Редкое растение Центральной Якутии Polygala sibirica L.: фитохимический профиль и получение морфогенной культуры in vitro
- Авторы: Охлопкова Ж.М.1, Разгонова М.П.2,3, Кучарова Е.В.1, Егорова П.С.4, Голохваст К.С.2,5,6
-
Учреждения:
- Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова
- Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР)
- Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Дальневосточный федеральный университет, Передовая инженерная школа Институт биотехнологий, биоинженерии и пищевых систем
- Институт биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук
- Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук
- Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Национальный исследовательский Томский государственный университет, Национально-образовательный центр Передовая инженерная школа Агробиотек
- Выпуск: Том 70, № 7 (2023)
- Страницы: 836-845
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0015-3303/article/view/233790
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0015330323600973
- EDN: https://elibrary.ru/BESXUH
- ID: 233790
Цитировать
Аннотация
Polygala sibirica L. (истод сибирский) – редкий и исчезающий вид растения, который занесен в Красную книгу Республики Саха (Якутия) по категории “3 в” как вид, имеющий узкую экологическую приуроченность к выходам известняковых горных пород. Впервые исследован фитохимический профиль надземной фитомассы истода сибирского, произрастающего в Центральной Якутии, и выполнена индукция культуры in vitro. Методами ВЭЖХ-МС/МС и тандемной масс-спектрометрии в метанольных экстрактах надземной фитомассы истода сибирского предположительно идентифицировано 74 соединения, из них 40 соединений идентифицировано впервые в пределах рода Polygala L., в том числе 22 полифенольных соединения, включая флавоны (изоформононетин, сирингетин, апигенин 7-О-глюкозид и др.), флавонолы (гербацетин, мирицетин и др.), флаван-3-олы (афзелехин, эпикатехин и др.), флаваноны (гесперитин, эриоцитрин), фенольная кислота и антоцианы. Получена первичная каллусная культура истода сибирского на основе листовых эксплантов интактных растений с изучением динамики роста сырой и сухой биомассы клеток. На основе каллусной ткани инициирован непрямой морфогенез с обильным побегообразованием. Таким образом, заложена основа для последующего размножения редкого растения P. sibirica с целью реинтродукции в условиях Якутского ботанического сада.
Об авторах
Ж. М. Охлопкова
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образованияСеверо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова
Email: zhm.okhlopkova@s-vfu.ru
Россия, Якутск
М. П. Разгонова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР); Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образованияДальневосточный федеральный университет, Передовая инженерная школа Институт биотехнологий,
биоинженерии и пищевых систем
Email: zhm.okhlopkova@s-vfu.ru
Россия, Санкт-Петербург; Россия, Владивосток
Е. В. Кучарова
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образованияСеверо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова
Email: zhm.okhlopkova@s-vfu.ru
Россия, Якутск
П. С. Егорова
Институт биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук
Email: zhm.okhlopkova@s-vfu.ru
Россия, Якутск
К. С. Голохваст
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР); Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образованияНациональный исследовательский Томский государственный университет, Национально-образовательный центр
Передовая инженерная школа Агробиотек
Автор, ответственный за переписку.
Email: zhm.okhlopkova@s-vfu.ru
Россия, Санкт-Петербург; Россия, Краснообск; Россия, Томск
Список литературы
- Красная книга Республики Саха (Якутия). Т.1: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и грибов / Отв. ред. Н.С. Данилова. Москва: Реарт, 2017. 412 с.
- Егорова А.А. Сосудистые растения Юго-Западной Якутии. Новосибирск: Наука, 2013. 203 с.
- Chen S.K., Li H., Chen B.Y. Flora of China. Beijing, China: Science Press, 1997. 195 p.
- Wu Z.Y., Li X.W. Yunnan Plant Annals. Beijing, China: Science Press, 1983. 287 p.
- Luo X.R. Practical color atlas of Chinese herbal medicine. Guangzhou, China: Guangdong Science and Technology Press, 1995. 16 p.
- Yu H.Z., Wu H. Studies on anti-snake venom activity of ethanol extract from Polygala sibirica L. var megalopha Fr. // Chin. J. Ethnomed. Ethnopharm. 2008. V. 17. P. 3.
- Wei Y.J., Zhou Q.J., Huang S.Y., Zhou J., Zhang J.M., Wan Y., Wu H. Extraction and purification of Polygala sibirica L. var megalopha Fr. Polysaccharides // J. Jiangsu Norm. Univ. Nat. Sci. Ed. 2014. V. 31. P. 60.
