방법 논문

Calendula officinalis L.의 성장 및 꽃 발달 중 플라보노이드 함량.

DOI:

10.3791/67741

⸱

2025년 6월 27일

 ,  ,  ,  , 
1Posgrado en Fisiología Vegetal. Recursos Genéticos y Productividad, Colegio de Postgraduados-Campus Montecillo, 2Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, 3Posgrado en Botánica, Colegio de Postgraduados-Campus Montecillo, 4Posgrado en Fruticultura, Colegio de Postgraduados-Campus Montecillo

이 논문에서

요약

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여기에서는 금잔화에서 플라보노이드를 정량적으로 측정하기 위한 직접 분석 기술인 염화알루미늄 비색법을 제시합니다. 이 접근법은 금잔화 추출물을 염화알루미늄 시약으로 처리하여 착색 된 복합체를 형성하는 것과 관련된 간단한 화학 반응을 사용합니다. 분광 광도계를 사용하여 평가된 색상 강도는 플라보노이드 농도와 관련이 있습니다.

초록

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냄비 금잔화 (Calendula officinalis L.) 다양한 용도, 특히 항 염증 및 항산화 특성을 가진 플라보노이드와 같은 2 차 대사 산물의 풍부함과 다양성으로 인해 의약 응용 분야. 이 연구는 식물 성장과 바이오매스 분포뿐만 아니라 꽃 발달 전반에 걸쳐 관형, 결찰 꽃 및 꽃 머리의 총 플라보노이드 농도를 분석했습니다. . 꽃의 시작과 분화는 이식 후 5주 후에 발생했으며, 이는 식물의 장기와 식물 높이에 바이오매스가 축적되는 시그모이드 패턴에 따른 것입니다. 공중 장기는 69일째에 식물당 76g/g의 최대 바이오매스에 도달했습니다. 최대 절대 성장률은 62일째에 2.38g/일이었고, 가장 높은 상대 성장률은 48일째에 생식기관에서 기록되었다(0.137g/g/일). 케르세틴 등가물로 발현된 플라보노이드는 꽃봉오리가 막 열리기 직전부터 완전히 열린 꽃머리(건조 물질 145-177mg/g)에 이르는 단계에서 더 높은 농도를 보였습니다. 이러한 연구 결과는 플라보노이드 함량을 극대화하고 치료 및 상업적 응용을 위한 잠재력을 활용하기 위해 최적의 단계에서 수확하는 것의 중요성을 강조합니다.

서론

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약용 식물의 2차 대사 산물에 대한 관심이 높아지는 것은 제약, 치료, 화장품 및 기타 산업에서의 다양한 응용 분야에 의해 주도됩니다. 그 중 금잔화(Calendula officinalis L.)는지중해 지역1 이 원산지인 국화과(Asteraceae)의 한해살이 초본 식물로, 전 세계적으로 널리 재배되고 있으며, 관상용, 의약용, 산업용, 조리용2 등 다양한 용도의 꽃으로 인해 인정을 받고 있다. 현재 영국은 세계 최대의 C. officinalis3 생산국입니다.

꽃 머리는 플라보노이드, 카로티노이드, 테르페노이드, 에센셜 오일, 탄닌, 쿠마린, 탄수화물 및 지방산 3,4,5,6과 같은 생체 활성 화합물을 함유하고 있기 때문에 이 식물에서 가장 많이 활용되는 기관입니다. 이러한 천연 화합물은 항염증, 항산화, 항균 및 상처 치유 효과를 포함한 약리학적 특성에 기여합니다7. 역사적으로 일반적으로 냄비 금잔화로 알려진 C. officinalis는 아유르베다와 동종요법과 같은 전통 의학 시스템에서 피부 상처와 위장 장애에서 생리 불순 및 염증성 질환에 이르기까지 다양한 질병을 완화하는 데 사용되어 왔다8. 현대의 응용 분야는 제약, 식품 및 화장품 산업으로 확장되며, 금잔화 추출물은 크림, 세럼, 팅크 및 약물 전달 시스템에 통합됩니다9. 광범위한 연구에도 불구하고 C. officinalis의 치료 잠재력을 완전히 활용하는 데는 여전히 어려움이 있습니다. 환경 및 재배 요인으로 인한 생체 활성 화합물 농도의 가변성은 표준화된 추출 및 제형 공정의 필요성을 강조합니다. 플라보노이드의 생물학적 활성과 식물 조직에서의 식별은 품질 관리의 필수적인 측면입니다10,11.

멕시코에서는 냄비 금잔화 재배가 성장 과정과 꽃 발달에 대한 자세한 이해 없이 이루어지는 경우가 많아 생리학적 성능, 수확량 및 생체 활성 화합물과 농업 요인 간의 상관 관계가 제한됩니다. 식물 조직에서 플라보노이드의 농도와 분포는 성장 및 재배 조건의 영향을 받으므로 이 종의 생리학적 및 발달 과정을 연구하는 것이 중요합니다.

