Фенольный профиль земляники садовой на фоне применения механокомпозита на основе хелатов кремния из возобновляемого растительного сырья

Потребность в эффективных стратегиях защиты организма человека от деструктивного воздействия активных форм кислорода (АФК) в настоящее время возрастает из-за глобального старения населения и высокого уровня окислительного стресса при современном образе жизни. Исследования указывают на связь между усиленной генерацией АФК и увеличением риска развития сердечно-сосудистых, нейродегенеративных и аутоиммунных заболеваний (1, 2). Антиоксиданты, полученные из растительного сырья, рассматривается как перспективные природные протекторы. Действуя как восстановители, поглотители свободных радикалов и дезактиваторы синглетного кислорода, они способны эффективно предотвращать и замедлять процессы воспаления и повреждения клеток, вызванные окислительным стрессом различной природы (3, 4). Кроме того, аддитивный и синергетический эффекты комплексов биоактивных компонентов растительных экстрактов часто обеспечивают их более высокую эффективность, чем при применении по отдельности (5, 6).

Земляника садовая Fragaria х ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier привлекает особое внимание среди многочисленных растительных источников антиоксидантов. Это одна из наиболее распространенных ягодных культур в мире с привлекательным нутриентным профилем и высоким содержанием биологически активных веществ, таких как органические кислоты, витамин C, витамины группы B и полифенолы (7-9). Эти соединения обусловливают применение земляники в качестве ценного компонента рациона и функционального продукта, способствующего профилактике различных заболеваний (10, 11). Ключевую роль в реализации биологической активности земляники играют фенольные соединения, представленные гидроксибензойными, гидроксикоричными и эллаговыми кислотами, а также флавоноидами различной структуры (12-15). Фенольные соединения входят в систему антиоксидантов растения, осуществляющую адаптацию к широкому диапазону окружающих условий (16), и проявляют выраженную антиоксидантную активность, ингибируя свободнорадикальное окисление липидов, белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот (17-19).

Растущая потребность населения в экологически чистых продуктах, обогащенных антиоксидантами, коррелирует с осознанием важности сохранения окружающей среды, которое несовместимо с традиционными методами повышения урожайности, основанными на интенсивном внесении минеральных удобрений (20). Чрезмерное внесение азотных удобрений приводит к ухудшению нутри-ентного состава плодов земляники за счет повышения количества нитратов и одновременного снижения содержания аскорбиновой кислоты и аминокислот. Это приводит также к ухудшению органолептических характеристик плодов и деградации почв: снижению доли гуминовых кислот, повышению кислотности, дисбалансу углерода и азота в почве, обеднению видового состава почвенной микробиоты (21-23). В связи с этим все большую популярность приобретают концепции экологически чистого земледелия и устойчивого ведения сельского хозяйства, позволяющего сократить применение минеральных удобрений и средств защиты растений.

Одно из перспективных направлений — применение биостимуляторов на основе кремния (Si) (24). За последнее десятилетие в научном сообществе интерес к роли кремния в почвенных и растительных системах заметно возрос (25, 26). Показано, что кремний способен повышать устойчивость растений к абиотическим и биотическим стрессорам, увеличивать продуктивность и стимулировать накопление биологически активных соединений даже при отсутствии стресса, что свидетельствует о его потенциале для устойчивого улучшения питания растений и повышения их продуктивности (27-29).

Значительным потенциалом для получения Si-содержащих препаратов обладает возобновляемое растительное сырье, в состав которого входит биогенный Si в хелатной форме.

В нашей работе в качестве источника Si испытан механокомпозит (МК), полученный посредством механохимической активации из шелухи риса, в которой содержание биогенного кремния составляет до 20 %, и отходов зеленого чая, содержащих до 9 % хелатирующих полифенолов (разработка Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск). Хелаты кремния, полученные с помощью механохимической активации, легко переходят в водный раствор и эффективнее усваиваются растениями в сравнении с неорганическими кристаллическими силикатами (30). Наши предыдущие исследования по действию МК на рост и развитие растений-регенерантов земляники садовой на разных этапах клонального микроразмножения и в условиях in vivo свидетельствуют о высокой эффективности МК в качестве индуктора адаптивных изменений у растений (31-33). При исследовании динамики образования и накопления фенольных соединений листьев земляники в процессе развития растений в культуре тканей и в условиях ex vitro под воздействием кремниевого биостимулятора мы выявили изменение фенольного профиля листьев со значительным повышением количества некоторых фенольных кислот и производных эллаговой кислоты (34). Полученные положительные результаты послужили основанием для изучения влияния препарата на содержание фенольных соединений в различных органах растений земляники садовой, что представляет интерес для развития устойчивого садоводства, ориентированного на производство качественных органических продуктов, богатых фенольными антиоксидантами.

В настоящей работе впервые выявлен положительный эффект МК из шелухи риса и отходов зеленого чая на содержание и состав фенольных соединений плодов, листьев и корней земляники, а также созданы основы экологически безопасной технологии выращивания растений земляники, обогащенных комплексом биологически активных полифенолов.

Целью работы была оценка влияния механокомпозита, обогащенного хелатами кремния, на состав и содержание фенольных соединений в органах растений земляники садовой (листьях, корнях и плодах) в разные фазы ее развития в условиях in vivo (открытый грунт).

Методика. Механокомпозит любезно предоставлен сотрудниками Института химии твердого тела и механохимии СО РАН. Основной составляющей механокомпозита (МК) была шелуха риса Oryza sativa L. сорта Лиман (Краснодарский край, Россия) с высоким содержанием биогенного кремния (до 20 %) и листья зеленого чая Camelia sinensis L. (Краснодарский край, Россия), содержащие хелатирующие функциональные группы, которые повышают растворимость кремния с 6,5 до 34,1 мг/л. МК имел следующий химический состав: экстрактивные вещества — 16,3±1,1 %, гемицеллюлоза — 22,3±0,8 %, лигнин — 20,2±1,5 %, целлюлоза — 38,9±2,0 %, катехины — 1,4±0,2 %, водорастворимый мономерный кремний — 34,0±0,7 мг/л. Массовое соотношение рисовой шелухи и зеленого чая в МК составляло 10:1 (35).