- Wan Y., Yu H.Z., Ye L., Zhang F.R., Wu H. Flavonol and xanthone derivatives from Polygala sibirica L. var megalopha Fr. // J. Southwest. Univ. 2006. V. 7. P. 51.
- Минаева В.Г. Лекарственные растения Сибири. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1991. 431 с.
- Макаров А.А. Лекарственные растения Якутии. Якутск: Бичик, 2001. 127 с.
- Борисова С.З. Степи Центральной Якутии: интродукционный очерк. Новосибирск: Наука, 2008. 96 с.
- Данилова Н.С. Результаты интродукции редких и эндемичных растений Якутии в Якутском ботаническом саду // Наука и образование. 2017. № 1. С. 97.
- Iapichino G. Improved micropropagation in Polygala myrtifolia // In vitro cellular and developmental biology – Plant. 2004. V. 40(1). P. 86. https://doi.org/10.1079/IVP2003478
- Georges D., Le Hir F. Multiplication in vitro d’une espèce menacée, endémique de l’île de La Martinique: Polygala antillensis Chodat, Polygalaceae // Acta Bot. Gallica. 2008. V. 155(4). P. 477. https://doi.org/10.1080/12538078.2008.10516127
- Victório C.P., Carriço J.B., Lage C.L.S. Polygala paniculata: a source of methyl salicylate produced through plant tissue culture // Rev. Ceres. 2011. V. 58(3). P. 269. https://doi.org/10.1590/S0034-737X2011000300003
- Yang G., Luo J., Mo Y.W., Chen H.F. Tissue culture and rapid propagation in vitro of Polygala fallax // Plant Physiol. J. 2016. V. 52(3). P. 349. https://doi.org/10.13592/j.cnki.ppj.2015.0688
- Nery L.A., Batista D.S., Rocha D.I., Felipe S.H.S., Queiroz M.da.S., Silva P.O., Ventrella M.C., Otoni W.C. Leaf development and anatomy of in vitro-grown Polygala paniculata L. are affected by light quality, gelling agents, and sucrose // Vegetos. 2021. V. 34. P. 19. https://doi.org/10.1007/s42535-021-00192-3
- Носов А.М. Методы оценки и характеристики роста культур клеток высших растений // Молекулярно-генетические и биохимические методы в современной биологии растений / Под ред. Вл.В. Кузнецова, В.В. Кузнецова, Г.А. Романова. Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2012. С. 386.
- Wang F., Huang S., Chen Q., Hu Z., Li Z., Zheng P., Liu X., Li S., Zhang S., Chen J. Chemical characterisation and quantification of the major constituents in the Chinese herbal formula Jian-Pi-Yi-Shen pill by UPLC-Q-TOF-MS/MS and HPLC-QQQ-MS/MS // Phytochem. Anal. 2020. V. 31(6). P. 915. https://doi.org/10.1002/pca.2963
- Trifan A., Zengin G., Sinan K.I., Sieniawska E., Sawicki R., Maciejewska-Turska M., Skalikca-Wozniak K., Luca S.V. Unveiling the phytochemical profile and biological potential of five Artemisia species // Antioxidants. 2022. V. 11(5). P. 1017. https://doi.org/10.3390/antiox11051017
- Ikeya Y., Sugama K., Maruno M. Xanthone C-glycoside and acylated sugar from Polygala tenuifolia // Chem. Pharm. Bull. 1994. V. 42(11). P. 2305. https://doi.org/10.1248/cpb.42.2305
- Yin Y., Zhang K., Wei L., Chen D., Chen Q., Jiao M., Li X., Huang J., Gong Z., Kang N., Li F. The molecular mechanism of antioxidation of hiolisu oral liquid based on serum analysis and network analysis // Front Pharmacol. 2021. V. 12. P. 710976. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.710976
- Belmehdi O., Bouyahya A., Jeko J., Cziaky Z., Zengin G., Sotko G., El Baaboua A., Senhaji N.S., Abrini J. Synergistic interaction between propolis extract, essential oils, and antibiotics against Staphylococcus epidermidis and methicillin resistant Staphylococcus aureus // Int. J. Second Metab. 2021. V. 8(3). P. 195. https://doi.org/10.21448/ijsm.947033
