Рост проростков гречихи обыкновенной (Fagopyrum esculentum Moench) и накопление первичных и вторичных метаболитов при различных условиях минерального питания

Гречиха обыкновенная ( Fagopyrum esculentum Moench) - важная сельскохозяйственная культура. Помимо уникальных пищевых характеристик, для нее характерно образование различных фенольных соединений, в том числе рутина, широко применяемого в медицине. Поскольку фенольные соединения обладают высокой биологической и антиоксидантной активностью, в том числе рассматриваются как потенциальные компоненты функционального питания, изучение их накопления на начальных этапах онтогенеза растений представляет практический интерес. В представленной работе мы показали регуляторное действие макро- и микроэлементов на рост растений и накопление первичных и вторичных метаболитов у гречихи. Впервые охарактеризовано образование первичных и вторичных метаболитов в надземных органах нового и перспективного российского сорта гречихи обыкновенной Даша, внесенного в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации, в 2018 году. Целью работы было изучение начальных этапов онтогенеза проростков гречихи обыкновенной, включая оценку их морфофизиологических характеристик в условиях различной обеспеченности элементами минерального питания, а также накопления в семядольных листьях фотосинтетических пигментов, сахаров и фенольных соединений. Объектом исследования служили проростки гречихи обыкновенной сортов Девятка и Даша селекции ВНИИ зернобобовых культур (г. Орел), внесенных в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации, соответственно в 2004 и 2018 году. Растения выращивали в лабораторных условиях рулонным способом на воде (контроль) и питательной среде Хогланда-Арнона (опыт) при 24 °C и 16-часовом освещении. Определяли высоту гипокотилей, длину корней и массу семядольных листьев проростков. Оводненность растительного материала анализировали после его высушивания до постоянной массы при температуре 70 °C. Спектрофотометрическим методом определяли количество хлорофиллов a и b (при λ = 665 нм и λ = 649 нм), каротиноидов (λ = 440 нм), сахаров (λ = 490 нм), суммы растворимых фенольных соединений (λ = 725 нм), флавоноидов (λ = 415 нм) и фенилпропаноидов (λ = 330 нм) в этанольных экстрактах, полученных из семядольных листьев проростков разного возраста. Выращивание гречихи на питательной среде Хогланда-Арнона способствовало более быстрому росту надземных органов по сравнению с выращиванием на воде. Рост подземных органов в обоих случаях был одинаковым. Выявлены различия в накоплении фотосинтетических пигментов (хлорофилла a и b, каротиноидов) и сахаров в семядольных листьях у проростков: в опытных вариантах в большинстве случаев эти показатели были выше, чем в контрольных. Накопления фенольных соединений не столь явно зависело от условий минерального питания. Исключением было содержание фенилпропаноидов, которое в семядольных листьях проростков, выращенных на питательной среде, изменялось в большей степени по сравнению с контролем и достигало высоких значений в конце периода исследования. Следует также отметить, что при выращивании проростков гречихи сорта Даша на питательной среде в их семядольных листьях на поздних этапах онтогенеза отмечалось более значительное накопление пигментов (на 20 %, р ≤ 0,05), сахаров (на 33 %, р ≤ 0,05) и фенольных соединений (на 35 %, р ≤ 0,05) по сравнению с сортом Девятка. Таким образом, количество минеральных элементов имеет важное значение для начальных этапов онтогенеза растений гречихи обыкновенной. Более быстрый рост проростков и накопление первичных и вторичных метаболитов в их листьях характерны для опытных вариантов по сравнению с контролем. Использование различных условий минерального питания дает возможность регулировать рост и развитие растений, а также накопление в них различных метаболитов.