Для экспериментов использовали свежий водный раствор МК без фильтрации, приготовленный посредством перемешивания МК в концентрации 0,3 г/л с водой комнатной температуры и последующего настаивания в течение 1 ч при 546

комнатной температуре. Выбор этой концентрации МК был обусловлен ее успешным использованием в технологии клонального микроразмножения земляники садовой на этапе адаптации регенерантов к условиям ex vitro (31). В контрольном варианте растения поливали водой ( - МК), в опытном — водным раствором МК в концентрации 0,3 г/л (+МК).

В качестве объекта исследования использовали растения F. х ananassa сорта Солнечная полянка из коллекции культур высших растений in vitro USU_440534 Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (ЦСБС СО РАН). Сорт внесен в Государственный реестр селекционных достижений, рекомендован для плантационного выращивания в Западно-Сибирском регионе Российской Федерации, и характеризуется высокими товарными и технологическими качествами плодов (36).

Рассаду земляники получали методом клонального микроразмножения (37); она соответствовала требованиям, предъявляемым к посадочному материалу земляники садовой с закрытой корневой системой (ГОСТ Р 53135-2008. М, 2009) (38). Рассаду высаживали в открытый грунт в третьей декаде мая 2022 года на экспериментальном участке ЦСБС СО РАН (54 ° 49'9.87"N и 83 ° 6'6.95"E). Участок имел ровную поверхность, без заметного склона. Почвы — серые лесные, развивающиеся на породах, контактирующих с отложениями древней террасы реки Оби с объемной массой в слое 0-20 см — 0,8-1,18 г/см³, в иллювиальном горизонте — 1,38-1,68 г/см³. По механическому составу почвы на участке среднесуглинистые с большим количеством фракций крупной пыли, бесструктурные, со слабой воздухопроницаемостью и водопроницаемостью, быстрой осадкой и уплотнением после обработки, склонные к заплыванию и образованию корки. Реакция слабокислая, рН 6,3-6,9. В слое почвы от 0 до 20 см содержалось 2-4 % гумуса, на глубине 50-60 см — не более 0,8 %. Для повышения естественного запаса питательных веществ в почве при посадке растений вносили перегной в лунки. Полевой опыт закладывали в двукратной повторности. Число растений в каждом варианте — 40 шт. Схема посадки растений двухстрочная с расстоянием между растениями в ряду 40 см, между рядами — 35 см и строками — 50 см.

В 2022 году корневые обработки проводили через 2 нед после посадки (14 июня), последующие — с интервалом 30 сут (15 июля и 14 августа). В 2023 году обработки осуществляли 25 апреля (начало отрастания листьев), 25 мая (бутонизация — начало цветения) и 25 июля (окончание плодоношения—начало активного столонообразования). Расход рабочего раствора МК составлял 2,7 л на растение (17,4 л/м2) за один полив. Растения контрольной группы поливали эквивалентным объемом воды в те же сроки. Для ухода за растениями земляники применяли стандартную агротехнику (38).

Состав и содержания фенольных соединений (ФС) в органах растений определяли на второй год вегетации (2023 год). Образцы листьев, корней и плодов отбирали раздельно для контрольных и опытных вариантов не раньше, чем через 1 нед после обработки. Листья отбирали в четыре фазы развития: отрастание листьев, цветение, плодоношение и столонообразование; корни — в фазу столоно-образования. Плоды отбирали на двух стадиях созревания: зеленой и полностью зрелой. Зеленые плоды соответствовали сортовым признакам, характеризовались плотной консистенцией без типичной для сорта окраски. Полностью зрелые плоды имели интенсивную окраску, полный аромат, мягкую консистенцию и вкусовые качества сорта.

Образцы для анализп отбирали с 5 растений методом конверта. Корни и листья высушивали на воздухе, объединяли в средние пробы и измельчали на лабораторной мельнице Bosch MKM 6004 («Robert Bosch GmbH», Словения). Из средней пробы случайным образом отбирали 3 биологические повторности, каждую из которых использовали для приготовления экстрактов. Средние пробы свежих плодов готовили аналогичным образом и экстрагировали непосредственно после сбора.

С помощью гравиметрического метода рассчитывали содержание сухого вещества в растительном материале листьев и корней. Для этого анализируемые образцы высушивали при 105 ° С до постоянной массы. Точно взвешенные образцы растительного материала (0,5 г) трижды экстрагировали водным раствором этанола с объемной концентрацией 70 % на водяной бане при температуре 65 ° C. Перед хроматографическим анализом экстракты фильтровали через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм.

Анализ состава и содержания фенольных соединений проводили с помощью жидкостного хроматографа Agilent 1200 («Agilent Technologies», США) с диодно-матричным детектором и программой для обработки хроматографических данных ChemStation Version Rev. B.04.01. SP1 [647]. Хроматографическое разделение осуществляли на колонке Zorbax SB-C18 («Agilent Technologies», США) размером 4,6½150 мм с диаметром частиц 5 мкм, оснащенной предколонкой Agilent Guard Column Hardware Kit (p.n. 820888-901) («Agilent Technologies», США) при 25 ° C. Содержание гликозидов и производных фенольных соединений определяли непосредственно в экстрактах. Идентификацию агликонов фенольных соединений, находящихся в связанной форме, проводили после кислотного гидролиза 2 н. HCl в течение 1 ч на кипящей водяной бане.

Подвижная фаза состояла из метанола (растворитель А) и 0,1 % ортофос-форной кислоты в воде (растворитель В). Градиент 1 применялся для разделения гликозидов и свободных агликонов фенольных соединений в экстрактах, градиент 2 — для разделения агликонов в гидролизатах. Хроматографическое разделение в градиенте 1 начиналось при объемном соотношении растворителей A:B 22:78. Далее следовали линейные градиенты до соотношений 70:30 в течение первых 30 мин и 100:0 с 30-й до 32-й мин. Возвращение мобильной фазы к первоначальному соотношению растворителей 22:78 осуществлялось с 32-й до 36-й мин. Хроматографическое разделение в градиенте 2 стартовало при объемном соотношении растворителей A:B 50:50 с последующим линейным градиентом ло соотношения 52:48 (v/v) в течение первых 15 мин, переходом к соотношению 100:0 с 15-й по 17-ю мин и возвращением к первоначальному соотношению 50:50 с 17-й по 20-ю мин. Скорость потока в обоих градиентах составляла 1 мл/мин. Объем вводимого образца — 10 мкл. Оптическую плотность измеряли при X = 220, 255, 270, 290, 325, 340, 360 и 370 нм.

