Некоторые биохимические показатели травы шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi) при интродукции в Нечерноземную зону РФ

Шлемник байкальский Scutellaria baicalensis Georgi – ценное лекарственное растение, сырьём его являются корни. Это охраняемый вид восточно-азиатской флоры РФ. Растение включено в 6 Красных книг регионов Дальнего Востока и Восточной Сибири. Работы по интродукции Scutellaria baicalensis ведутся во многих регионах РФ. В настоящее время повсеместно проводятся многоплановые биохимические исследования цветущей надземной части шлемника байкальского.

Цель исследования – изучение некоторых биохимических показателей цветущей надземной массы шлемника байкальского по структуре в разные по погодным условиям годы.

Материалы и методы. Объект исследования – популяция шлемника байкальского биоколлекции ФГБНУ ВИЛАР (Центральный район Нечерноземной зоны РФ). Исследования проводили в 2018 г. (оптимальные погодные условия) и 2020 г. (неблагоприятные погодные условия). Анализ биохимического состава проведен по показателям: коэффициент усушки, содержание сухого вещества, аскорбиновой кислоты, суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов и антиоксидантов в спиртовом экстракте. Изучали накопление этих веществ в листьях, расположенных на верхнем, среднем и нижнем ярусе побега, соцветиях

Результаты. Содержание сухого вещества в компонентах травы Scutellaria baicalensis существенно по годам не различалось. Максимальное значение этого показателя было в стеблях – 38,89-39,51 %, а наименьшее – в соцветиях 21,07-23,75 %. Суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов в надземной массе при оптимальном количестве осадков статистически достоверно превышало этот показатель при засушливых погодных условиях в 1,52,7 раза. В соцветиях и бутонах содержание водорастворимых антиоксидантов было ниже, чем в среднем в листьях в 2,6 – 3,6 раза. Накопление аскорбиновой кислоты в листьях S. baicalensis в оптимальный по погодным условиям год (2018 год) превышало её содержание в год с многочисленными резкими перепадами осадков и температуры воздуха в течение вегетационного сезона (2020 год) в 1,5 раза. Суммарное содержание антиоксидантов в спиртовом экстракте в надземной массе в год со значительными колебаниями погодных условий достоверно превышало этот показатель в год со стабильными погодными условиями. По обоим годам исследования его максимальное значение отмечено в листьях. В оптимальный по погодным условиям год это были листья нижнего яруса (77,52 мг-экв ГК/г сух. масс), а в год с резкими колебаниями погодных параметров – верхнего (83,05 мг-экв ГК/г сух. масс.).

1. Plants of the World Online, 2017. March 2021. http://www.plantsoftheworldonline.org/

2. Georgi J.G. Bemerkungeneiner Reiseim Russischen Reich. St. Petersburg. 1775;(1):223.

3. «Чжуд-ши»: Канон тибетской медицины / пер. с тиб. Д.Б. Дашиева; отв. ред. С.М. Николаев. М.: Изд. фирма «Восточная литература» РАН. 2001:766.

4. Song J.W., Long J.Y., Xie L., Zhang L.L., Xie Q.X., Chen H. J., Deng M., Li X. F. Applications, phytochemistry, pharmacological effects, pharmacokinetics, toxicity of Scutellaria baicalensis Georgi. and its probably potential therapeutic effects on COVID-19: a review. Chinese Medicine. 2020;(15):102 https://doi.org/10.1186/s13020-020-00384-0

5. Wang Z.-L., Wang S., Kuang Y., Hu Z.-M., Qiao X., Ye M. A comprehensive review on phytochemistry, pharmacology, and flavonoid biosynthesis of Scutellaria baicalensis. Pharmaceutical biology. 2018;56(1):465-484. https://doi.org/10/1080/13880209.2018.1492620.

6. Shibata K., Hattoris S. Uber den ort der glucuronsaureverbindung in baikalin. Acta Phytochimica (Tokyo). 1930;(5):117-118.

7. Malikov V., Yuldashev M. Phenolic compounds of plants of the Scutellaria L. genus. Distribution, structure, and properties. Chem. Nat. Compd. 2002;(38):358-406.

8. Оленников Д.Н, Чирикова Н.К., Танхаева Л.М., Фенольные соединения шлемника (Scutellaria baicalensis Georgi). Химия растительного сырья. 2009;(4):89–98. https://www.elibrary.ru/kyncel

9. Li H.B, Jiang Y., Chen F. Separation methods used for Scutellaria baicalensis active components. J. Chromatogr. B Anal. Technol. Biomed. Life Sci. 2004;(812):277–290. https://doi.org/10.1016/J.JCHROMB.2004.06.045,1-2SPEC.ISS

10. Lin W., Liu S., Wu B. Structural identification of chemical constituents from Scutellaria baicalensis by HPLC-ESI-MS/MS and NMR spectroscopy. Asian J. Chem. 2013;25(7):3799–3805. https://doi.org/10.14233/AJCHEM.2013.13788

11. Park H.S., Park K.I., Hong G.E., Nagappan A., Lee H.J., Kim E.H., Lee W.S., Shin S.C., Seo O.N., Won C.K., Cho J.H., Kim G.S. Korean Scutellaria baicalensis Georgi methanol extracts inhibits metastasis via the Forkhead Box M1 activity in hepatocellular carcinoma cells. Journal of Ethnopharmacology. 2014;(155):847-851.

