vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2020-4-37-43vir-nw-806Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESБиологически активные вещества надземной части гемиэфемероидных луков (Allium L.)Bioactive compounds in the aboveground part of hemiephemeroid onions (Allium L.)ФоминаТ. И.FominaT. I.

630090 г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101

101 Zolotodolinskaya St., Novosibirsk 630090

fomina-ti@yandex.ruКукушкинаТ. А.KukushkinaT. A.

630090 г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101

101 Zolotodolinskaya St., Novosibirsk 630090

Центральный сибирский ботанический сад СО РАНРоссияCentral Siberian Botanical Garden, Siberian Branch of the RASRussian Federation20202712202018143743Copyright © Фомина Т.И., Кукушкина Т.А., 20202020Фомина Т.И., Кукушкина Т.А.Fomina T.I., Kukushkina T.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/806Актуальность

Актуальность. Представители рода Allium L. – ценные пищевые и лекарственные растения, издавна используемые для питания и поддержания здоровья человека. Современными исследованиями доказана их высокая биологическая активность. Ранее нами изучен биохимический состав надземных органов ряда дикорастущих видов лука в фазе потребительской спелости. Показано, что содержание вторичных метаболитов выше у гемиэфемероидов A. aflatunense B. Fedtsch., A. microdictyon Prokh. и A. rosenbachianum Regel. Цель настоящей работы заключалась в определении содержания групп биологически активных веществ в зеленой массе гемиэфемероидных видов Allium в фазе цветения.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследовали свежесобранное сырье – листья и цветочные стрелки. Содержание сухих веществ определяли высушиванием 1 г сырья при 100– 105°C до постоянной массы. Количество фенольных соединений, пектиновых веществ, общих сахаров и каротиноидов определяли спектрофотометрически на приборах СФ-56 (Россия) и СФ Agilent 8453 (США), аскорбиновой кислоты – титриметрическим методом. За результат принимали среднее значение из трех параллельных определений по каждому показателю, рассчитанному (кроме аскорбиновой кислоты) на абсолютно сухую массу сырья.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Установлено, что зеленая масса исследованных видов Allium содержит: 8,2–16,2% сухих веществ; 4,5–12,0% фенольных соединений (катехинов, флавонолов, танинов); 6,9–32,4% общих сахаров; 9,5–12,6% пектиновых веществ (пектинов и протопектинов); 20,8–102,5 мг% каротиноидов, а также 38,0–197,7 мг% аскорбиновой кислоты (на сырую массу). Значительный диапазон варьирования количества вторичных метаболитов обусловлен видовыми особенностями и влиянием погодных условий вегетационного периода. При этом у A. microdictyon выше содержание сухих веществ, флавонолов и танинов, у A. aflatunense и A. rosenbachianum – аскорбиновой кислоты и сахаров. Полученные данные указывают на перспективы дикорастущих видов Allium как источника различных биологически активных соединений. 

Background

Background. Representatives of the genus Allium L. are valuable food and medicinal plants that have long been used for nutrition and human health. Modern research has proved their high biological activity. Earlier, we investigated the aboveground organs of a number of wild onion species in the consumer ripeness phase. Higher content of secondary metabolites has been observed in the hemiephemeroid species A. aflatunense B. Fedtsch., A. microdictyon Prokh., and A. rosenbachianum Regel. The aim of this work was to determine the content of bioactive compounds in the green biomass of Allium species during flowering.

Materials and methods

Materials and methods. We studied the freshly harvested raw materials – leaves and flower scapes. Dry matter content was measured by drying 1 g of raw material at 100–105°C to constant weight. The amounts of phenolic compounds, pectic substances, total sugars and carotenoids were assessed spectrophotometrically using the SF-56 (Russia) and SF Agilent 8453 (USA) instruments, and ascorbic acid was measured by the titrimetric method. The result was taken as an average of three measurements for each indicator calculated on absolute dry weight of raw material (except ascorbic acid).

Results and conclusions

Results and conclusions. The green biomass of Allium species was found to contain 8,2–16,2% of dry matter; 4,5–12,0% of phenolics (catechins, flavonols and tannins); 6,9–32,4% of total sugars; 9,5–12,6% of pectic compounds (pectins and protopectins); 20,8–102,5 mg% of carotenoids, and 38,0–197,7 mg% of ascorbic acid (wet weight). A significant range of variation in the content of secondary metabolites was due to the species’ characteristics and weather conditions of the growing season. A. microdictyon had a higher content of dry matter, flavonols and tannins, whereas A. aflatunense and A. rosenbachianum were rich in ascorbic acid and sugars. The findings testify to the prospects of using Allium spp. as a source of bioactive compounds. 