Концентрацию веществ определяли методом внешнего стандарта. Для построения калибровочных кривых использовали следующие стандартные компоненты: галловая и феруловая кислоты («Serva Electrophoresis GmbH», Германия), (+)-катехин, хлорогеновая кислота, неохлорогеновая кислота, сиреневая кислота, эллаговая кислота, п-кумаровая кислота, таксифолин, рутин и рутинозид кемпферола («Sigma-Aldrich», США), ванилиновая кислота («Serva Electrophoresis GmbH», Германия), а также эпигаллокатехин галлат («Teavigo GmbH», Германия). Стандартные маточные растворы в концентрации 1 мг/мл в метаноле использовали для построения калибровочных кривых в диапазоне концентраций 2-100 мкг/мл. Каждую пробу анализировали в 3-кратной повторности.

Идентификацию производных эллаговой кислоты, таксифолина и кверцетина проводили в соответствии с максимумами и формой спектров поглощения. Расчет содержания производных эллаговой кислоты осуществляли по калибровочной кривой эллаговой кислоты, производных таксифолина — по калибровочной кривой таксифолина, гликозидов кверцетина — по калибровочной кривой рутина.

Содержание соединений в листьях и корнях выражали в мг/100 г абсолютно сухой массы, в плодах — в мг/100 г свежих плодов. Данные представлены 548

в виде средних значений и стандартных ошибок ( М ±SEM) 3 биологических и 3 технических повторностей. Для сравнения средних значений независимых выборок использовали многоранговый тест Дункана (однофакторный дисперсионный анализ). Статистическую обработку результатов проводили с помощью программного обеспечения Statistica 10.0 («StatSoft, Inc.», США).

Результаты. В растениях F. х ananassa сорта Солнечная полянка было обнаружено и идентифицировано 25 главных веществ фенольной природы: гид-роксибензойные и гидроксикоричные кислоты, катехины, эллаговая кислота и ее производные, флавонолы и флавононолы. ФС органов растений различались по составу и содержанию гидроксикоричных кислот, гликозидов таксифолина, кверцетина и производных эллаговой кислоты. п-Кумаровая и кофейная кислоты были постоянными компонентами, представленными во всех органах земляники. При этом хлорогеновую кислоту обнаружили только в плодах, а неохлорогеновая и феруловая кислоты выявлены в листьях и корнях. Эти органы содержали большее количество производных эллаговой кислоты (7 соединений) по сравнению с плодами (5 соединений). Плоды и корни выделялись большим разнообразием гликозидов таксифолина (3 и 4 соединения), в то время как в листьях был обнаружен только один компонент. При этом листья отличались от остальных органов наличием гликозидов кверцетина, которые не были обнаружены в других частях растения. По общему числу соединений плоды (18 компонентов) уступали корням (22 компонента) и листьям (21 компонент) (табл. 1).

1. Состав фенольных соединений растений Fragaria * ananassa (Duchesne ex Weston)

Duchesne ex Rozier сорта Солнечная полянка при выращивании в условиях in vivo (экспериментальный участок ЦСБС СО РАН, 2022-2023 годы)

¹ пика	Время удерживания, мин	Спектральная характеристика ( λ max ), нм	Вещество	Листья	Корни	Плоды
1	2,4	216, 272	Галловая кислота	+	+	+
2	3,8	240, 296пл, 325	Неохлорогеновая кислота	+	+	н.о.
3	5,3	204, 230пл, 280	(+)-Катехин	+	+	+
4	6,7	254	п-Гидроксибензойная кислота	+	+	+
5	6,9	217, 242, 325	Хлорогеновая кислота	н.о.	н.о.	+
6	7,7	204, 230пл, 280	Эпигаллокатехин галлат	+	+	+
7	8,0	230, 262	Производное эллаговой кислоты 1	+	+	н.о.
8	8,7	218, 240, 298пл, 324	Кофейная кислота	+	+	+
9	9,1	254, 360	Производное эллаговой кислоты 2	+	+	н.о.
10	9,4	260, 290	Ванилиновая кислота	+	+	+
11	9,7	220, 270	Сиреневая кислота	+	+	+
12	10,8	226, 310	п-Кумаровая кислота	+	+	+
13	11,2	230, 276	Производное эллаговой кислоты 3	+	+	+
14	12,4	254, 362	Производное эллаговой кислоты 4	+	+	+
15	13,3	218, 236, 320	Феруловая кислота	+	+	н.о.
16	13,8	255, 266пл, 294пл, 355	Гликозид кверцетина 1	+	н.о.	н.о.
17	13,9	292	Гликозид таксифолина 1	н.о.	+	+
18	14	255, 266пл, 294пл, 355	Гликозид кверцетина 2	+	н.о.	н.о.
19	14,1	292	Гликозид таксифолина 2	н.о.	+	+
20	15,0	292	Гликозид таксифолина 3	н.о.	+	н.о.
21	15,4	292	Гликозид таксифолина 4	+	+	+
22	16,3	254, 360	Производное эллаговой кислоты 5	+	+	+
23	16,8	254, 360	Производное эллаговой кислоты 6	+	+	+
24	17,7	254, 367	Эллаговая кислота	+	+	+
25	19,2	265, 356	Рутинозид кемпферола	+	+	+
При	мечание. пл	— плечо. н.о. — соединение не обнаружено.