이 연구는 주요 꽃 발달 사건을 식별하기 위해 C. officinalis의 식물 및 생식 기관에서 바이오매스 분포 및 싱크-소스 관계를 분석하고, 여기에서 제안된 미세 분광 광도법을 통해 꽃 머리의 총 플라보노이드 농도를 정량화하는 것을 목표로 했습니다. 이 연구 결과는 농업 관행을 최적화하고 이 식물에서 파생된 제품의 품질을 향상시키는 것을 목표로 합니다.

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프로토콜

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1. 일반 재료 및 방법

  1. 꽃의 시작을 감지하기 위한 현장 실험
    1. 필드 조건에서 실험을 설정합니다. 153m2의 면적에 걸쳐 금잔화 묘목을 이식하고 평방 미터당 식물의 심기 밀도를 가지며 60cm 간격을 둡니다.
    2. 16/8000 게이지로 국부적인 점적 관개 시스템 구축 참고: 이 실험에 사용된 종자 로트는 단일 유전자형에서 수확된 다음 이전의 세 가지 재배 주기에 걸쳐 대량 선택 육종 방법으로 선택되었습니다. 온화한 기후의 경우 파종 시기는 봄철에 가장 좋으며 묘목이 준비되면 약 2개월 후에 이식하는 것이 가장 좋습니다. 관개는 일주일에 한 번 권장됩니다. 해충과 질병을 피해야 하며, 작물의 필요에 따라 농업 관리를 수행해야 합니다.
  2. 이식 후 14일부터 격일로 선택한 식물에서 샘플을 수집합니다. 꽃차례 primordium 출현 날짜를 결정하기 위해 입체 현미경 (약 40X)에서 정점 분열체를 찾으십시오.
    참고: 샘플의 절반 이상에서 꽃 분열체(FM)가 나타나면 이 날짜를 FM의 적절한 나이로 기록할 수 있습니다. 꽃의 시작을 관찰하기 위한 실험 단위는 단일 식물에 5개의 분열체가 있고 8개의 복제(식물)가 있었습니다. 성장 및 화훼 발달 분석
    1. 꽃봉오리가 열릴 때 정점 capitulum을 수집합니다.
      참고: 결찰 꽃이 보이는지 확인하십시오.
    2. 마지막 7개의 꽃 단계 동안 꽃 기관 채취를 수행한다12 (그림 1).
      참고 : 이 실험에서는 각 현상 학적 단계에서 8 개의 다른 식물에서 5 개의 capitulums가 사용되었습니다. 모든 경우에, 꽃은 식물의 정점 부분에서 수집되었습니다.
    3. 생물학적 주기를 통해 6회에 걸쳐 전체 식물을 샘플링합니다.
    4. 수집된 샘플을 48시간 동안 건조시킵니다. 식물 및 생식 기관의 건조 중량을 측정합니다.
      알림: 공기 순환 오븐에서 40°C에서 건조하는 것이 좋습니다.
    5. 식물생기관과 생식기관 모두에 대한 싱크 강도(Sink Strength, SS)와 싱크 활동(Sink Activity, SA)을 계산한다13.
      참고: SS 및 SA의 경우 각각 절대 성장률(AGR) 및 상대 성장률(RGR)에 해당하는 공식을 사용합니다.
    6. 스프레드시트를 사용하여 성장 곡선을 그립니다.