лукизеленая массацветениефенольные соединениясахаравитаминыпектиновые веществаonionsgreen biomassfloweringphenolicssugarsvitaminspectic compoundsРабота выполнена в рамках государственного задания № 0312-2016-0003 по проекту «Выявление путей адаптации растений к контрастным условиям обитания на популяционном и организменном уровнях». При подготовке статьи использовались материалы Биоресурсной научной коллекции ЦСБС СО РАН, УНУ «Коллекции живых растений в открытом и закрытом грунте», USU 440534.The work was implemented within the framework of State Task No. 0312-2016-0003 under the Project “Identifying ways of plant adaptation to contrasting habitat conditions at the population and organism levels”. In preparing the article, the materials of the Bioresource Scientific Collection of the Central Siberian Botanical Garden, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, USU “Collections of Live Plants in Open and Protected Ground”, USU 440534, were used.ReferencesБеликов В.В., Шрайбер М.С. Методы анализа флавоноидных соединений. Фармация. 1970;(1):66-72).Belikov V.V., Shrayber M.S. Methods of analysis of flavonoid compounds (Metody analiza flavonoidnykh soyedineniy). Pharmacy. 1970;(1):66-72. [in Russian]Черемушкина В.А., Днепровский Ю.М., Гранкина В.П., Судобина В.П. Корневищные луки Северной Азии: Биология, экология, интродукция. Новосибирск: Наука; 1992.Benkeblia N. Phenolic compounds of Allium species. Bioscience. 2007;1(3):135-140. Cheremushkina V.A., Dneprovsky Yu.M., Grankina V.P., Sudobina V.P. Rhizome onions of North Asia: Biology, ecology, introduction (Kornevishchnye luki Severnoy Azii: Biologiya, ekologiya, introduktsiya). Novosibirsk: Nauka; 1992. [in Russian]Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. Ленинград: Агропромиздат; 1987.Ermakov A.I. (ed.). Methods of biochemical research on plants (Metody biokhimicheskogo issledovaniya rasteniy). Leningrad: Agropromizdat; 1987. [in Russian]Федосеева Л.М. Изучение дубильных веществ подземных и надземных вегетативных органов бадана толстолистного (Bergenia crassifolia (L.) Fitsch.), произрастающего на Алтае. Химия растительного сырья. 2005;(2):45-50.Fedoseeva L.M. An assay of tannic substances in underground and aboveground vegetative organs of leather bergenia (Bergenia crassifolia (L.) Fitsch) native of Altai (Izucheniye dubilnykh veshchestv podzemnykh i nadzemnykh vegetativnykh organov badana tolstolistogo (Bergenia crassifolia (L.) Fitsch), proizrastayushchego na Altaye). Chemistry of Plant Raw Materials. 2005;(2):45-50. [in Russian]Фомина Т.И., Кукушкина Т.А. Содержание биологически активных веществ в надземной части некоторых видов лука (Allium L.). Химия растительного сырья. 2019;(3):177- 184. DOI: 10.14258/jcprm.2019034842Fomina T.I., Kukushkina T.A. Content of biologically active substances in the aboveground part of some onion species (Allium L.). Chemistry of Plant Raw Materials. 2019;(3):177-184. [in Russian] DOI: 10.14258/jcprm.2019034842Golubev F.V., Golubkina N.A., Gorbunov Yu.N. Mineral composition of wild onions and their nutritional value. Applied Biochemistry and Microbiology. 2003a;39(5):532-535. DOI: 10.1023/A:1025465106772Golubev F.V., Golubkina N.A., Gorbunov Yu.N. Mineral composition of wild onions and their nutritional value. Applied Biochemistry and Microbiology. 2003a;39(5):532-535. DOI: 10.1023/A:1025465106772Голубев Ф.В., Горбунов Ю.Н., Сафронова Л.М. Динамика накопления сахаров у некоторых видов рода Allium в Подмосковье. Бюллетень Главного ботанического сада. 2003б;(185):184-188.Golubev F.V., Gorbunov Yu.N., Safronova L.M. Dynamics of sugar accumulation in some species of the genus Allium within the area of Moscow Province (Dinamika nakopleniya sakharov u nekotorykh vidov roda Allium v Podmoskovye). Bulletin Main Botanical Garden. 