Антимікробна активність вторинних метаболітів перикарпіїв деяких видів деревних рослин
Анотація
Найпоширенішою і небезпечною хворобою деревних рослин у розсадниках України є інфекційне вилягання сіянців, яке викликається фітопатогенними мікроміцетами Fusarium spp., Alternaria spp., Rhizoctonia spp., Verticillium spp., Botrytis spp., Sclerotinia spp. і ін. За умов значного ураження може гинути 30-45%, а в окремих випадках 85-100% рослин. Вторинні метаболіти активізують захисні механізми і пригнічують фітопатогені мікроорганізми вже на ранніх стадіях онтогенезу рослин. У науковій літературі описана біологічна активність вторинних метаболітів тканин вегетативних органів рослин. Інформація щодо захисної ролі ендометаболітів перикарпіїв досить обмежена, тому метою дослідження було вивчення антифунгальної та антибактеріальної дії метаболітів перикарпіїв деяких видів деревних рослин. У роботі використовувались біохімічні, мікробіологічні, фітопатологічні методи досліджень. Встановлено активність та специфічність дії вторинних метаболітів перикарпіїв Betula pendula Roth, Robinia pseudoacacia L., Fraxinus excelsior L., Gleditsia triacanthos L. та Acer platanoides L. по відношенню до фітопатогенних мікроорганізмів, які уражують деревні рослини. Найвищу активність щодо фітопатогенних мікроміцетів проявили метаболіти B. pendula (особливо проти Sclerotinia spp. та Cladosporium spp.). Дещо поступались їм за активністю низькомолекулярні сполуки R. pseudoacacia (найвища дія щодо Fusarium spp.). Високу антибактеріальну активність виявлено у метаболітів Gleditsia triacanthos, дещо меншу – у Fraxinus excelsior. В цілому стабільно активними виявились сполуки G. triacanthos та Fraxinus excelsior, і меншу активність проявили метаболіти перикарпіїв Acer platanoides. У подальшому планується дослідити роль фенольних сполук, як активних компонентів захисних метаболічних систем рослин, у попередженні поширення небезпечних хвороб на ранніх стадіях онтогенезу. Це сприятиме вирішенню проблеми отримання якісного садивного матеріалу деревних рослин в Україні.
Посилання
Ayouni, K., Berboucha-Rahmani, M., Kim, H.K., Atmani, D., Verpoorte, R. & Choi, Y.H. (2016). Metabolomic tool to identify antioxidant compounds of Fraxinus angustifolia leaf and stem bark extracts. Ind. Crops Prod., 88, 65–77. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.01.001
Bondarenko-Borisova I. V. (2012). Diseases of conifers in ornamental plantations in the southeast of Ukraine. Prom. botanika: sb. nauch. tr., 12, 313-321 [in Russian].
Davydenko, K., Borysova, V., Shcherbak, O., Kryshtop, Y. & Meshkova, V. (2019). Situation and perspectives of European ash (Fraxinus spp.) in Ukraine: focus on eastern border. Baltic Forestry, 25(2). https://doi.org/10.46490/vol25iss2pp293
De-la-Cruz Chacón, I., Riley-Saldaña, C.A. & González-Esquinca, A.R. (2013). Secondary metabolites during early development in plants. Phytochem Rev., 12, 47–64. https://doi:10.1007/s11101-012-9250-8
Destandau, E., Charpentier, J.-P., Bostyn, S., Zubrzycki, S., Serrano, V., Seigneuret, J.-M., & Breton, C. (2016). Gram-scale purification of dihydrorobinetin from R. pseudoacacia L. wood by centrifugal partition chromatography. Separations, 3(3), 23. https://doi:10.3390/separations3030023
Dudka I.A., Vasser S.P.,Jellanskaja I.A. et al. (Eds.). (1982). Methods of experimental mycology. Kiev: Naukova dumka. [in Russian].
Goychuk, А., Drozda, V., Kulbanska, І., & Shvets, М. (2019). Bacteriosis of forest woody plants in the forests of Polissya and Forest-Steppe of Ukraine. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 10(2), 14-25. https://doi:10.31548/forest2019.02.014 [in Ukrainian].
Kim, H.S., Jang, J.M., Yun, S.Y., Zhou, D., Piao, Y., Ha, H. C., Back, M.J., Shin, I. C., & Kim, D.K. (2019). Effect of R. pseudoacacia Leaf Extract on Interleukin-1β-mediated Tumor Angiogenesis. In Vivo, 33(6), 1901–1910. https://doi:10.21873/invivo.11684
Kljachenko, O.L., Likhanov, A.F., & Grakhov V.P. (2015). Barrier functions of sugar beet (Beta vulgaris L.) pericarp of various genotypes. Fiziologija rastenij i genetika, 47 (5), 420-429.[in Russian].
Kong, C.H., Xuan, T.D., Khanh, T.D., Tran, H.D., & Trung, N.T. (2019). Allelochemicals and signaling chemicals in plants. Molecules, 24(15), 24, https://doi:10.3390/molecules24152737.
