Изменение содержания полифенолов в растениях ячменя на стрессовых почвенных фонах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

С целью оценки стрессоустойчивости генотипов изучали влияние почвенных стрессоров на содержание полифенольных веществ в зерне, соломе, корнях ячменя (Hordeum vulgare L.) различных сортов с дифференциацией по происхождению (отечественная и зарубежная селекция) и способам получения (гибридизация и клеточная селекция). Растения выращивали в вегетационных сосудах с дерново-подзолистой почвой в естественных условиях до созревания семян. Схема опыта включала следующие варианты: избыточное содержание кадмия (Cd2+ 6,4 мг/кг); повышенная кислотность (рНКCl=4,8); смоделированная засуха в межфазный период выход в трубку - колошение; без стрессовой нагрузки при рНКCl=6,5 (контроль). Содержание полифенолов в пересчете на галловую кислоту определяли спектрофотометрическим методом. Суммарное накопление полифенолов в зерне в условиях засухи (9,18…11,13 мг/г) и в присутствии избытка Cd2+ в почве (9,07…9,10 мг/г) превосходило величину этого показателя в контроле на 2,5…14,8 % и 2,8…8,5 % соответственно. На кислой почве количество полифенолов в зерне достоверно уменьшалось, по сравнению с контролем, у всех отечественных сортов ячменя, созданных на кислых почвах или на кислых селективных средах in vitro, у Витрум - на 16,1 %, Родник Прикамья - на 11,8 %. У сортов зарубежной селекции (Зазерский 85, Triumph и Tallon) в кислых условиях величина этого показателя наоборот возрастала на 2,2…4,8 %. Большая часть полифенолов находилась в связанном состоянии. Их свободная фракция распределялась по органам (% от об общего количества в растении) следующим образом: солома (41,4…49,1) > корни (32,4…42,5) > зерно (15,6…22,6). Среди изучаемых стрессоров повышенная кислотность в большей степени способствовала увеличению накопления свободных полифенолов, относительно контроля, в первую очередь в корнях: у сортов и регенерантов селекции Федерального аграрного научного центра Северо-Востока - на 19,0 %; зарубежной селекции - на 35,7 %.