2003b;(185):184-188. [in Russian]Голубкина Н.А., Сирота С.М., Пивоваров В.Ф., Яшин А.Я., Яшин Я.И. Биологически активные соединения овощей. Москва: ВНИИССОК; 2010.Golubkina N.A., Sirota S.M., Pivovarov V.F., Yashin A. Ya., Yashin Ya.I. Bioactive compounds in vegetables (Biologicheski aktivnye soyedineniya ovoshchey). Moscow: VNIISSOK; 2010. [in Russian]Ишанкулова Б.А., Халилова Ш.Н. Значение лука Розенбаха (сиехалаф) и лука гигантского Регеля (мохдил) в укреплении здоровья населения. Вестник Авиценны. 2017;19(1):109-112. DOI: 10.25005/2074-0581-2017-19-1-109-112Ishankulova B.A., Halilova Sh.N. Significance of the Allium rosenbachianum (Siyohalaf) and the Allium giant [giganteum1 ] Regel (Mokhdil) in improving population health. Avicenna Bulletin. 2017;19(1):109-112. [in Russian]. DOI: 10.25005/2074-0581-2017-19-1-109-112Иванова М.И., Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Бухарова А.Р., Кашлева А.И., Середин Т.М. и др. Биохимический состав листьев видов Allium L. в условиях Московской области. Достижения науки и техники АПК. 2019;33(5):47-50. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10511Ivanova M.I., Bukharov A.F., Baleev D.N., Bukharova A.R., Kashleva A.I., Seredin T.M. et al. The biochemical composition of Allium L. leaves under the environmental conditions of the Moscow region. Achievements of Science and Technology of AIC. 2019;33(5):47-50. [in Russian] DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10511Казакова А.А. Лук. В кн.: Культурная флора СССР. Т. 1 / под ред. П.М. Жуковского, О.Н. Коровиной. Ленинград; 1978.Kazakova A.A. Allium. In: P.M. Zhukovsky, O.N. Korovina (eds). Flora of cultivated plants. Vol. 10. Leningrad; 1978. [in Russian]Кривенцов В.И. Бескарбазольный метод количественного спектрофотометрического определения пектиновых веществ. Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 1989;(109):128-137.Kriventsov V.I. Noncarbazole method of quantitative spectrophotometric determination of pectic substances (Beskarbazolny metod kolichestvennogo spektrofotometricheskogo opredeleniya pektinovykh veshchestv). Bulletin of the State Nikita Botanical Gardens. 1989;(109):128-137. [in Russian]Кукушкина Т.А., Зыков А.А., Обухова Л.А. Манжетка обыкновенная (Alchemilla vulgaris L.) как источник лекарственных средств: Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов природного происхождения. В кн.: Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов природного происхождения. Материалы VII Международного съезда Фитофарм-2003, Санкт-Петербург, 03–05 июля 2003 г. / под ред. В.Г. Макарова. Санкт-Петербург: Фитофарм; 2003. С.64-69.Kukushkina T.A., Zykov A.A., Obukhova L.A. Lady’s mantle (Alchemilla vulgaris L.) as a source of the medicinal preparations. In: V.G. Makarov (ed.). Actual problems of creation of new medicinal preparations of natural origin. Proceedings of the 7th International Congress Phytopharm-2003; July 3–5, 2003, St. Petersburg. St. Petersburg: Phytopharm; 2003. p.64-69. [in Russian]Lanzotti V. Bioactive saponins from Allium and Aster plants. Phytochemistry Reviews. 2005;4(2):95-110. DOI: 10.1007/s11101-005-1254-1Lanzotti V. Bioactive saponins from Allium and Aster plants. Phytochemistry Reviews. 2005;4(2):95-110. DOI: 10.1007/s11101-005-1254-1Лудилов В.А., Иванова М.И. Редкие и малораспространенные овощные культуры (биология, выращивание, семеноводство): производственно-практическое издание. Москва: Росинформагротех; 2009.Ludilov V.A., Ivanova M.I. Rare and underutilized vegetable crops (biology, cultivation, seed production): production and practice oriented publication (Redkiye i malorasprostranennye ovoshchnye kultury (biologiya, vyrashchivaniye, semenovodstvo): proizvodstvennoprakticheskoye izdaniye). Moscow: Rosinformagrotekh; 2009. [in Russian]Минаева В.