СЕЗОННА ДИНАМІКА ВМІСТУ ФЛАВОНОЇДІВ У ЛИСТКАХ РОСЛИН ЧОРНОЇ СМОРОДИНИ (RIBES NIGRUM L.) ОТРИМАНИХ РІЗНИМИ СПОСОБАМИ РОЗМНОЖЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2025.01.015Ключові слова:
Ribes nigrum L., флавоноїди, флаваноли, рутин, in vitroАнотація
У роботі представлено результати досліджень за виявлення сезонної динаміки флавоноїдів у листках смородини чорної сортів Радужна та Прем’єра отриманих різними способами розмноження. Показано особливості синтезу та накопичення флавоноїдів в листках смородини чорної протягом вегетаційного періоду. Виявлено динаміку синтезу флавоноїдів за різних способів розмноження. Встановлено, що найбільша кількість флавоноїдів синтезується на початкових стадіях вегетації. Доведено, що залежність біохімічного складу вторинних метаболітів від способу розмноження рослин значно краще виражена на стадії плодоношення. Встановлено, що при розмноженні рослин сорту Радужна за використання технології in vitro на початок квітування вміст рутину в листках, порівняно з вегетативно розмноженими рослинами, підвищувався у 1,4-1,7 раз. У рослин сорту Прем’єра дана розбіжність збільшувалась у понад 2 рази.
Підтверджено, що у досліджуваних сортів чорної смородини синтез метаболітів фенольної природи близько пов’язаний з іншими біохімічними процесами, що регулюють важливі фізіологічні функції, зокрема відповідальні за ріст та розвиток рослин. Таким чином, технологія in vitro супроводжується суттєвими біохімічними та фізіологічними трансформаціями рослин-регенерантів, що зберігаються протягом тривалого періоду, як і після адаптації, так і в умовах відкритого ґрунту; підтримують збалансованість і стабільність рівня нагромадження біологічно активних речовин, які відіграють одну з ключових ролей при формування системної стійкості рослин.
Посилання
1. Divekar PA, Narayana S, Divekar BA, et al. Plant Secondary Metabolites as Defense Tools against Herbivores for Sustainable Crop Protection. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(5):2690. https://doi.org/10.3390/ijms23052690
2. Dixon RA, Paiva NL. Stress-Induced Phenylpropanoid Metabolism. The Plant Cell. 1995;7(7):1085-1097. https://doi.org/10.1105/tpc.7.7.1085
3. Dixon RA, Steele CL. Flavonoids and isoflavonoids – a gold mine for metabolic engineering. Trends in Plant Science. 1999;4(10):394-400. https://doi.org/10.1016/s1360-1385(99)01471-5
4. Donno D, Beccaro G, Mellano M, Cerutti A, Bounous G. Medicinal plants, chemical composition and quality: may blackcurrant buds and blackberry sprouts be a new polyphenol source for herbal preparations? Journal of Applied Botany and Food Quality. 2013;86:79-89. https://doi.org/10.5073/JABFQ.2013.086.012
5. Falcone Ferreyra ML, Rius SP, Casati P. Flavonoids: biosynthesis, biological functions, and biotechnological applications. Frontiers in Plant Science. 2012;3. https://doi.org/10.3389/fpls.2012.00222
6. Forkmann G, Martens S. Metabolic engineering and applications of flavonoids. Current Opinion in Biotechnology. 2001;12(2):155-160. https://doi.org/10.1016/s0958-1669(00)00192-0
7. Grotewold E. The Science of Flavonoids. Springer; 2006.
8. Jan R, Asaf S, Numan M, Lubna, Kim KM. Plant Secondary Metabolite Biosynthesis and Transcriptional Regulation in Response to Biotic and Abiotic Stress Conditions. Agronomy. 2021;11(5):968. https://doi.org/10.3390/agronomy11050968
9. Khare S, Singh NB, Singh A, et al. Plant secondary metabolites synthesis and their regulations under biotic and abiotic constraint Journal of Plant Biology. 2020;63(3):203-216. https://doi.org/10.1007/s12374-020-09245-7
10. Keller RB. Flavonoids: Biosynthesis, Biological Effects and Dietary Sources. Nova Science Publishers; 2009.
11. Krüger E., Dietrich H, Hey M, Patz CD. Effects of cultivar, yield, berry weight, temperature and ripening stage on bioactive compounds of black currants. Journal of applied botany and food quality. 2012;84(1):40-40.
