Methodenartikel

Flavonoïde inhoud tijdens de groei en bloemontwikkeling van Calendula officinalis L.

DOI:

10.3791/67741

⸱

27 juni 2025

 ,  ,  ,  , 
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

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren we de colorimetrische methode van aluminiumchloride, een directe analytische techniek om flavonoïden in calendula kwantitatief te bepalen. Deze benadering maakt gebruik van een eenvoudige chemische reactie waarbij het calendula-extract wordt behandeld met een aluminiumchloridereagens, waardoor een gekleurd complex wordt gevormd. De kleurintensiteit, beoordeeld met behulp van spectrofotometrie, correleert met de flavonoïdeconcentratie.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Goudsbloem (Calendula officinalis L.) met meerdere toepassingen, met name zijn medicinale toepassingen vanwege zijn rijkdom en diversiteit aan secundaire metabolieten, zoals flavonoïden, die ontstekingsremmende en antioxiderende eigenschappen bezitten. Deze studie analyseerde de plantengroei en de verdeling van biomassa, evenals de totale flavonoïdeconcentratie in buisvormige, ligulaatbloemen en bloemhoofdjes tijdens de ontwikkeling van bloemen. . Bloeminitiatie en differentiatie vond vijf weken na transplantatie plaats, volgens een sigmoïde patroon van biomassaaccumulatie in de organen en in de planthoogte. Luchtorganen bereikten op dag 69 een maximale biomassa van 76 g/g/plant. De maximale absolute groeisnelheid was 2,38 g/dag na 62 dagen, terwijl de hoogste relatieve groeisnelheid werd geregistreerd in de voortplantingsorganen op dag 48 (0,137 g/g/dag). Flavonoïden, uitgedrukt als quercetine-equivalenten, vertoonden hogere concentraties in stadia variërend van bloemknoppen die op het punt stonden open te gaan tot volledig geopende bloemhoofdjes (145-177 mg/g droge stof). Deze bevindingen benadrukken het belang van oogsten in optimale stadia om het flavonoïdegehalte te maximaliseren en hun potentieel voor therapeutische en commerciële toepassingen te benutten.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De groeiende belangstelling voor secundaire metabolieten uit geneeskrachtige planten wordt gedreven door hun diverse toepassingen in de farmaceutische, therapeutische, cosmetische en andere industrieën. Onder hen is Calendula officinalis L., een eenjarige kruidachtige plant van de Asteraceae-familie afkomstig uit het Middellandse Zeegebied1 maar wereldwijd op grote schaal gekweekt, heeft erkenning gekregen vanwege de verschillende toepassingen van zijn bloemen, waaronder sier-, medicinale, industriële en culinaire toepassingen2. Momenteel is Engeland 's werelds grootste producent van C. officinalis3.

De bloemhoofdjes zijn het meest gebruikte orgaan van deze plant omdat ze bioactieve stoffen bevatten zoals flavonoïden, carotenoïden, terpenoïden, etherische oliën, tannines, coumarines, koolhydraten en vetzuren 3,4,5,6. Deze natuurlijke verbindingen dragen bij aan de farmacologische eigenschappen, waaronder ontstekingsremmende, antioxiderende, antimicrobiële en wondgenezende effecten7. Historisch gezien is C. officinalis, algemeen bekend als goudsbloem, gebruikt in traditionele geneeswijzen zoals Ayurveda en homeopathie voor het verlichten van een breed scala aan aandoeningen, van huidwonden en gastro-intestinale stoornissen tot onregelmatige menstruatie en ontstekingsaandoeningen8. Moderne toepassingen strekken zich uit tot de farmaceutische, voedings- en cosmetische industrie, waar calendula-extracten worden verwerkt in crèmes, serums, tincturen en medicijnafgiftesystemen9. Ondanks uitgebreid onderzoek blijven er uitdagingen bij het volledig benutten van het therapeutisch potentieel van C. officinalis. Variabiliteit in de concentratie van bioactieve stoffen als gevolg van milieu- en teeltfactoren benadrukt de noodzaak van gestandaardiseerde extractie- en formuleringsprocessen. De biologische activiteit van flavonoïden en hun identificatie in plantenweefsels zijn essentiële aspecten van kwaliteitscontrole 10,11.

