カレンデュラ・オフィシナリスLの成長と花の発達中のフラボノイド含有量。

サマリー

ここでは、カレンデュラ中のフラボノイドを定量的に測定するための直接分析手法である塩化アルミニウム比色法を紹介します。このアプローチは、カレンデュラ抽出物を塩化アルミニウム試薬で処理し、着色錯体を形成するという単純な化学反応を利用します。分光光度法を使用して評価された色の強度は、フラボノイド濃度と相関しています。

要約

ポットマリーゴールド(Calendula officinalis L.)は、抗炎症作用と抗酸化作用を持つフラボノイドなどの二次代謝産物の豊富さと多様性により、特にその薬用用途が特に多い。この研究では、植物の成長とバイオマス分布、および花の発育全体を通じて、管状花、結紮状花、花頭の総フラボノイド濃度を分析しました。.花の開始と分化は、移植の5週間後に、その臓器と植物の高さにバイオマスが蓄積するS状結構のパターンに従って起こりました。空中器官は69日目に76 g / g /植物の最大バイオマスに達しました。最大絶対成長率は62日で2.38 g /日でしたが、最も高い相対成長率は48日目に生殖器官で記録されました(0.137 g / g /日)。ケルセチン当量として表されるフラボノイドは、花のつぼみが開こうとしている段階から花頭が完全に開いているまでの段階で高濃度を示しました(乾物145-177 mg / g)。これらの知見は、フラボノイド含有量を最大化し、その可能性を治療および商業用途に活用するために、最適な段階で収穫することの重要性を強調しています。

概要

薬用植物由来の二次代謝産物への関心の高まりは、製薬、治療、化粧品、その他の業界での多様な用途によって推進されています。その中には、^{地中海地域に自}生するキク科の一年生草本植物であるカレンデュラ・オフィシナリスL.1がありますが、世界中で広く栽培されており、観賞用、薬用、工業用、料理用2など、その花のさまざまな用途により認知^{されています。}現在、イギリスは世界最大のC. officinalis³の生産国です。

花の頭は、フラボノイド、カロテノイド、テルペノイド、エッセンシャルオイル、タンニン、クマリン、炭水化物、脂肪酸3,4,5,6などの生理活性化合物を含んでいるため、この植物の最も利用されている器官です。これらの天然化合物は、抗炎症作用、抗酸化作用、抗菌作用、創傷治癒作用など、その薬理学的特性に貢献しています⁷。歴史的に、一般にポットマリーゴールドとして知られているC.officinalisは、アーユルヴェーダやホメオパシーなどの伝統的な医学システムで、皮膚の傷や胃腸障害から月経不順や^{炎症状態まで}、幅広い病気を緩和するために使用されてきました8。最新の用途は、医薬品、食品、化粧品業界にまで及び、カレンデュラ抽出物はクリーム、美容液、チンキ剤、および薬物送達システムに組み込まれています⁹。広範な研究にもかかわらず、C. officinalisの治療可能性を十分に活用するには課題が残っています。環境要因や栽培要因による生理活性化合物の濃度の変動性は、標準化された抽出および製剤化プロセスの必要性を浮き彫りにしています。フラボノイドの生物学的活性と植物組織におけるフラボノイドの同定は、品質管理の重要な側面です^10,11。

メキシコでは、鉢植えのマリーゴールドの栽培は、その成長過程や花の発達を詳細に理解しないまま行われることが多く、そのため、その生理学的性能、収量、および生理活性化合物と農業要因との相関関係が制限されています。植物組織中のフラボノイドの濃度と分布は、成長と栽培条件に影響されるため、この種の生理学的および発達的プロセスを研究することの重要性が強調されています。

この研究は、 C. officinalisの栄養器官と生殖器官におけるバイオマス分布とシンクとソースの関係を分析し、主要な花の発達イベントを特定すること、およびここで提案されている顕微分光光度法によって花の頭の総フラボノイド濃度を定量化することを目的としています。この知見は、農業慣行を最適化し、この植物に由来する製品の品質を向上させることを目的としています。

プロトコル

1. 一般的な材料と方法

1. 花の始まりを検出するためのフィールド実験
   1. フィールド条件下で実験を設定します。153 m² の面積にカレンデュラの苗木を移植し、1平方メートルあたりの植物の植え密度を60 cm間隔で配置します。
   2. 16/8000ゲージで局所点滴灌漑システムを確立する 注:この実験で使用された種子ロットは、単一の遺伝子型から収穫され、その後、以前の3つの栽培サイクルにわたって大量選択育種法によって選択されました。温暖な気候の場合、播種時期は春の季節に最適で、その後、苗の準備ができた約2か月後に移植します。灌漑は週に一度お勧めします。害虫や病気は避けるべきであり、農学的管理は作物のニーズに基づいて行われるべきです。
2. 移植後14日から、選択した植物から隔日でサンプルを収集します。実体顕微鏡(約40倍)で頂端分裂組織を探して、花序原基の出現日を決定します。
   注:花分裂組織(FM)がサンプルの少なくとも半分に現れる場合、この日付をFMの適切な年齢として記録できます。花の始まりを観察する実験単位は、1つの植物に5つの分裂組織があり、8つの複製(植物)がありました。成長と花の発達分析
   1. 花のつぼみが開いたら、頂端の頭蓋骨を集めます。
      注意: 結紮状の花が見えていることを確認してください。
   2. 最後の7つの花のステージ¹² で花の臓器収集を実施します(図1)。
      注:この実験では、8つの異なる植物からの5つの頭蓋骨が各フェノロジー段階で使用されました。すべての場合において、花は植物の頂端部分から集められました。
   3. 生物学的サイクルを通じて6回、植物全体をサンプリングします。
   4. 収集したサンプルを48時間乾燥させます。栄養器官と生殖器官の乾燥重量を測定します。
      注:乾燥は40°Cで空気循環オーブンで行うことをお勧めします。
   5. 栄養器官と生殖器官の両方のシンク強度(SS)とシンク活動(SA)を計算します¹³。
      注意: SSとSAの場合は、それぞれ絶対成長率(AGR)と相対成長率(RGR)と同等の式を使用します。
   6. スプレッドシートを使用して成長曲線をプロットします。