Об авторах

О. Н. Шуплецова

Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого

Email: olga.shuplecova@mail.ru
610007, Киров, ул. Ленина, 166 а

Е. В. Товстик

Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого

610007, Киров, ул. Ленина, 166 а

И. Н. Щенникова

Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого

610007, Киров, ул. Ленина, 166 а

Список литературы

  1. Nexus on climate change: Agriculture and possible solution to cope future climate change stresses / A. Shahzad, S. Ullah, A. A. Dar, et al. // Environmental Science and Pollution Research. 2021. Vol. 12. No. 28. P. 14211-14232. doi: 10.1007/s11356-021-12649-8.
  2. Arzani A., Ashraf M. Smart Engineering of Genetic Resources for Enhanced Salinity Tolerance in Crop Plants // Critical Reviews in Plant Sciences. 2016. Vol. 3. No. 35. P. 146-189. doi: 10.1080/07352689.2016.1245056.
  3. Шуплецова О. Н., Щенникова И. Н. Результаты использования клеточных технологий в создании новых сортов ячменя, устойчивых к токсичности алюминия и засухе // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016. Т. 20. № 5. С. 623-628. doi: 10.18699/VJ16.183.
  4. Investigation of phenolic compounds with antioxidant activity in barley and oats affected by variation in growing location / Sh. Rao, A. B. Santhakumar, K. A. Chinkwo, et al. // Cereal Chemistry. 2020. Vol. 4. No. 97. P. 772-782. doi: 10.1002/cche.10291.
  5. Role and regulation of plants phenolics in abiotic stress tolerance: an overview / M. I. Naikoo, M. I. Dar, F. Raghib, et al. // In book: Plant Signaling Molecules. Elsevier (Woodhead Publishing), 2019. Ch. 9. Р. 157-168. doi: 10.1016/B978-0-12-816451-8.00009-5.
  6. Аллагулова Ч. Р., Ласточкина О. В. Снижение уровня окислительного стресса в растениях пшеницы под влиянием эндофитных бактерий в условиях засухи // Экобиотех. 2020. Т. 3. № 2. С. 129-134. doi: 10.31163/2618-964Х-2020-3-2-129-134.
  7. Sirin S., Aslim B. Determination of antioxidant capacity, phenolic acid composition and antiproliferative effect associated with phenylalanine ammonia lyase (PAL) activity in some plants naturally growing under salt stress // Proceedings. 2017. Vol. 1. No. 1. Article 1035. URL: https://www.mdpi.com/2504-3900/1/10/1035 (дата обращения: 01.03.2023). doi: 10.3390/proceedings1101035.
  8. Guo T. R., Zhang G. P., Zhang Y. H. Physiological changes in barley plants under combined toxicity of aluminum, copper and cadmium // Colloids Surf B Biointerfaces. 2007. Vol. 2. No. 57. Р. 182-188. doi: 10.1016/j.colsurfb.2007.01.013.
  9. Functional Properties of Polyphenols in Grains and Effects of Physicochemical Processing on Polyphenols / S. Tian, Y. Sun, Z. Chen, et al. // Journal of Food Quality. 2019. Article 2793973. URL: https://www.hindawi.com/journals/jfq/2019/2793973/ (дата обращения: 01.03.2023). doi: 10.1155/2019/2793973.
  10. Рихтер А. А., Горина В. М. Полифенолы тканей плодов косточковых культур в профилактике некоторых заболеваний человека // Плодоводство. 2018. Т. 30(1). С. 273-283.
  11. Журлова Е. Д., Бондаренко А. В., Базильский Д. А. и др. Содержание свободных и связанных полифенолов злаковых и бобовых культур // Grain Products and Mixed Fodder's. 2017. Vol. 17. No. 2. P. 14-18.
  12. Influence of Abiotic Stress Factors on the Antioxidant Properties and Polyphenols Profile Composition of Green Barley (Hordeum vulgare L.) / P. L. Kowalczewski, D. Radzikowska, E. Ivanisova, et al. // International Journal of Molecular Sciences. 2020. Vol. 21. No. 2. Article 397. URL: https://www.mdpi.com/1422-0067/21/2/397 (дата обращения: 01.06.2023). doi: 10.3390/ijms21020397.
  13. Study of resistance of spring barley genotypes to zinc and cadmium / R. A. Alybaeva, U. A. Shilmanova, Z. A. Inelova, et al. // Eurasian Journal of Ecology. 2019. V. 59. No. 2. P. 60-68. doi: 10.26577/EJE.2019.v59.i2.05.
  14. Kiani R., Arzani A., Maibod S. A. M. M. Polyphenols, Flavonoids, and Antioxidant Activity Involved in Salt Tolerance in Wheat, Aegilops cylindrica and Their Amphidiploids // Frontiers in Plant Science. 2021. Vol. 12. URL https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.646221/full (дата обращения: 01.06.2023). doi: 10.3389/fpls.2021.646221.
  15. Effects of sprouting and salt stress on polyphenol composition and antiradical activity of einkorn, emmer and durum wheat / F. Stagnari, A. Galieni, S. D'egidio, et al. // Italian Journal of Agronomy. 2018. Vol. 4. No. 11. doi: 10.4081/ija.2017.848.
  16. Effect of the time and temperature of germination on the phenolic compounds of Triticum aestivum, L. and Panicum miliaceum, L. / D. Ceccaroni, V. Alfeo, E. Bravi, et al. // Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie. 2020. Vol. 8. No. 127. Article 109396. URL: https://www.agronomy.it/index.php/agro/article/view/848 (дата обращения: 01.06.2023). doi: 10.1016/j.lwt.2020.109396.
  17. Supplemental Effects of Biochar and Foliar Application of Ascorbic Acid on Physio-Biochemical Attributes of Barley (Hordeum vulgare L.) under Cadmium-Contaminated Soil / S. Yaseen, S. F. Amjad, N. Mansoora, et al. // Sustainability. 2021. Vol. 13. No. 16. Article 9128. URL: https://www.mdpi.com/2071-1050/13/16/9128 (дата обращения: 01.06.2023). doi: 10.3390/su13169128.
  18. Identification of the gene network modules highly associated with the synthesis of phenolics compounds in barley by transcriptome and metabolome analysis / Z. Han, M. Ahsan, M. F. Adil, et al. // Food Chemistry. 2020. Vol. 323. Article 126862. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030881462030724X?via%3Dihub (дата обращения: 01.06.2023). doi: 10.1016/j.foodchem.2020.126862.
  19. Проблемы деградации и восстановления продуктивности земель сельскохозяйственного назначения в России / под ред. А. В. Гордеева, Г. А. Романенко. М.: Росинформагротех, 2008. 67 с.
  20. Cadmium pollution from phosphate fertilizers in arable soils and crops: an overview / A. G. Nino-Savala, Z. Zhuang, X. Ma, et al. // Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2019. Vol. 6. No. 4. P. 419-430. doi: 10.15302/J-FASE-2019273.
  21. Селюкова С. В. Тяжелые металлы в агроценозах // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 8. С. 85-93. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10815.
  22. Термодинамическое состояние кадмия и свинца в почвах каштаново-солонцового комплекса / А. П. Ендовицкий, В. П. Калиниченко, В. Б. Ильин и др. // Агрохимия. 2008. № 9. С. 59-65.
  23. Фазлыева А. С., Даукаев Р. А., Каримов Д. О. Влияние кадмия на здоровье населения и способы профилактики его токсических эффектов // Медицина труда и экология человека. 2022. № 1 (29). С. 220-235. doi: 10.24411/2411-3794-2022-10115.
  24. Шеромов А. М., Товстик Е. В., Шуплецова О. Н. Валидация методики определения полифенолов в зерне ячменя // Съезд общества физиологов растений России "Биология растений в эпоху глобальных изменений климата: тезисы докладов. Уфа: УИБ УФИЦ РАН, 2023. С. 395.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».