12. Likhanov A, Klyachenko O, Subin O, Prysiazhniuk L, Melnychuk M. Influence of Quercetin-Ferrum Complex on the Biochemical Profile of Berry Crops In Vitro. Ecological Engineering & Environmental Technology. 2023;24(5):111-116. https://doi.org/10.12912/27197050/164732
13. Liu P, Kallio H, Yang B. Flavonol glycosides and other phenolic compounds in buds and leaves of different varieties of black currant (Ribes nigrum L.) and changes during growing season. Food Chemistry. 2014; 160: 180-189. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.03.056
14. Mandal SM, Chakraborty D, Dey S. Phenolic acids act as signaling molecules in plant-microbe symbioses. Plant Signaling & Behavior. 2010;5(4):359-368. https://doi.org/10.4161/psb.5.4.10871
15. Martz F, Jaakola L, Julkunen-Tiitto R, Stark S. Phenolic Composition and Antioxidant Capacity of Bilberry (Vaccinium myrtillus) Leaves in Northern Europe Following Foliar Development and Along Environmental Gradients. Journal of Chemical Ecology. 2010;36(9):1017-1028. https://doi.org/10.1007/s10886-010-9836-9
16. Mikkonen T, Kaisu Määttä, Hukkanen A, et al. Flavonol Content Varies among Black Currant Cultivars. J Agric Food Chem. 2001;49(7):3274-3277. https://doi.org/10.1021/jf0010228
17. Ohama N, Sato H, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K. Transcriptional Regulatory Network of Plant Heat Stress Response. Trends in Plant Science. 2017;22(1):53-65. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.08.015
18. Qaderi MM, Martel AB, Strugnell CA. Environmental Factors Regulate Plant Secondary Metabolites. Plants. 2023;12(3):447. https://doi.org/10.3390/plants12030447
19. Riipi M, Vladimir Ossipov, Lempa K, et al. Seasonal changes in birch leaf chemistry: are there trade-offs between leaf growth and accumulation of phenolics? Oecologia. 2002;130(3):380-390. https://doi.org/10.1007/s00442-001-0826-z
20. Soni U, Brar S, Gauttam VK. Effect of seasonal variation on secondary metabolites of medicinal plants. International Journal of Pharmaceutical Sciences And Research. 2015;6(10). https://doi.org/10.13040/ijpsr.0975-8232.6(9).3654-62
21. Staszowska-Karkut M, Chilczuk B, Małgorzata Materska, Kontek R, Marciniak B. Phenolic Compounds in Fractionated Blackcurrant Leaf Extracts in Relation to the Biological Activity of the Extracts. Molecules. 2023;28(22):7459-7459. https://doi.org/10.3390/molecules28227459
22. Tabart J, Kevers C, Pincemail J, Defraigne JO, Dommes J. Antioxidant Capacity of Black Currant Varies with Organ, Season, and Cultivar. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006;54(17):6271-6276. https://doi.org/10.1021/jf061112y
23. Vagiri M, Conner SD, Stewart D, et al. Phenolic compounds in blackcurrant (Ribes nigrum L.) leaves relative to leaf position and harvest date. Food Chemistry. 2015;172:135-142. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.041
24. Vagiri M, Ekholm A, Johansson E, Andersson SC, Rumpunen K. Major phenolic compounds in black currant (Ribes nigrum L.) buds: Variation due to genotype, ontogenetic stage and location. LWT - Food Science and Technology. 2015;63(2):1274-1280. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.04.006
25. Williams RJ, Spencer JPE, Rice-Evans C. Flavonoids: antioxidants or signalling molecules? Free Radical Biology and Medicine. 2004;36(7):838-849. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2004.01.001
26. Wink M. Evolution of secondary metabolites from an ecological and molecular phylogenetic perspective. Phytochemistry. 2003;64(1):3-19. https://doi.org/10.1016/s0031-9422(03)00300-5
27. Yang L, Wen KS, Ruan X, Zhao YX, Wei F, Wang Q. Response of Plant Secondary Metabolites to Environmental Factors. Molecules. 2018;23(4):762. https://doi.org/10.3390/molecules23040762
28. Ye LS, Mu HF, Wang BL. Advances in flavonoid bioactivity in chronic diseases and bioavailability: transporters and enzymes. Journal of Asian Natural Products Research. 2025:1-29. https://doi.org/10.1080/10286020.2025.2493925
29. Zheng J, Yang B, Tuomasjukka S, Ou S, Kallio H. Effects of Latitude and Weather Conditions on Contents of Sugars, Fruit Acids, and Ascorbic Acid in Black Currant (Ribes nigrum L.) Juice. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2009;57(7):2977-2987. https://doi.org/10.1021/jf8034513
30. Zheng J, Yang B, Ville Ruusunen, et al. Compositional Differences of Phenolic Compounds between Black Currant (Ribes nigrum L.) Cultivars and Their Response to Latitude and Weather Conditions. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012;60(26):6581-6593. https://doi.org/10.1021/jf3012739