- Zengin G., Mahomoodally M.F., Sinan K.I., Ak G., Etienn-e O.K., Sharmeen J.B., Brunetti L., Leone S., Di Simone S.C., Recinella L., Chiavaroli A., Menghini L., Orlando G., Jekő J., Cziaky Z., Ferrante C. Chemical composition and biological properties of two Jatropha species: Different parts and different extraction methods // Antioxidants. 2021. V. 10(5). P. 792. https://doi.org/10.3390/antiox10050792
- Xu L.L., Xu J.J., Zhong K.R., Shang Z.P., Wang F., Wang R.F., Liu B. Analysis of non-volatile chemical constituents of Menthae haplocalycis herba by ultra-high performance liquid chromatography – high resolution mass spectrometry // Molecules. 2017. V. 22(10). P. 1756. https://doi.org/10.3390/molecules22101756
- Hamed A.R., El-Hawary S.S., Ibrahim R.M., Abdelmohsen U.R., El-Halawany A.M. Identification of chemopreventive components from halophytes belonging to Aizoaceae and Cactaceae through LC/MS bioassay guided approach // J. Chrom. Sci. 2021. V. 59(7). P. 618. https://doi.org/10.1093/chromsci/bmaa112
- Huang Y., Yao P., Leung K.W., Wang H., Kong X.P., Wang L., Dong T.T.X., Chen Y., Tsim K.W.K. The yin-yang property of Chinese medicinal herbs relates to chemical composition but not anti-oxidative activity: an illustration using spleen-meridian herbs // Front. Pharmacol. 2018. V. 9. P. 1304. https://doi.org.https://doi.org/10.3389/fphar.2018.01304
- Li T.-Z., Zhang W.-D., Yang G.-J., Liu W.-Y., Liu R.-H., Zhang C., Chen H.-S. New flavonol glycosides and new xanthone from Polygala japonica // J. Asian Nat. Prod. Res. 2006. V. 8(5). P. 401. https://doi.org/10.1080/10286020500172558
- Song Y.-L., Zhou G.-S., Zhou S.-X., Jiang Y., Tu P.-F. Polygalins D–G, four new flavonol glycosides from the aerial parts of Polygala sibirica L. (Polygalaceae) // Natural Product Research: Formerly Natural Product Letters. 2013. V. 27(13). P. 1220. https://doi.org/10.1080/14786419.2012.724412
- Huang Y.-J., Zhou L.-Y., Wang J.-M., Li Q., Geng Y.-Y., Liu H.-Y., Hua Y. Two New Flavonol Glycosides from Polygala sibirica L. var megalopha Fr. // Molecules. 2015. V. 20(12). P. 21494. https://doi.org/10.3390/molecules201219775
- Geng P., Sun J., Zhang M., Li X., Harnly J. M., Chen P. Comprehensive characterization of C-°glycosyl flavones in wheat (Triticum aestivum L.) germ using UPLC°-PDA°-ESI/HRMSn and mass defect filtering // J. Mass Spectrom. 2016, V. 51(10). P. 914. https://doi.org/10.1002/jms.3803
- Abu-Reidah I.M., Ali-Shtayeh M.S., Jamous R.M., Arraes-Roman D., Segura-Carretero A. HPLC–DAD–ESI-MS/MS screening of bioactive components from Rhus coriaria L. (Sumac) fruits // Food Chem. 2015. V. 166. P. 179. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.06.011
- Yin N.-W., Wang S.-X., Jia L.-D., Zhu M.-C., Yang J., Zhou B.-J., Yin J.-M., Lu K., Wang R., Li J.-N., Qu C.-M. Identification and characterization of major constituents in different-colored rapeseed petals by UPLC−HESI-MS/MS // Agricult. Food Chem. 2019. V. 67(40). P. 11053. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b05046
- El-Sayed M.A., Abbas F.A., Refaat S., El-Shafae A.M., Fikry E. UPLC-ESI-MS/MS profile of the ethyl acetate fraction of aerial parts of Bougainvillea “Scarlett O’Hara” cultivated in Egypt // Egypt. J. Chem. 2020. V. 64(2). P. 793. https://doi.org/10.21608/ejchem.2020.45694.2933
- Zapesochnaya G.G., Kurkin V.A., Shchavlinskii A.N. Flavonoids of the above-ground part of Rhodiola rosea. II. Structure of novel glycosides of herbacetin and gossypetin // Chem. Nat. Compd. 1985. V. 4. P. 496.