2. 총 플라보노이드의 정량화14

  1. 식물 재료를 40°C의 강제 공기 오븐에서 48시간 동안 건조시킵니다.
  2. 건조된 재료를 종이 봉지에 보관하십시오. 실온(RT)에서 어두운 곳에 보관하십시오.
  3. 액체 질소를 사용하여 식물 재료를 얼려 분쇄를 준비합니다.
  4. 균일한 질감이 될 때까지 도자기 모르타르에서 얼어붙은 재료를 갈아냅니다.
    알림: 액체 질소는 식물 재료와 접촉하면 튀를 수 있으므로 취급할 때 주의하십시오.
  5. 시료 준비: 각 시료에서 25mg의 미분된 건조 물질의 무게를 잰다. 500μL의 80% 메탄올을 추가합니다.
  6. 플라보노이드 추출 : 혼합물을 70 °C의 초음파에서 1 시간 동안 배양합니다. 그런 다음 731g 에서 13분15초 동안 원심분리합니다.
  7. 부분 표본 준비: 얻어진 추출물 150μL를 취하고 80% 메탄올 37μL를 첨가합니다.
  8. 추출물 50μL, 100μL 10% 염화알루미늄 및 100μL 1M 아세트산 칼륨을 혼합합니다. 증류수를 넣어 총 부피를 5mL로 만듭니다.
  9. 용액을 실온에서 30분 동안 그대로 두십시오.
  10. . 분광 광도계를 사용하여 415nm에서 흡광도를 측정했습니다.
  11. 검량선 생성: 2.7mg의 퀘르세틴을 80% 메탄올 10mL에 용해시켜 원액을 준비합니다. 이 재고에서 50, 100,175, 250 및 350μL 범위의 5가지 퀘르세틴 용액을 준비하고 10mL로 희석합니다.
  12. 보정 샘플 준비: 각 퀘르세틴 용액(500μL)에 대해 100μL 10% 염화알루미늄과 100μL 1M 칼륨 아세테이트, 80% 메탄올 1.5mL 및 증류수 2.8mL를 추가합니다.
  13. 용액을 실온에서 40분 동안 그대로 두십시오.
  14. 분광 광도계로 415 nm에서 교정 샘플의 흡광도를 측정합니다. 흡광도 값을 기록하여 검량선을 구성합니다.
    참고: 광선 꽃, 관형 꽃 및 전체 꽃 머리의 총 플라보노이드 농도를 비교하십시오. 이 실험은 처리당 5회 반복하는 완전히 무작위 실험 설계를 사용했습니다. 반응 변수는 플라보노이드의 농도였습니다. 치료 수단은 Tukey 테스트와 비교되었습니다(SAS Institute, 2003).

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결과

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C. officinalis의 성장은 식물과 그 기관 전체에 걸쳐 S자 바이오매스 축적 역학을 나타냈습니다. 이 관찰은 일관되게 S자 성장 곡선을 보여주는 다른 저자의 보고서와 일치합니다. 공중 기관 중 줄기가 가장 많은 바이오매스를 축적했습니다(그림 3). 모든 공중 기관의 초기 성장은 느렸으며, 개화와 새싹 발달은 41일째에 시작되었다. 이 식물은 69일째에 최대 바이오매스에 도달했으며 식물당 평균 76g에 도달했습니다.

주요 식물의 장기에 대한 sink Sink Strength(SS)의 동역학 거동은 수분부터 이식 후 최대 77일까지 평가되었습니다(그림 3). 결과는 꽃 머리가 발달하는 동안 식물 기관(뿌리, 줄기, 잎)이 계속 자라는 것을 보여줍니다. 따라서 식물 기관과 생식 기관 사이에 영양분에 대한 경쟁이 있었습니다. 식물 기관은 꽃 머리보다 훨씬 ...

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토론

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두 가지 유형의 꽃, ligulate 및 tubular가 확인되었습니다 (그림 5). 우리는 결찰 꽃이 관형 꽃보다 플라보노이드 농도가 낮다는 것을 발견했으며, 그 차이는 11%에서 53%에 이릅니다. 이것은 관형 꽃이 결찰 꽃보다 더 많은 플라보노이드를 축적한다는 것을 나타내는데, 이는 관형 꽃이 더 많은 바이오매스를 가지고 있고 이러한 화합물의 농도가 더 높기 때문입니다.

l 발달의 꽃 단계를 비교했을 때, 결찰 꽃의 플라보노이드 농도는 현저한 감소가 관찰된 10단계와 13단계를 제외하고는 일정하게 유지되는 경향이 있는 것으로 나타났습니다. 대조적으로, 관 모양의 꽃은 꽃 발달 전반에 걸쳐 플라보노이드 농도가 지속적으로 감소했기 때문에 시든 꽃 머리에는 꽃받침이 결합된 어린 꽃봉오리에서 발견되는 플라보노이드의 절반만 있었습니다. 꽃 발달 단계에 걸친 플라보노이드 ...

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공개 사항

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저자는 공개할 내용이 없습니다.

감사의 글

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우리는 밭의 식물을 유지하는 데 귀중한 지원을 해주신 Manuel Jiménez Vasquez 박사에게 진심으로 감사를 표하고 싶습니다. 그의 도움은 이 연구의 성공에 결정적인 역할을 했습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
공기 순환 오븐Precision 17 GCA Corp.N/A장비
버그 클린AlternagroN/A식물 오일 및 추출물을 이용한 농업 해충 방제 메
탄올 분석 등급머크822283시약
Nitrofoska 특수 12+12+17+2 MgO+8 SEUROCHEM7/548/CEE,1999/45/CENPK - 입상 비료에는 질산암모늄, 암모늄염, 인산염, 칼슘염, 칼륨, 경우에 따라 마그네슘이 포함되어 있습니다. 그리고 미량 원소. 1H-피라졸, 3,4-디메틸-,인산염(1:1)
PHC 헬시 스타트PHC 멕시코N/APHC 헬시 스타트 12-16-12는 식물 영양, 색상 및 활력을 향상시키는 비료입니다.
케르세틴시그마-알드리치204-187-1표준물질

참고문헌

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