Основные компоненты ФС листьев на протяжении всего цикла развития были представлены гликозидами флавоноидов и производными эллаговой кислоты. В фазу отрастания их содержание составляло соответственно 1257,3 и 1238,6 мг/100 г. В составе гидроксибензойных кислот доминировали п-гидрок-сибензойная (213,5 мг/100 г) и сиреневая кислоты (167,5 мг/100 г). Среди гид-роксикоричных кислот преобладала п-кумаровая кислота (161,8 мг/100 г). Свободная эллаговая кислота (338,0 мг/100 г) и производное эллаговой кислоты 5

(304,5 мг/100 г) были основными представителями гидролизуемых танинов. В составе флавоноидов по содержанию выделялись гликозиды кверцетина (676,6 и 480,9 мг/100 г соответственно для гликозидов 1 и 2). Катехин и эпигаллокатехин галлат были минорным компонентами. При этом содержание галлата эпигалло-катехина несколько превыщало содержание катехина (показатели составили соответственно 38,3 и 25,5 мг/100 г).

Внесение механокомпозита (МК) в фазу отрастания листьев негативно повлияло на все классы ФС, кроме катехинов. Суммарное содержание всех компонентов листьев уменьшилось в 1,2 раза (p ≤ 0,05) (табл. 2). Значительно понизилось содержание основных компонентов: п-гидроксибензойной кислоты (в 1,4 раза), п-кумаровой кислоты (в 2,4 раза), производного эллаговой кислоты 5 и гликозидов кверцетина — в 1,3 раза (p ≤ 0,05). При этом под действием МК количество (+)-катехина возросло в 3,9 раза (p ≤ 0,05), кофейной кислоты и производного таксифолина 4 — в 1,2 раза (p ≤ 0,05), эллаговой кислоты и ее производного 6 — в 1,1 раза (p ≤ 0,05).

К фазе цветения в листьях контрольных растений содержание всех гликозидов флавоноидов и их общей суммы снижалось (1171,5 мг/100 г), а производных эллаговой кислоты — повышалось (1347,0 мг/100 г). В составе гидроксибен-зойных кислот существенно увеличивалось количество ванилиновой кислоты (215,4 мг/100 г), и она начала доминировать над сиреневой кислотой (86,4 мг/100 г). В составе гидроксикоричных кислот преобладающий компонент также поменялся с п-кумаровой на феруловую кислоту, в основном за счет существенного снижения содержания первой. В составе катехинов доля катехина возросла с 36,2 до 58,0 %.

Фаза цветения характеризовалась преобладанием в листьях эллаговых соединений над гликозидами флавоноидов. В необработанных растениях повысилось суммарное содержание гидроксибензойных кислот (за счет возрастания доли большинства компонентов, за исключением сиреневой кислоты), а также эллаговых соединений (в основном, за счет повышения концентрации производного 2). Суммарное содержание ФС также возросло по сравнению с его значением в фазу отрастания.

Внесение МК в фазу цветения либо не оказывало действия на содержание изучаемых классов ФС, либо понижало его по сравнению с необработанными растениями: количество гидроксикоричных кислот и гликозидов флавоноидов снижалось соответственно 1,1 и 1,2 раза. Был выявлен положительный эффект на содержание гликозида таксифолина 4 (в 1,8 раза, p ≤ 0,05), производного эллаговой кислоты 4 (в 1,3 раза, p ≤ 0,05), галловой (в 1,2 раза, p ≤ 0,05) и феруловой (в 1,1 раза, p ≤ 0,05) кислот. Суммарное содержание всех компонентов понизилось в 1,1 раза (см. табл. 2).

К фазе плодоношения содержание производных эллаговой кислоты в контрольных растениях еще несколько увеличилось (1403,2 мг/100 г), а гликозидов флавоноидов и гидроксибензойных кислот — уменьшилось (1080 и 490,4 мг/100 мг) по сравнению со значениями в фазу цветения. Эта фаза характеризовалась понижением количества большинства компонентов при внесении МК. Содержание производных эллаговой кислоты и гликозидов флавоноидов понизилось в 1,4 раза, гидроксикоричных кислот — в 1,2 раза, гидроксибензойных — в 1,1 раза по сравнению с необработанными растениями (p ≤ 0,05). Суммарное содержание ФС уменьшилось в 1,3 раза (p ≤ 0,05). Достоверно увеличилась концентрация только одного соединения — производного эллаговой кислоты 1 (в 1,5 раза, p ≤ 0,05) (см. табл. 2).

2. Содержание фенольных соединений (мг/100 г сухой массы) в листьях у растений Fragaria * ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier сорта Солнечная полянка в разные фазы вегетации под действием механокомпозита (МК) ( n = 3, N = 3; Ì ±SEM; экспериментальный участок ЦСБС СО РАН, 2022-2023 годы)

