 2021. V. 38: 00060. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213800060

  34. Запрометов М.Н. О функциональной роли фенольных соединений в растениях // Физиология растений. 1992. Т. 39. С. 1197.

  35. Fahimirad S., Karimzadeh G., Ghanati F. Cold-induced changes of antioxidant enzymes activity and lipid peroxidation in two canola (Brassica napus L.) cultivars // J. Plant Physiol. Breed. 2013. V. 3. P. 1.

  36. Olenichenko N.A., Ossipov V.I., Zagoskina N.V. Effect of cold hardening on the phenolic complex of winter wheat leaves // Russ. J. Plant Physiol. 2006. V. 53. P. 495. https://doi.org/10.1134/S1021443706040108

  37. Janas K.M., Cvikrova M., Palagiewicz A., Szafranska K., Posmyk M.M. Constitutive elevated accumulation of phenylpropanoids in soybean roots at low temperature // Plant Sci. 2002. V. 163. P. 369. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(02)00136-X

  38. Корсакова С.П., Корсаков П.Б. Динамика временных границ климатических сезонов на Южном берегу Крыма в условиях изменения климата // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2018. № 127. С. 100. https://doi.org/10.25684/NBG.boolt.127.2018.15

  39. Lopez-Bernal A., Garcia-Tejera O., Testi L., Orgaz F., Villalobos F. Studying and modelling winter dormancy in olive trees // Agric. For. Meteorol. 2020. V. 280: 107776.https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2019.107776

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физиология растений

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал