Троханяк Олена

аспірант

Ліханов Артур

к.б.н., доцент кафедри

екобіотехнології та біорізноманіття

Григорюк Іван

д.б.н., професор, член-кореспондент НАН України, професор кафедри фізіології, біохімії рослин та біоенергетики

Національний університет біоресурсів і природокористування України

м. Київ

АКУМУЛЯЦІЯ ВМІСТУ ПОЛІФЕНОЛЬНИХ СПОЛУК В ЛИСТКАХ ГІРКОКАШТАНА ЗВИЧАЙНОГО ЗА УМОВ МЕХАНІЧНОГО ПОШКОДЖЕННЯ

Нами в процесі інвентаризації міських зелених насаджень Києва виявлено поодинокі рослини гіркокаштана звичайного (Aesculus hippocastanum L.), які не пошкоджуються каштановою мінуючою міллю (КММ) (Cameraria ohridella Deschka & Dimić) [1, с. 68]. На фоні суцільного пошкодження листків переважної більшості рослин гіркокаштана звичайного КММ цілісність асиміляційної поверхні листків зберігалась у них до завершення вегетаційного періоду. Захисні властивості рослин підсилювались шляхом застосування біостимуляторів росту з широкою біологічною дією, які отримані на основі природної сировини [2, с. 22].

На тканинному рівні механічне пошкодження листків гусеницями КММ супроводжувалось поступовим накопиченням у клітинах мезофілу специфічних базофільних сполук, які виявлялись гістохімічно. На кінцевих етапах розвитку гусениць їх ротовий апарат здатний активно розривати клітинні стінки, внаслідок чого прискорюється процес поглинання і збільшується швидкість вивільнення з вакуолей глікозидованих поліфенолів, які під дією ферментів оксидазного стресу окиснюються й перетворюються на токсичні сполуки. За сприятливих умов листки гіркокаштана звичайного накопичують значну кількість танінів, більшість з яких представлена проантоцианідинами з високою молекулярною масою і значним антиоксидантним потенціалом. Дані сполуки вступають в хімічні зв’язки з білками, порушують їх конформацію і ускладнюють перетравлювання проантоцианідинів у середньому відділі кишковика личинок комах. Це надійно захищає листки деревних рослин від пошкоджень фітофагами. Втім, травнева система гусениць КММ, ймовірно, здатна долати подібні фітохімічні бар’єри гіркокаштана звичайного і засвоювати високоенергетичні фенольні сполуки. Отже, відкритим залишається питання щодо формування механізму стійкості рослин гіркокаштана звичайного, який необхідно розглядати в аспекті їх реакцій у відповідь на зовнішні подразники.

За механічним ушкодженням і темпоральним відбором зразків (кожну годину протягом 5 год), нами було з’ясовано, що у нестійкої форми гіркокаштана звичайного загальний фоновий вміст поліфенолів майже вдвічі більший, ніж у стійкої. Даний факт не узгоджується з положенням, що саме проціанидини і (-)-епікатехіни беруть участь в формуванні високої стійкості гіркокаштанів. Більш того, не виключено, що саме ці речовини є найважливішими компонентами, які забезпечують синекологічні відносини в системі рослина – фітофаг. Установлено, що у нестійких форм рослин гіркокаштана звичайного після механічного ушкодження листків кількість фенолів у листках поступово зменшувалась упродовж 2 годин. Далі у тканинах листків простежувалось незначне збільшення концентрації фенолів, яке наприкінці експерименту зменшувалось. У стійкої форми гіркокаштана також виявлено коливальний характер накопичення фенолів. Динаміка концентрації вторинних метаболітів у стійкої форми знаходилась у протифазі з нестійкою і, таким чином, була дзеркально протилежною. Пояснення виявленого феномену, ймовірно, пов’язано з перебудовою метаболізму, активацією синтезу й трансформації складніших за структурою флавоноїдів. Визначено, що за умов порушення цілісності тканин у листках гіркокаштанів прослідковується складний за динамікою процес накопичення флавоноїдів, який описується логістичним рівнянням. Уміст флавоноїдів у нестійкої форми гіркокаштана звичайного за 5 год зростав у 5,5-6,0 разів. У стійких проти КММ форм рослин цей процес відбувався дещо повільніше і загальний вміст флавоноїдів, порівняно з фоновим значенням, збільшувався в 1,5-1,7 разів. У посттравматичний період (2,5-3 год) їх кількість дещо вирівнювалась і досягала 5,0-5,6 мг/г у нестійкої форми і 7,2-7,5 мг/г – у стійкої. Різниця у концентрації флавоноїдів на початковому і завершальному етапах експерименту у стійкої форми гіркокаштана звичайного була мінімальною, яка знаходилась у межах статистичної похибки й не перевищувала 0,05-0,1 мг/г, водночас у нестійкої даний показник складав 1,0-1,6 мг/г, що удвічі перевищувало фонове значення. Накопичення кількості флавоноїдів на момент завершення експерименту між нестійкою і стійкою формами скорочувались у 2,5 рази. Даний факт свідчить, що у стійкої форми гіркокаштана звичайного внаслідок складних, імовірно, генетично детермінованих фізіологічних перебудов, ускладнюється процес трансформації флавоноїдів у проантоцианідини, що зумовлює їх нагромадження в клітинах мезофілу і подальше уповільнення біосинтезу через блокування процесів ферментативного каталізу. Такі перебудови в сітці метаболізму на фоні 4-х кратного підвищення вмісту флавоноїдів є, на нашу думку, ключовою фізіолого-генетичною ознакою стійких проти КММ форм гіркокаштана звичайного.

Література

1. Григорюк І.П., Лук’яненко Т.Л. Фізіологічні і молекулярні основи стійкості видів рослин роду Aesculus L. проти каштанової мінуючої молі. – К.: ЦП «Компринт», 2015. – 174 с.
2. Tsygankova V.A., Steafanovsca T.R., Andrusevich Ya.V., Ponomarenko S.P., Yemets A.I., Grigoryuk I.P., Blume Ya.B. RNAi-Mediated effect of biostimulant regoplant in protection of common horse chestnut of Aesculus L. genus against the damaging action of horse chestnut leaf miner Cameraria ohridella Deschka & Dimić // Journ. of Biology and Nature.  – 2015. – 4 – Issue 1. – pp. 19-38.