Г. Флавоноиды в онтогенезе растений и их практическое использование. Новосибирск: Наука; 1978.Minaeva V.G. Flavonoids in plant ontogenesis and their practical use (Flavonoidy v ontogeneze rasteniy i ikh prakticheskoye ispolzovaniye). Novosibirsk: Nauka; 1978. [in Russian]Moriarty R.M., Naithani R., Surve B. Organosulfur compounds in cancer chemoprevention. MiniReviews in Medical Chemistry. 2007;7(8):827-838. DOI: 10.2174/138955707781387939Moriarty R.M., Naithani R., Surve B. Organosulfur compounds in cancer chemoprevention. MiniReviews in Medical Chemistry. 2007;7(8):827-838. DOI: 10.2174/138955707781387939Оводов Ю.С. Современные представления о пектиновых веществах. Биоорганическая химия. 2009;35(3):293-310. DOI: 10.1134/S1068162009030017Ovodov Yu.S. Current views on pectin substances. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2009;35(3):293-310. [in Russian] (Оводов Ю.С. Современные представления о пектиновых веществах. Биоорганическая химия. 2009;35(3):293-310). DOI: 10.1134/S1068162009030017Пережогина В.В., Кривченко В.И., Соловьева А.Е., Шумилина В.В., Погромский Ю.В. Изучение и поддержание в живом виде мировой коллекции лука и чеснока: методические указания. Санкт-Петербург: ВИР; 2005.Perezhogina V.V., Krivchenko V.I., Solovyeva A.E., Shu milina V.V., Pogromsky Yu.V. Studying and keeping alive the world collection of onions and garlic: guidelines (Izucheniye i podderzhaniye v zhivom vide mirovoy kollektsii luka i chesnoka: metodicheskiye ukazaniya). St. Petersburg: VIR; 2005. [in Russian]Rose P., Whiteman M., Moore P.K., Zhu Y.Z. Bioactive S-alk(en)yl cysteine sulfoxide metabolites in the genus Allium: the chemistry of potential therapeutic agents. Natural Product Reports. 2005;22(3):351-368. DOI: 10.1039/b417639cRose P., Whiteman M., Moore P.K., Zhu Y.Z. Bioactive S-alk(en)yl cysteine sulfoxide metabolites in the genus Allium: the chemistry of potential therapeutic agents. Natural Product Reports. 2005;22(3):351-368. DOI: 10.1039/b417639cСередин Т.М., Агафонов А.Ф., Герасимова Л.И. Биоразнообразие луковых культур: лук афлатунский (Allium aflatunense B. Fedtsch.), элементный состав. Овощи России. 2016;(2):72-73. DOI: 10.18619/2072-9146-2016-2-72-73Seredin T.M., Agafonov A.F., Gerasimova L.I. Biodiversity of onion crops: Aflatunskiy onion (Allium aflatunense B. Fedtsch.), composition of elements. Vegetable Crops of Russia. 2016;(2):72-73. [in Russian] DOI: 10.18619/2072-9146-2016-2-72-73Ширшова Т.И., Бешлей И.В., Матистов Н.В. Представители рода Allium как перспективный источник биологически активных веществ и микронутриентов. Вестник Института биологии Коми НЦ УрО РАН. 2011;10-11:15-21.Shirshova T.I., Beshley I.V., Matistov N.V. Representatives of Allium genus as a perspective source of biologically active substances and micronutrients. Vestnik Instituta biologii Komi NC UrO RAN = Bulletin of the Biology Institute of the Komi Scientific Center, Ural Branch of the RAS. 2011;10- 11:15-21. [in Russian]Тухватуллина Л.А., Абрамова Л.М. Биохимический состав листьев у дикорастущих видов лука в Республике Башкортостан. Сельскохозяйственная биология. 2012;(3):109-113. DOI: 10.15389/agrobiology.2012.3.109rusTukhvatullina L.A., Abramova L.M. Leaves biochemical composition in wild species of onion in Republic of Bashkortostan. Agricultural Biology. 2012;(3):109- 113. [in Russian] DOI: 10.15389/agrobiology.2012.3.109rus

The authors declare that there are no conflicts of interest present.