- Aabideen Z.U., Mumtaz M.W., Akhtar M.T., Mukhtar H., Raza S.A., Touqeer T., Saari N. Anti-obesity attributes; UHPLC-QTOF-MS/MS-based metabolite profiling and molecular docking insights of Taraxacum officinale // Molecules. 2020. V. 25(21). P. 4935. https://doi.org/10.3390/molecules25214935
- Chen Y., Cai X., Li G., He X., Yu X., Yu X., Xiao Q., Xiang Z., Wang C. Chemical constituents of radix Actinidia chinensis planch by UPLC-QTOF-MS // Biomed. Chromatogr. 2021. 35(7). e5103. https://doi.org/10.1002/bmc.5103
- Zhou Y.-H., Zhang S.-Y., Guo Q., Chai X.-Y., Jiang Y., Tu P.-F. Chemical investigation of the roots of Polygala sibirica L. // Chin. J. Nat. Med. 2014. V. 12(3). P. 225.
- Hassan W., Abdelaziz S., Yousef H. Chemical composition and biological activities of the aqueous fraction of Parkinsonea aculeata L. growing in Saudi Arabia // Arabian J. Chem. 2019. V. 12(3). P. 377. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2018.08.003
- Qin D., Wang Q., Li H., Jiang X., Fang K., Wang Q., Li B., Pan C., Wu H. Identification of key metabolites based on non-targeted metabolomics and chemometrics analyses provides insights into bitterness in Kucha (Camellia kucha (Chang et Wang) Chang) // Food Res. Int. 2020. V. 138 (Pt B). 109789. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109789
- Marcia Fuentes J.A., Lopez-Salas L., Borras-Linares I., Navarro-Alarcon M., Segura-Carretero A., Lozano-Sanchez J. Development of an innovative pressurized liquid extraction procedure by response surface methodology to recover bioactive compounds from Carao tree seeds // Foods. 2021. V. 10(2). P. 398. https://doi.org/10.3390/foods10020398
- Sobeh M., Mahmoud M.F., Abdelfattah M.A.O., Cheng H., El-Shazly A.M., Wink M. A proanthocyanidin-rich extract from Cassia abbreviata exhibits antioxidant and hepatoprotective activities in vivo // J. Ethnopharmacol. 2018. V. 213. P. 38. https://doi.org/10.1016/j.jep.2017.11.007
- Zhu Z.-W., Li J., Gao X.-M., Amponse E., Kang L.-Y., Hu L.-M., Zhang B.-L., Chang Y.-X. Simultaneous determination of stilbenes, phenolic acids, flavonoids and anthraquinones in Radix polygoni multiflori by LC-MS/MS // J. Pharm. Biomed. Anal. 2012. V. 62. P. 162. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2011.11.002
- Razgonova M.P., Tekutyeva L.A., Podvolotskaya A.B., Stepochkina V.D., Zakharenko A.M., Golokhvast K.S. Zostera marina L.: supercritical CO2-extraction and mass spectrometric characterization of chemical constituents recovered from seagrass // Separations. 2022. V. 9(7). P. 182. https://doi.org/10.3390/separations9070182
- Songserm P., Klanrit P., Phetcharaburanin J., Thanonkeo P., Apiraksakorn J., Phomphrai K., Klanrot P. Antioxidant and anticancer potential of bioactive compounds from Rhinacanthus nasutus cell suspension culture // Plants. 2022. V. 11(15). P. 1994. https://doi.org/10.3390/plants11151994
- Ruiz A., Hermosín-Gutierrez I., Vergara C., von Baer D., Zapata M., Hitschfeld A., Obando L., Mardones C. Anthocyanin profiles in south Patagonian wild berries by HPLC-DAD-ESI-MS/MS // Food Res. Int. 2013. V. 51(2). P. 706. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.01.043
- Ruiz A., Hermosín-Gutiérrez I., Mardones C., Vergara C., Herlitz E., Vega M., Dorau C., Winterhalter P., von Baer D. Polyphenols and antioxidant activity of calafate (Berberis microphylla) fruits and other native berries from Southern Chile // J. Agric. Food Chem. 2010. V. 58(10). P. 6081. https://doi.org/10.1021/jf100173x
- Oertel A., Matros A., Hartmann A., Arapitsas P., Dehmer K.J., Martens S., Mock H.P. Metabolite profiling of red and blue potatoes revealed cultivar and tissue specific patterns for anthocyanins and other polyphenols // Planta. 2017. V. 246(2). P. 281. https://doi.org/10.1007/s00425-017-2718-4