Kuwahara, Y., Nakajima, D., Shinpo S., Nakamura M., Kawano N., Kawahara, N., Yamazaki, M., Saito, K., Suzuki, H., & Hirakawa, H. (2019). Identification of potential genes involved in triterpenoid saponins biosynthesis in Gleditsia sinensis by transcriptome and metabolome analyses. Journal of natural medicines, 73(2), 369–380. https://doi:10.1007/s11418-018-1270-2
Lahtinen, M., Lempa, K., Salminen, J.‐P., & Pihlaja, K. (2006). HPLC analysis of leaf surface flavonoids for the preliminary classification of birch species. Phytochem. Anal., 17, 197-203. https://doi:10.1002/pca.906
Lihanov, A. F., Penteljuk, O. S., Grygorjuk, I. P., & Iljenko, O. O. (2016). Variability of the composition of secondary metabolites of the bark of annual shoots of the genus Aesculus L. Інтродукція рослин, 3, 102-109. [in Ukrainian].
Liu, W., Ouyang, Y., & Wan, C. (2013). Flavonoids of the Genus of Acer. Asian Journal of Chemistry, 25, 7075-7078.
Mohaddese, M., Mahdizadeh, E., & Heidary, Tabar R. (2019). Chemical Composition and Antimicrobial Activity of F. excelsior L. Seeds Essential Oil. Jundishapur Journal of Natural Pharmaceutical Products, 14(1):e61105. https://doi:10.5812/jjnpp.61105.
Mohammed, R.S., Abou Zeid, A.H., El Hawary, S.S., Sleem, A.A., & Ashour, W.E. 2014. Flavonoid constituents, cytotoxic and antioxidant activities of G. triacanthos L. leaves. Saudi J Biol Sci., 21(6), 547-53. https://doi: 10.1016/j.sjbs.
Mєshkova V.L. (2012). Scientific and industrial problems of forest protection. Forestry and horticulture, 2. Access mode:http://nbuv.gov.ua/UJRN/licgoc_2012_2_9. [in Ukrainian].
Ossipov, V., Nurmi, K., Loponen, J., Prokopiev, N., Haukioja, E., Pihlaja, K. (1995). HPLC isolation and identification of flavonoids from white birch Betula pubescens leaves. Biochemical Systematics and Ecology, 23(3), 213-222. https://doi:10.1016/0305-1978(94)00092-U
Patyka, V.P., Pasichnyk, L.A., Gvozdjak, R.I. et al. (Eds). (2017). .Phytopathogenic bacteria. Research methods: monograph.V. 2. Vinnycja: Vindruk, [in Ukrainian].
Pawłowska, L. (2014). Flavonoids in the leaves of polish species of the genus Betula L. L The flavonoids of B. pendula Roth. and B. obscura Kot. leaves. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 49, 281-296. https://doi:10.5586/asbp.1980.025.
Qazi, S.S., Lombardo, D.A., & Abou-Zaid, M.M. (2018). A Metabolomic and HPLC-MS/MS Analysis of the Foliar Phenolics, Flavonoids and Coumarins of the Fraxinus Species Resistant and Susceptible to Emerald Ash Borer. Molecules (Basel, Switzerland), 23(11), 2734. https://doi:10.3390/molecules23112734
Ren, H., Feng, Z. (2018).Comparison and correlation analysis of flavonoids and chlorogenic acid contents in different strains of Acer truncatum. Food Sci. Technol., 38(1), 319-326. https://doi:10.1590/fst.23317
Sambles, C., Salmon, D., Florance, H. et al. (2017). Ash leaf metabolomes reveal differences between trees tolerant and susceptible to ash dieback disease. Sci Data, 4, 170-190. https://doi:10.1038/sdata.2017.190
Shestibratov, K.A., Barano, O.Y., Subbotina, N.M., Lebedev, V.G., Panteleev, S.V., Krutovsky, K.V., & Padutov, V.E. (2018). Early Detection and Identification of the Main Fungal Pathogens for Resistance Evaluation of New Genotypes of Forest Trees. Forests, 9 (12), 732. https:// doi:10.3390/f9120732
Soularue, J.-P., Robin, C., Desprez-Loustau, M.-L., Dutech, C. (2017). Short rotations in forest plantations accelerate virulence evolution in root-rot pathogenic fungi. Forests., 8, 205 https://doi:10.3390/f8060205
Stephanson, C.A., Ribarik, Coe N. (2017). Impacts of beech bark disease and climate change on American beech. Forests, 8(5), 155; https://doi:10.3390/f8050155
Tanase, C., Cosarca, S., & Muntean, D. L. (2019). A Critical Review of Phenolic Compounds Extracted from the Bark of Woody Vascular Plants and Their Potential Biological Activity. Molecules, 24(6), 1182. https://doi:10.3390/molecules24061182
Valette, N., Perrot, T., Sormani, R., Gelhaye, E., & Morel-Rouhier, M. (2017). Antifungal activities of wood extractives. Fungal Biology Reviews, 31 (3), 113-123. https://doi:10.1016/j.fbr.2017.01.002.
Yang, L., Yin, P., Li, K., Fan, H., Xue, Q., Li, X., Sun, L., & Liu, Y. (2018). Seasonal dynamics of constitutive levels of phenolic components lead to alterations of antioxidant capacities in Acer truncatum leaves. Arabian Journal of Chemistry, 11 (1), 14-25. https://doi:10.1016/j.arabjc.2017.01.009.
Zhang, J.P., Tian, X.H., Yang, Y.X., Liu, Q.X., Wang, Q., Chen, L.P., Li, H.L., & Zhang, W.D. (2016). Gleditsia species: An ethnomedical, phytochemical and pharmacological review. J. Ethnopharmacol., (178), 155-71. https://doi: 10.1016/j.jep.