12. Оленников Д.Н., Чирикова Н.К., Танхаева Л.М. Химический состав шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi). Химия растительного сырья. 2010;(2):77–84. https://www.elibrary.ru/mtcsdz

13. Zhao T., Tang H., Xie L., Zheng Y., Ma Z., Sun Q., Li X. Scutellaria baicalensis Georgi. (Lamiaceae): a review of its traditional uses, botany, phytochemistry, pharmacology and toxicology. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 2019;71(9):1353–1369, https://doi.org/10.1111/jphp.13129.

14. Snell-Rood E.C., Ehlman S.M. Phenotypic Plasticity and Evolution. 2021;22.

15. Chancha D. K., Singh K., Bhushan B., Chaudhary J. S., Kumar S., Varma A. K., Agnihotri N., Garg A. An updated review of Chinese skullcap (Scutellaria baicalensis): Emphasis on phytochemical constituents and pharmacological attributes. Pharmacological Research – Modern Chinese Medicine. 2023;(9):100326 https://doi.org/10.1016/j.prmcm.2023.100326.

16. Kasote D.M., Katuare S.S., Hegde M.V., Bae H. Significance of antioxidant potential of plants and its relevance to therapeutic applications. Int. J. Biol. Sci. 2015;(11):982-991.

17. Wu Z., Liu S., Wang F., Du Y., Zou S. Comparative responses to silicon and selenium in relation to antioxidant enzyme system and the glutathione ascorbate cycle in flowering Chinese cabbage (Brassica campestris L. ssp. Chinensis var. utilis) under cadmium stress. Environ. Exp. Bot. 2017;(133):1-11.

18. Kim Y.-H., Khan A.L., Waqas M., Lee I.-J. Silicon Regulates Antioxidant Activities of Crop Plants under Abiotic-Induced Oxidative Stress: A Review. Frontiers Plant Science. 2017;(8):510.

19. Голубкина Н.А., Кекина Е.Г., Молчанова А.В., Антошкина М.С., Надежкин С.М., Солдатенко А.В. Антиоксиданты растений и методы их определения: монография. Москва: Общество с ограниченной ответственностью «Научно-издательский центр ИНФРА-М». 2020. 181 с. (Нaучная мысль). ISBN 978-5-16-015666-8. https://doi.org/10.12737/1045420. https://www.elibrary.ru/vtgigm

20. Agati G., Azzarello E., Pollastri S., Tattini M. Flavonoids as antioxidants in plants: Location and functional significance. Plant Science. 2012;(196):67-76. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.07.014

21. Smirnoff N., Wheeler G. L. Ascorbic Acid in Plants: Biosynthesis and Function. Critical Reviews in Plant Sciences. 2000;19(4):267-290. https://doi.org/10.1080/07352680091139231

22. Barth C., De Tullio M., Conklin P.L. The role of ascorbic acid in the control of flowering time and the onset of senescence. Journal of Experimental Botany. 2006;57(8):1657–1665.

23. Ahn Y.-O., Kwon S.-Y., Lee H.-S., Park I.-H., Kwak S.-S. Biosynthesis and Metabolism of Vitamin C in Suspension Cultures of Scutellaria baicalensis. Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 1999;32(5):451-455.

24. Голубкина Н.А., Пивоваров В.Ф., Надежкин С.М., Лосева Т.А., Соколова А.Я. Глобальный экологический кризис. Проблемы и решения. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур, 2013. 212 с. ISBN 978-5-901695-58-6. https://www.elibrary.ru/vkjtev

25. ГОСТ 31-640-2012. Корма. Методы определения содержания сухого вещества. М.: Стандартинформ. 2012. 12 с.

26. Cai F., Mi N., Ming H., Zhang Y., Zhang H., Zhang S., Zhao X., Zhang B. Responses of dry matter accumulation and partitioning to drought and subsequent rewatering at different growth stages of maize in Northeast China. Frontiers in Plant Science. 2023;14:1110727. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1110727

27. Kumudini S., Hume D. J., Chu G. Genetic Improvement in Short Season Soybeans: I. Dry Matter Accumulation, Partitioning, and Leaf Area Duration. Crop science. 2001;41(2):391-398.

28. Информационно-аналитическая система «Особо охраняемые природные территории России» (ИАС «ООПТ РФ»). ФГБУ "ААНИИ", Лаборатория геоинформационных технологий. 06.12.2012. URL: http://oopt.aari.ru/ (дата обращения: 07.10.2024).