	Фаза отрастания листьев		Фаза цветения		Фаза плодоношения		Фаза столонообразования
Вещество	0,0 мг/л МК	0,3 мг/л МК	МК 0,0 мг/л	МК 0,3 мг/л	МК 0,0 мг/л	МК 0,3 мг/л	МК 0,0 мг/л	МК 0,3 мг/л
			Гидроксибензойные		кислоты
1	47,66±2,13b	39,87±0,48a	91,57±3,92a	112,37±4,96b	62,62±1,02a	61,13±1,80a	85,86±3,84a	82,65±3,92a
4	213,49±5,00b	154,06±6,53a	261,53±11,32b	192,95±4,15a	81,05±3,36a	79,81±2,78a	39,82±1,10a	49,82±0,82b
10	97,58±4,34а	100,79±4,24a	215,39±10,47а	231,27±8,01a	273,91±10,92а	243,19±10,49a	209,87±6,51а	222,22±7,57a
11	167,52±4,34b	49,91±0,26a	86,38±4,98a	81,78±2,11a	72,86±1,83b	56,15±2,70a	50,60±2,32a	81,61±1,26b
Сумма	526,26±7,05b	344,63±9,54a	654,87±17,98a	618,38±12,89a	490,43±5,65b	440,28±15,91a	386,14±3,92a	436,30±10,80a
			Гидро	ксикоричные	кислоты
2	8,98±0,36b	6,84±0,31а	39,08±1,88b	30,23±1,12а	28,19±1,18a	26,05±1,13а	30,54±1,10a	32,98±1,64а
8	30,62±0,88а	36,64±1,61b	45,23±1,78а	42,66±1,71a	51,47±2,35b	29,32±1,30a	57,82±2,92a	81,41±2,39b
12	161,80±4,39b	68,87±2,09а	58,32±2,39b	38,35±0,37а	39,80±1,71b	31,81±1,34а	24,53±1,19a	27,89±1,15а
15	35,93±1,16b	22,36±0,38a	65,66±0,35a	74,92±2,12b	69,87±3,15a	67,67±3,07a	78,24±3,62a	68,15±3,00a
Сумма	273,33±4,69b	134,70±3,63а	208,29±0,73b	186,16±1,88а	189,33±8,27b	154,85±5,16а	191,14±7,98a	210,44±2,61а
				Катехины
3	25,47±0,79а	99,06±3,51b	52,02±2,31b	53,84±1,57а	54,04±0,50b	26,47±1,00a	54,04±0,50b	26,47±1,00a
6	38,31±1,20b	16,44±0,72a	37,59±1,82a	40,72±1,63a	51,94±2,46а	51,25±2,18a	22,07±0,22b	16,45±0,98a
Сумма	63,78±1,98a	115,50±4,16b	89,61±4,08a	82,43±3,46a	105,78±4,03а	107,40±0,52a	76,11±4,03b	42,92±1,97a
			Эллаговая	кислота и ее	производные
7	133,94±3,59b	105,07±5,20a	138,45±4,01b	110,25±2,43a	52,57±1,64a	77,77±1,89b	50,57±2,40a	52,64±3,01a
9	200,44±5,80а	205,46±7,40a	386,33±14,79а	394,27±7,10a	404,26±18,23b	236,24±7,79a	234,79±7,48b	296,82±14,47b
13	147,25±4,34а	140,29±2,35а	122,80±5,62а	117,12±4,52а	161,64±7,38 b	108,17±4,93а	84,98±3,01a	84,47±1,90a
14	86,67±2,03b	61,26±1,85а	29,15±1,27a	37,28±1,76b	25,60±1,22a	22,74±0,67а	28,34±1,19a	34,65±1,58b
22	304,52±8,68b	241,03±2,45а	292,84±10,89a	271,62±4,68а	370,62±0,06b	238,47±9,00а	392,66±1,52a	431,62±0,96b
23	27,73±0,90а	31,09±0,66b	42,49±2,08а	41,09±0,82a	51,90±2,49а	48,62±2,15a	48,17±2,21а	70,28±1,66b
24	338,01±9,18а	363,98±5,22b	334,94±10,89а	310,15±5,41a	336,57±3,86b	252,20±10,74a	459,35±21,98a	536,52±25,55a
Сумма	1238,56±15,55b	1148,18±18,79а	1346,99±39,55a	1281,78±4,90а	1403,16±24,62b	984,21±37,15а	1298,87±39,78a	1507,00±40,74b

Продоление табоицы 2

Гликозиды флавоноидов

16 18 21 25 Сумма Всего

676,58±18,55b        529,41±2,65a          642,76±26,35b         518,90±0,83a       641,46±25,32b       417,96±12,14a       769,32±29,01a        833,96±22,78a 480,94±11,60b        370,58±1,86а          449,93±18,44b         363,23±0,58а        322,01±1,85b        267,48±10,43а       366,00±14,21a        361,87±11,24а 41,64±0,88а          50,34±2,42b            27,77±0,94а           49,42±1,46b        51,78±2,48b         22,18±0,96a         53,58±2,53a          50,67±2,39a 58,18±1,74b          51,42±1,32а            51,28±2,41a           46,08±0,88а        65,15±2,58a         57,53±1,92а        102,70±3,68a         101,16±0,32а 1257,34±32,47b       1001,75±8,25a         1171,51±107,25b        977,63±1,73a       1080,40±24,87b       765,14±21,15a      1291,65±13,00a       1347,66±10,19b 3323,27±44,05b       2744,76±43,39a        3471,51±107,25b      3146,38±16,50a     3269,10±41,22b     2451,87±72,49a      3243,90±65,11a       3544,32±46,54b

Примечание. 1 — галловая кислота, 2 — неохлорогеновая кислота, 3 — (+)-катехин, 4 — п-гидроксибензойная кислота, 6 — эпигаллокатехин галлат, 7 — производное эллаговой кислоты 1, 8 — кофейная кислота, 9 — производное эллаговой кислоты 2, 10 — ванилиновая кислота, 11 — сиреневая кислота, 12 — п-кумаровая кислота, 13 — производное эллаговой кислоты 3, 14 — производное эллаговой кислоты 4, 15 — феруловая кислота, 16 — гликозид кверцетина 1, 18 — гликозид кверцетина 2, 21 — гликозид таксифолина 4, 22 — производное эллаговой кислоты 5, 23 — производное эллаговой кислоты 6, 24 — эллаговая кислота, 25 — рутинозид кемпферола.

Значения в строках для контрольной и опытных групп, за которыми следуют разные буквы, имеют значимые различия в соответствии с тестом Дункана при р ≤ 0,05.

В фазу столонообразования в листьях контрольных растений суммарное содержание ФС всех классов, за исключением гликозидов флавоноидов, понизилось. В этой группе соединений количество всех компонентов увеличилось либо достоверно не изменилось. В фазу столонообразования внесение МК положительно влияло на большее по сравнению с предыдущими фазами число индивидуальных ФС. Увеличилось содержание сиреневой (в 1,6 раза, p ≤ 0,05), кофейной (в 1,4 раза, p ≤ 0,05), п-гидроксиоксибензойной (в 1,3 раза, p ≤ 0,05) кислот; производного эллаговой кислоты 6 (в 1,5 раза, p ≤ 0,05), производных эллаговой кислоты 2, 4 и 5 (соответственно в 1,3, 1,2 и 1,1 раза, p ≤ 0,05). Суммарное содержание эллаговых соединений и гликозидов флавоноидов возросло соответственно в 1,20 и 1,04 раза (p ≤ 0,05), а сумма всех ФС увеличилась в 1,1 раза (p ≤ 0,05). Концентрация гидроксикоричных и гидроксибензойных кислот достоверно не изменилась, а катехинов — снизилась в 1,8 раза (см. табл. 2).