2. 総フラボノイドの定量^{化 14}

1. 植物材料を40°Cの強制空気オーブンで48時間乾燥させます。
2. 乾燥させた材料は紙袋に入れて保管してください。室温(RT)で暗所に保管してください。
3. 液体窒素を使用して植物材料を凍結し、粉砕の準備をします。
4. 凍った材料を磁器の乳鉢で均一な食感になるまで挽きます。
   注意: 液体窒素は、植物材料と接触すると飛散する可能性があるため、取り扱いには注意してください。
5. サンプル調製:各サンプルから25mgの粉砕乾物を秤量します。500 μL の 80% メタノールを加えます。
6. フラボノイドの抽出:混合物を70°Cの超音波で1時間インキュベートします。次に、731 g で13分間¹⁵分遠心分離します。
7. アリコートを調製する:得られた抽出物150μLを取り、80%メタノール37μLを加えます。
8. 抽出物50μL、100μLの10%塩化アルミニウム、および100μLの1M酢酸カリウムを混合します。蒸留水を加えて、総容量を5mLにします。
9. 溶液を室温で30分間休ませます。
10. .分光光度計を使用して、415nmでの吸光度を測定しました。
11. 検量線の作成:2.7 mgのケルセチンを10 mLの80%メタノールに溶解して、ストック溶液を調製します。このストックから、50、100、175、250、および350μLの範囲の一連の5つのケルセチン溶液を調製し、10mLに希釈します。
12. キャリブレーションサンプルの準備:ケルセチン溶液(500 μL)ごとに、100 μLの10%塩化アルミニウムと100 μLの1M酢酸カリウム、1.5 mLの80%メタノール、および2.8 mLの蒸留水を加えます。
13. 溶液を室温で40分間休ませます。
14. 分光光度計を使用して、415 nmでのキャリブレーションサンプルの吸光度を測定します。吸光度値を記録して、検量線を作成します。
    注:エイフラワー、チューブラーフラワー、および全花頭の総フラボノイド濃度を比較してください。この実験では、治療ごとに 5 回繰り返す完全無作為化実験デザインを使用しました。応答変数はフラボノイドの濃度でした。治療手段は、テューキーテストと比較されました(SAS Institute、2003年)。

結果

C. officinalisの成長は、植物とその器官全体でS状結腸バイオマスの蓄積速度を示しました。この観察結果は、シグモイド成長曲線を一貫して示している他の著者の報告と一致しています。空中器官の中では、茎が最もバイオマスを蓄積していました(図3)。すべての空中器官の初期成長は遅く、開花と芽の発達は41日目に始まりました。植物は69日目に最大バイオマスに達し、植物あたり平均76gでした。

主植物の臓器に対するシンクシンク強度(SS)の動力学的挙動は、受粉から移植後77日までの評価されました(図3)。その結果、花の頭が発達している間、栄養器官(根、茎、葉)は成長し続けました。したがって、栄養器官と生殖器官の間で栄養素の競争がありました。栄養器官は、花の頭よりも有意に高いSSを示しました。栄養器官は50日目に最大SS(2.2 g /日)に達しましたが、生殖器官は62日目に最も高い成長率(0.64 g /日)に達しました。
鉢植えのマリーゴールド...

ディスカッション

花には、ligulateとtubularの2種類の花が同定されました(図5)。その結果、ligulateの花は管状の花よりもフラボノイドの濃度が低く、その差は11%から53%の範囲であることがわかりました。これは、管状の花が結紮状の花よりもフラボノイドを多く蓄積することを示しています。これは、管状の花がより多くのバイオマスとこれらの化合物の濃度が高いためです。

lの開花段階を比較したところ、結紮花のフラボノイド濃度は、有意な減少が観察されたステージ10と13を除いて、一定に保たれる傾向があることがわかりました。対照的に、管状の花は、花の発達を通じてフラボノイド濃度が継続的に低下したため、しおれた花の頭は、がく片が結合した若い花芽に見られるフラボノイドの半分しか持っていませんでした。花の発育段階におけるフラボノイド濃度のこれらの違いは、最大のフラボノイド合成が第11段階(成熟した花の頭)で起こることを示唆しており、おそらく草食動物に対する防御として

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
空気循環オーブン	Precision 17 GCA Corp.	N/A	機器
バグクリーン	オルタナグロ	N/A	植物油と抽出物による農業害虫の防除
メタノール 分析グレード	メルク	822283	薬
ニトロフォスカ 特殊 12+12+17+2 MgO+8 S	EUROCHEM	7/548/CEE、1999/45/CE	NPK - 粒状肥料に含まれるもの: 硝酸アンモニウム、アンモニウム塩、リン酸塩、カルシウム塩、カリウム、場合によってはマグネシウムそして微量元素。1H-ピラゾール、3,4-ジメチル-、リン酸 (1:1)
PHC ヘルシー スタート	PHC メキシコ	N/A	PHC ヘルシー スタート 12-16-12 は、植物の栄養、色、活力を改善する肥料です。
ケルセチン	シグマ・アルドリッチ	204-187-1	標準物質