29. Шмарова А.А., Пивоварова Н.С. Стратегия оценки рисков при получении суспензионной культуры Scutellaria baicalensis Georgi. Биомика. 2022;14(2):111-119. https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2022-8 https://www.elibrary.ru/loqcyo

30. Chirikova N.K., Olennikov D.N. Composition of the aerial part of Scutellaria baicalensis. Chemistry of natural compounds. 2008;44(3):361-362. https://doi.org/10.1007/s10600-008-9062-7 https://www.elibrary.ru/llndkl

31. Шевчук О.М., Логвиненко Л.А., Голубкина Н.А., Молчанова А.В. Особенности развития и антиоксидантные свойства Scutellaria baicalensis Georgi при интродукции на Южный берег Крыма. Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада. 2018;146:128- 134. https://doi.org/10.25684/NBG.scbook.146.2018.19 https://www.elibrary.ru/tqasjg

32. http://www.pogodaiklimat.ru/ Дата обращения 20.02.2021.

33. Бабаева Е.Ю., Минязева Ю.М., Логвиненко Л.А., Молчанова А.В. Сравнительная характеристика ритма сезонного развития Scutellaria baicalensis Georgi в Нечерноземной зоне и на южном берегу Крыма. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2023;15:(1):208-228. https://www.elibrary.ru/mqlbkn

34. Groenbaek M., Tybirk E., Neugart S., Sundekilde U. K., Schreiner M., Kristensen H. L. Flavonoid Glycosides and Hydroxycinnamic Acid Derivatives in Baby Leaf Rapeseed From White and Yellow Flowering Cultivars With Repeated Harvest in a 2-Years Field Study. Frontiers in Plant Sciences. 2019;10:355. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00355

35. Методика исследований при интродукции лекарственных и эфирномасличных растений / А.Н. Цицилин, Н.И. Ковалев, И.Н. Коротких [и др.]. 2-е издание, переработанное и дополненное. Москва: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений", 2022. 64 с. ISBN 978-5- 87019-103-4. https://www.elibrary.ru/elwoos

36. Максимова Т.В., Никулина И.Н., Пахомов В.П., Шкарина Е.И., Чумакова З.В., Арзамасцев А.П. Способ определения антиокислительной активности. Описание изобретения к патенту Российской Федерации. М. 2001. Пат. РФ 2170930 С1.

37. Сапожникова Е.В., Дорофеева Л.С. Определение содержания аскорбиновой кислоты в окрашенных растительных экстрактах йодометрическим методом. Консервная и овощеводческая промышленность. 1966;(5):29-31.

38. Практикум по агрохимии / В.В. Кидин, И.П. Дерюгин, В.И. Кобзаренко и др., Под ред. В.В. Кидина. М.: КолосС. 2008. С. 139-142.

39. Мисин В.М., Клименко И.В., Журавлева Т.С. О пригодности галловой кислоты в качестве стандартного образца состава антиоксиданта. Компетентность. 2014;7(118):46-51. https://www.elibrary.ru/snhhyf

40. ГОСТ Р ИСО 5479-2002. «Статистические методы. Проверка отклонения распределения вероятностей от нормального распределения» Statistical methods. Tests for departure of the probability distribution from the normal distribution М.: Стандартинформ, 2020

41. https://www.technologynetworks.com/informatics/articles/the-kruskal-wallis-test-370025

42. Glen S. "Duncan’s Multiple Range Test (MRT)" From Statistics How To. 2023 com: Elementary Statistics for the rest of us https://www.statisticshowto.com/duncans-multiple-range-test/

43. Чудновская Г.В. Изучение биологических особенностей Scutellaria baicalensis Georgi в Восточном Забайкалье с целью интродукции. Достижения науки и техники АПК. 2013;9:43-46. https://www.elibrary.ru/rcltrn

44. Егорова Е.В. Типология регионов Нечерноземной зоны России по агроклиматическим ресурсам. Известия Международной академии аграрного образования. 2013;18:15-19. https://www.elibrary.ru/rcmccj

45. Голубцов В.А., Вантеева Ю.В., Воропай Н.Н. Влияние влагообеспеченности на состав стабильных изотопов углерода органического вещества почв Байкальского региона. Почвоведение. 2021;10:1182–1194. https://doi.org/10.31857/S0032180X21100063 https://www.elibrary.ru/yiovqn

46. Чупахина Г.Н. Система аскорбиновой кислоты растений: Монография. Калинингр. ун-т. Калининград, 1997. 120 с.

47. Franceschi V. R., Tarlyn N. M. L-Ascorbic Acid Is Accumulated in Source Leaf Phloem and Transported to Sink Tissues in Plants. Plant Physiology. 2002;130:649–656.

48. Голубкина Н.А., Сирота С.М., Пивоваров В.Ф., Яшин А.Я., Яшин Я.И. Биологически активные соединения овощей. М.: ВНИИССОК. 2010. 200 с