Таким образом, МК способствовал снижению содержания в листьях всех классов ФС, по сравнению с необработанными растениями, во все фазы развития, за исключением фазы столонообразования. Фаза плодоношения характеризовалась наибольшим снижением содержания ФС (в 1,3 раза, p ≤ 0,05). Необработанные растения накапливали максимальное количество ФС в фазе цветения (3471,5 мг/100 г), а обработанные достигали максимума к фазе столонообразова-ния (3544,3 мг/100 г), который по величине достоверно превышал максимум контрольных растений. К наиболее отзывчивым на действие МК соединениям в листьях можно отнести п-гидроксибензойную, сиреневую и п-кумаровую кислоты (значительное снижение содержания в двух фазах развития), катехин (повышение почти в 4 раза в фазу отрастания), производное эллаговой кислоты 5 (существенные изменения в трех фазах развития), а также гликозиды кверцетина (значительное снижение в три фазы развития).

Корни контрольных растений F. х ananassa в фазе столонообразования значительно уступали листьям по содержанию ФС (ниже в 1,4 раза, p ≤ 0,05) (табл. 3). Их основными компонентами были гликозиды флавоноидов, среди которых доминировал гликозид таксифолина 4 (1336,9 мг/100 г), а гликозиды кверцетина отсутствовали. Содержание большинства компонентов было значительно ниже по сравнению с листьями, за исключением неохлорогеновой кислоты, галлата эпигаллокатехина (существенно не отличалось) и (+)-катехина (выше в 4,3 раза, p ≤ 0,05).

3. Содержание фенольных соединений (мг/100 г сухой массы) в корнях у растений Fragaria * ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier сорта Солнечная полянка в фазу столонообразования под действием механокомпозита (МК) ( n = 3, N = 3; М ±SEM; экспериментальный участок ЦСБС СО РАН, 2022-2023 годы)

Вещество	МК 0,0 мг/л	МК 0,3 мг/л
	Гидроксибензойные	кислоты
1	33,89±0,07a	33,59±4,34a
4	32,97±1,01a	36,52±1,01a
10	51,03±0,77а	68,81±2,01b
11	25,94±0,77b	23,08±0,02a
Сумма	143,83±0,85b	162,00±3,64b
	Гидроксикоричные	кислоты
2	31,30±0,25b	26,77±0,52а
8	19,35±0,03b	13,60±0,43a
12	12,50±0,59b	8,65±0,37а
15	8,70±0,32a	20,88±1,02b
Сумма	71,85±0,55a Катехины	69,89±0,74а
3	234,92±7,31а	263,02±2,16b
6	21,06±0,01а	31,66±1,46b
Сумма	225,97±7,30а	294,68±0,69b
	Эллаговая кислота и ее	производные
7	30,98±1,45a	21,04±0,87b
9	107,13±0,59a	131,67±4,41b

	Продолжение табдицы 3
13 14 22 23 24 Сумма	51,66±2,41a                                  52,14±0,78а 11,55±0,55a                                  16,51±0,72b 33,75±0,57b                                  19,29±0,41а 13,58±0,60а                                  22,14±1,03b 120,35±2,09a                                 120,37±0,34a 369,00±2,97a                                 383,16±3,57b Гликозиды флавоноидов
17 19 20 21 25 Сумма Всего	72,17±3,51a                                  67,91±2,86a 38,93±1,52a                                  41,67±1,75а 22,22±1,02a                                  21,91±0,95а 1336,89±5,40a                                1644,58±7,38b 32,83±1,44a                                  34,49±0,37а 1480,83±9,65a                                1788,65±7,52b 2343,70±7,66a                              2720,29±6,19b

Примечание. 1 — галловая кислота, 2 — неохлорогеновая кислота, 3 — (+)-катехин, 4 — п-гидроксибензой-ная кислота, 6 — эпигаллокатехин галлат, 7 — производное эллаговой кислоты 1, 8 — кофейная кислота, 9 — производное эллаговой кислоты 2, 10 — ванилиновая кислота, 11 — сиреневая кислота, 12 — п-кумаровая кислота, 13 — производное эллаговой кислоты 3, 14 — производное эллаговой кислоты 4, 15 — феруловая кислота, 17 — гликозид таксифолина 1, 19 — гликозид таксифолина 2, 20 — гликозид таксифолина 3, 21 — гликозид таксифолина 4, 22 — производное эллаговой кислоты 5, 23 — производное эллаговой кислоты 6, 24 — эллаговая кислота, 25 — рутинозид кемпферола.

Значения в строках для контрольной и опытных групп, за которыми следуют разные буквы, имеют значимые различия в соответствии с тестом Дункана при р ≤ 0,05.

При обработке МК в корнях увеличивалось содержание нескольких групп соединений: катехинов — в 1,3 раза за счет накопления обоих компонентов (p ≤ 0,05), гликозидов флавоноидов — в 1,2 раза за счет гликозида таксифолина 4 (p ≤ 0,05), гидроксибензойных кислот — в 1,1 раза за счет ванилиновой кислоты (p ≤ 0,05), производных эллаговых кислот — в 1,04 раза за счет производных 2, 4, и 6 (p ≤ 0,05). При этом общее содержание ФС увеличилось в 1,2 раза (p ≤ 0,05).

Плоды земляники отличались от других частей растения очень низким содержанием ФС, меньшим числом производных эллаговой кислоты и гликозидов флавоноидов (табл. 4). Как и в корнях, в них отсутствовали гликозиды кверцетина. Общее содержание ФС в зеленых (незрелых) и красных (зрелых) плодах контрольных растений составляло соответственно 38,9 и 62,1 мг/100 г. В зеленых плодах наибольшую долю составляли эллаговые соединения (13,9 мг/100 г) и гид-роксибензойные кислоты (13,5 мг/100 г). Красные плоды характеризовались сбалансированным составом гидроксикоричных кислот (18,5 мг/100 г), эллаговых соединений (17,3 мг/100 г) и гидроксибензойных кислот (15,4 мг/100 г). Среди фенольных кислот в зеленых плодах преобладала галловая кислота (7,7 мг/100 г), в красных — п-кумаровая (12,9 мг/100 г). Зеленые плоды отличались более высоким содержанием катехинов (3,3 мг/100 г) по сравнению с красными (1,5 мг/100 г).