- Zhu Z., Guan Q., Koubaa M., Barba F.J., Roohenejad S., Cravotto G., Yang X., Li S., He J. HPLC-DAD-ESI-MS2 analytical profile of extracts obtained from purple sweet potato after green ultrasound-assisted extraction // Food Chem. 2017. V. 215. P. 391. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.07.157
- Mekam P.N., Martini S., Nguefack J., Tagliazucchi D., Stefani E. Phenolic compounds profile of water and ethanol extracts of Euphorbia hirta L. leaves showing antioxidant and antifungal properties // S. Afr. J. Bot. 2019. V. 127(3). P. 319. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2019.11.001
- Wu Y., Xu J., He Y., Shi M., Han X., Li W., Zhang X., Wen X. Metabolic profiling of pitaya (Hylocereus polyrhizus) during fruit development and maturation // Molecules. 2019. V. 24(6). P. 1114. https://doi.org/10.3390/molecules24061114
- Ozarowski M., Piasecka A., Paszel-Jaworska A., Siqueira de A. Chaves D., Romaniuk A., Rybczynska M., Gryszczynska A., Sawikowska A., Kachlicki P., Mikolajczak P.L., Seremak-Mrozikiewicz A. Comparison of bioactive compounds content in leaf extracts of Passiflora incarnata, P. caerulea and P. alata and in vitro cytotoxic potential on leukemia cell lines // Braz. J. Pharmacol. 2018. V. 28(2). P. 179. https://doi.org/10.1016/j.bjp.2018.01.006
- Marston A., Hamburger M., Sordat-Diserens I., Msonthi J.D., Hostettmann K. Xanthones from Polygala nyikensis // Phytochemistry. 1993. V. 33(4). P. 809. https://doi.org/10.1016/0031-9422(93)85279-Z
- Ekeberg D., Flate P.-O., Eikenes M., Fongen M., Naess-Andresen C.F. Qualitative and quantitative determination of extractives in heartwood of Scots pine (Pinus sylvestris L.) by gas chromatography // J. Chromatogr. A. 2006. V. 1109(2). P. 267. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2006.01.027
- Llorent-Martinez E.J., Spinola V., Gouveia S., Castilho P.C. HPLC-ESI-MSn characterization of phenolic compounds, terpenoid saponins, and other minor compounds in Bituminaria bituminosa // Ind. Crops Prod. 2015. V. 69. P. 80. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.02.014
- Sun L., Tao S., Zhang S. Characterization and quantification of polyphenols and triterpenoids in thinned young fruits of ten pear varieties by UPLC-Q TRAP-MS/MS // Molecules. 2019. V. 24(1). P. 159. https://doi.org/10.3390/molecules24010159
- Heffels P., Buhrle F., Schieber A., Weber F. Influence of common and excessive enzymatic treatment on juice yield and anthocyanin content and profile during bilberry (Vaccinium myrtillus L.) juice production // Eur. Food Res. Technol. 2017. V. 243. P. 59. https://doi.org/10.1007/s00217-016-2722-0
- Miyase T., Noguchi H., Chen X.-M. Sucrose esters and xanthone C-glycosides from the roots of Polygala sibirica // J. Nat. Prod. 1999. V. 62(7). P. 993. https://doi.org/10.1021/np990084t
- Zhou Y.-H., Zhang S.-Y., Guo Q., Chai X.-Y., Jiang Y., Tu P.-F. Chemical investigation of the roots of Polygala sibirica L. // Chin. J. Nat. Med. 2014. V. 12(3). P. 225. https://doi.org/10.1016/S1875-5364(14)60038-8
- Cheng M.-C., Li C.-Y., Ko H.-C., Ko F.-N., Lin Y.-L., Wu T.-S. Antidepressant principles of the roots of Polygala tenuifolia // J. Nat. Prod. 2006. V. 69(9). P. 1305. https://doi.org/10.1021/np060207r
- Han D., Chen C., Zhang C., Zhang Y., Tang X. Determination of mangiferin in rat plasma by liquid-liquid extraction with UPLC-MS/MS // J. Pharm. Biomed. Anal. 2010. V. 51(1). P. 260. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2009.07.021
- Delgado-Pelayo R., Hornero-Mendez D. Identification and quantitative analysis of carotenoids and their esters from sarsaparilla (Smilax aspera L.) Berries // J. Agric. Food Chem. 2012. V. 60(33). P. 8225. https://doi.org/10.1021/jf302719g
- Zhang D., Miyase T., Kuroyanagi M., Umehara K., Noguchi H. Oligosaccharide polyesters from roots of Polygala glomerata // Phytochemistry. 1998. V. 47(1). P. 45. https://doi.org/10.1016/s0031-9422(97)00490-1
Дополнительные файлы