• 4.    Содержание фенольных соединений (мг/100 г сырой массы) в зеленых (незрелых) и красных (зрелых) свежих плодах Fragaria * ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier сорта Солнечная полянка под действием механокомпозита (МК) ( n = 3, N = 3; M ±SEM; экспериментальный участок ЦСБС СО РАН, 2022-2023 годы)

  Вещество	Зеленые плоды		Красные плоды
  	МК 0,0 мг/л	МК 0,3 мг/л	МК 0,0 мг/л	МК 0,3 мг/л
  1	7,70±0,36a	Гидроксибензойные кислоты 11,44±0,50b               8,55±0,45a		11,90±0,42b
  4	0,93±0,04а	0,86±0,03a	1,65±0,07а	1,72±0,06a
  10	4,02±0,16а	4,88±0,18b	3,73±0,16а	7,55±0,30b
  11	0,87±0,04а	0,88±0,04a	1,44±0,06а	1,32±0,06а
  Сумма	13,52±0,16а	18,07±0,58b	15,37±0,48а	22,50±0,64b
  5	2,82±0,11а	Гидроксикоричн 3,11±0,13a	ые кислоты 2,00±0,08а	2,54±0,09b
  8	2,02±0,07а	2,44±0,08b	3,66±0,16а	3,90±0,15а
  12	0,38±0,01а	1,31±0,05b	12,88±0,52а	13,10±0,56a
  Сумма	5,22±0,13а	6,86±0,17а	18,54±0,45а	19,54±0,57а
  3	1,17±0,05а	Катехи 1,76±0,07b	ны 0,53±0,02а	1,02±0,04b

Продолжение табдицы 4

6 2,14±0,08а 2,87±0,10b 0,99±0,04а 2,05±0,07b Сумма 3,31±0,05а Эл 4,63±0,16b лаговая кислота и ее 1,52±0,03а производные 3,07±0,04b 13 0,46±0,02а 1,44±0,06b 0,85±0,03b 0,73±0,03а 14 1,18±0,06а 1,50±0,33a 2,17±0,09а 2,51±0,10b 22 4,21±0,20а 4,89±0,16b 4,89±0,21а 5,68±0,14b 23 3,16±0,15а 4,66±0,20b 2,75±0,09b 2,21±0,08а 24 4,94±0,21а 7,06±0,30b 6,61±0,13b 4,72±0,18а Сумма 13,95±0,43а 19,55±0,58b Гликозиды флаво 17,28±0,45b ноидов 15,84±0,35а 17 0,60±0,02а 1,29±0,05b 3,66±0,15а 3,96±0,17а 19 0,37±0,02а 0,83±0,03b 0,45±0,02а 0,64±0,02b 21 н.о. н.о. 0,45±0,02а 0,45±0,02а 25 1,88±0,09а 2,61±0,10b 4,79±0,18а 5,54±0,24b Сумма 2,85±0,07а 4,74±0,10b 9,35±0,28а 10,60±0,06b Всего 38,88±0,38а 53,85±1,32b 62,05±0,77а 71,55±1,13b Примечание. 1 — галловая кислота, 3 — (+)-катехин, 4 — п-гидроксибензойная кислота , 5 — хлорогеновая кислота, 6 — эпигаллокатехин галлат, 8 — кофейная кислота, 10 — ванилиновая кислота, 11 — сиреневая кислота, 12 — п-кумаровая кислота, 13 — производное эллаговой кислоты 3, 14 — производное эллаговой кислоты 4, 17 — гликозид таксифолина 1, 19 — гликозид таксифолина 2, 21 — гликозид таксифолина 4, 22 — производное эллаговой кислоты 5, 23 — производное эллаговой кислоты 6, 24 — эллаговая кислота, 25 — рутинозид кемпферола; н.о. — не обнаружено.

Значения в строках для контрольной и опытных групп, за которыми следуют разные буквы, имеют значимые различия в соответствии с тестом Дункана при р ≤ 0,05.

При внесении МК содержание гликозидов флавоноидов в зеленых плодах возросло в 1,7 раза (p ≤ 0,05), катехинов и эллаговой кислоты с ее производными — в 1,4 раза (p ≤ 0,05), гидроксибензойных и гидроксикоричных кислот — в 1,3 раза (p ≤ 0,05) по сравнению с необработанными растениями. Общее содержание ФС повысилось в 1,4 раза (p ≤ 0,05). Увеличение количества ФС в красных плодах под влиянием МК было менее значительным, чем в зеленых. При внесении МК содержание катехинов в красных плодах увеличилось в 2 раза (p ≤ 0,05), гидроксибензойных кислот — в 1,5 раза (p ≤ 0,05), гликозидов флавоноидов — в 1,1 раза. Суммарное содержание гидроксикоричных кислот в зрелых плодах достоверно не изменилось (p ≤ 0,05), эллаговых соединений незначительно понизилось (в 1,1 раза). Влияние МК на общее содержание ФС в зрелых плодах (увеличение в 1,2 раза, p ≤ 0,05) также было менее значительным по сравнению с зелеными.

Следует отметить, что индивидуальные эллаговые соединения в зеленых и зрелых плодах по-разному реагировали на обработку МК. В зеленых плодах достоверно повышалось количество эллаговой кислоты и трех ее производных, в зрелых плодах содержание эллаговой кислоты существенно уменьшилось, как и концентрация ее производных 3 и 6. Содержание галловой и ванилиновой кислот, а также гликозида таксифолина 2 под действием МК значительно увеличивалось как в зеленых, так и в зрелых плодах. Таким образом, результаты свидетельствуют о положительном воздействии МК на содержание ФС в корнях и плодах F. х ananassa .

В настоящее время в мире растет интерес к методам повышения содержания ФС в тканях растений, которые включают действие различных физических факторов и химических соединений (39-41). Однако исследования по индукции изменения концентраций фенольных соединений как части защитной системы растений под влиянием Si фрагментарны и касаются растений со значительно различающимися генотипами. Этот фактор, наряду с варьированием условий среды, типом стрессора, возрастом и физиологическим состоянием растений, а также формой и концентрацией Si при обработке, служит причиной значительного варьирования эффектов препаратов (42, 43). Показано, что на фоне Si экспрессия генов, кодирующих защитные ферменты у растений (полифенолокси-дазу, пероксидазу, аскорбатпероксидазу, каталазу, фенилаланинаммиаклиазу и глюканазу), увеличивается, что приводит к повышению термотолерантности и усилению выработки противогрибковых соединений, таких как продукты фенольного метаболизма (лигнин), флавоноиды и фитоалексины (45).

Наши предыдущие исследования выявили разнонаправленные эффекты МК на компоненты фенольных комплексов в зависимости от условий культивирования (открытый грунт/теплица), органа растения и фазы вегетации (34). В теплице под влиянием МК сумма фенольных соединений понижалась в листьях и достоверно не изменялась в корнях. Однако при этом значимо увеличивалось содержание оксибензойных кислот (галловой, ванилиновой, сиреной), оксико-ричных кислот (кофейной, неохлорогеновой, п-кумаровой кислот), а также эллаговой кислоты и ее производных (неопубликованные данные). Анализ элементного состава растений земляники рентгенофлуоресцентным методом с использованием синхротронного излучения (РФА-СИ) показал, что применение МК приводит к значительному увеличению накопления Si в растениях. При этом Si накапливается как в корнях, так и в побегах, с преобладающей локализацией в надземной части (33, 46). В первый год культивирования растений в открытом грунте влияние МК на фенольный профиль листьев и корней было противоположным эффектам второго года культивирования, представленным в настоящем исследовании. МК способствовал повышению содержания суммы фенольных соединений в листьях (в основном за счет гидроксибензойных, гидроксикоричных кислот, производной эллаговой кислоты) и его понижению в корнях растений, в основном за счет флавонолов и флаванонолов (34). При этом в корнях произошло повышение концентрации многих компонентов, в том числе производных эллаговой кислоты, галлата эпигаллокатехина и ванилиновой кислоты, содержание которых увеличивался и во второй год культивирования под действием МК (32, 33).

Таким образом, результаты исследований доказывают эффект МК, который прояляется в отношении низкомолекулярных антиоксидантов, которые регулируют содержание активных форм кислорода, участвующих в процессах развития и защиты растений. Изменение метаболизма фенольных кислот под влиянием МК подтверждает его потенциал в качестве активатора синтеза лигнина. Изменение содержания фенольных соединений под действием МК, многие из которых обладают антиоксидантными свойствами, определяет перспективность препарата для целенаправленного улучшения полезных свойств сельскохозяйственных культур. Учитывая положительное влияние МК на показатели продуктивности растений земляники, выявленное нами ранее (32, 33), а также на показатели вегетативной и генеративной продуктивности (увеличение площади листовой пластинки, числа столонов на растение, числа дочерних розеток на столон, числа дочерних розеток на растение, средней массы плодов) у растений второго года культивирования (неопубликованные данные), его также можно рассматривать как адаптоген с комплексным действием, позволяющий повысить эффективность технологии культивирования для получения повышенной биомассы плодов, листьев и корней земляники, обогащенных биологически активными веществами.

Итак, мы выявили специфичность фенольных профилей органов растений (листья, корни и плоды) Fragaria х ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier сорта Солнечная полянка и их трансформаций под действием механокомпозита (МК), в состав которого входили шелуха риса и листья зеленого чая. Листья характеризовались максимальным содержанием фенльных соединений (ФС) (до 3,5 %), в которых доминировали гликозиды флавоноидов (до 1,3 %) и эллаговые соединения (до 1,4 %). МК способствовал понижению концентрации ФС на протяжении периодов прорастания, цветения и плодоношения. При этом МК вызывал увеличение содержания ФС на 10 % в фазе столонообразования. Максимальное увеличение в 1,6, 1,5 и 1,4 раза (p ≤ 0,05) показали сиреневая кислота, производное эллаговой кислоты 6 и кофейная кислота. Корни уступали ли-556

стьям по суммарному содержанию ФС (до 2,3 %), но характеризовались повышенным количеством катехинов (до 226,0 мг/100 г) по сравнению с листьями (до 105,8 мг/100 г). В фазе столонообразования МК вызывал увеличение содержания ФС на 16 %. Наивысший положительный эффект был выявлен на концентрацию феруловой кислоты, производного эллаговой кислоты 6 и эпигаллокатехин галлата (увеличение в 2,4, 1,6 и 1,5 раза, p ≤ 0,05). Содержание ФС в плодах не превышало 63 мг/100 г сырой массы. При этом в них были значительно представлены гидроксибензойные (15,4 мг/100 г), гидроксикоричные кислоты (18,5 мг/100 г), гликозиды флавоноидов (9,4 мг/100 г) и эллаговые соединения (17,3 мг/100 г). Зрелые плоды превосходили зеленые по количеству ФС в 1,6 раза. Влияние МК на зеленые плоды F. х ananassa было положительным и более выраженным (39 %) по сравнению с эффектом, который проявился на зрелых плодах (15 %) и других органах растения. В зеленых плодах значительно увеличивалось содержание большинства групп соединений: гликозидов флавоноидов (в 1,7 раз, p ≤ 0,05), катехинов и эллаговых соединений (в 1,4 раза, p ≤ 0,05), гидроксибензойных и гидроксико-ричных кислот (в 1,3 раза, p ≤ 0,05). В зрелых плодах наиболее существенно возросло количество катехинов и гидроксибензойных кислот (в 2 и 1,5 раза, p ≤ 0,05). Полученные данные обосновывают использование хелатов кремния в агробиотехнологии в качестве средства управления ростом и развитием растений земляники садовой, обеспечивающего получение высококачественной органической продукции в условиях Западно-Сибирского региона. Результаты модификации фенольного профиля в органах растений под действием хелатов кремния могут быть использованы в пищевой, фармацевтической промышленности с целью профилактики дефицита фенольных антиоксидантов у населения.

ФРБУН Центральный сибирский ботанический сад СО РАН,