In Mexico vindt de teelt van goudsbloemen vaak plaats zonder een gedetailleerd begrip van de groeiprocessen en de ontwikkeling van de bloemen, waardoor de fysiologische prestaties, de opbrengst en de correlatie tussen bioactieve stoffen en agronomische factoren worden beperkt. De concentratie en distributie van flavonoïden in plantenweefsels worden beïnvloed door groei- en teeltomstandigheden, wat het belang benadrukt van het bestuderen van de fysiologische en ontwikkelingsprocessen van deze soort.

Deze studie had tot doel de verdeling van biomassa en de relaties tussen zink en bron in vegetatieve en voortplantingsorganen van C. officinalis te analyseren, voor het identificeren van belangrijke florale ontwikkelingsgebeurtenissen en om de totale flavonoïdeconcentratie in bloemhoofdjes te kwantificeren door middel van een microspectrofotometrische methode die hier wordt voorgesteld. De bevindingen zijn bedoeld om landbouwpraktijken te optimaliseren en de kwaliteit van producten die van deze plant zijn afgeleid te verbeteren.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Algemene materialen en methoden

  1. Veldexperiment voor het detecteren van bloeminitiatie
    1. Stel het experiment in onder veldomstandigheden. Verplant calendula-zaailingen over een oppervlakte van 153m2 met een plantdichtheid van planten per vierkante meter, op een afstand van 60 cm uit elkaar.
    2. Breng het gelokaliseerde druppelirrigatiesysteem tot stand met 16/8000-gauge OPMERKING: De zaadpartij die in dit experiment is gebruikt, is geoogst uit een enkel genotype en vervolgens geselecteerd door de massaselectieveredelingsmethode in drie voorgaande teeltcycli. Voor een gematigd klimaat is de zaaitijd het beste in het voorjaar, gevolgd door ongeveer 2 maanden later, wanneer de zaailingen klaar zijn. Irrigatie wordt één keer per week aanbevolen. Plagen en ziekten moeten worden vermeden en agronomisch beheer moet worden uitgevoerd op basis van de behoeften van het gewas.
  2. Verzamel om de dag monsters van geselecteerde planten, te beginnen 14 dagen na het verplanten. Zoek naar het apicale meristeem onder een stereoscopische microscoop (ongeveer 40X) om de datum van het verschijnen van de bloeiwijze primordium te bepalen.
    OPMERKING: Wanneer het bloemenmeristeem (FM) in ten minste de helft van de monsters voorkomt, kan deze datum worden geregistreerd als de juiste leeftijd voor FM. De experimentele eenheid om bloeminitiatie te observeren bestond uit vijf meristemen in een enkele plant, met acht replicaties (planten). Analyse van groei en bloemontwikkeling
    1. Verzamel het apicale capitulum wanneer de bloemknop opengaat.
      OPMERKING: Zorg ervoor dat de ligulaatbloemen zichtbaar zijn.
    2. Voer bloemorgaanverzamelingen uit tijdens de laatste zeven bloemstadia12 (Figuur 1).
      OPMERKING: In dit experiment werden in elk fenologisch stadium vijf hoofditulum van acht verschillende planten gebruikt. In alle gevallen werden de bloemen verzameld uit het apicale deel van de plant.
    3. Bemonster hele planten op zes momenten door de biologische cyclus.
    4. Droog de verzamelde monsters gedurende 48 uur. Meet het drooggewicht van vegetatieve en voortplantingsorganen.
      OPMERKING: Drogen wordt aanbevolen bij 40 °C in een luchtcirculatieoven.
    5. Bereken de zinksterkte (SS) en zinkactiviteit (SA) voor zowel vegetatieve als voortplantingsorganen13.
      OPMERKING: Gebruik voor SS en SA de formules die gelijk zijn aan respectievelijk de Absolute Growth Rate (AGR) en Relative Growth Rate (RGR).
    6. Zet groeicurves uit met behulp van een spreadsheet.

2. Kwantificering van het totale aantal flavonoïden14

  1. Droog het plantmateriaal in een heteluchtoven bij 40 °C gedurende 48 uur.
  2. Bewaar het gedroogde materiaal in papieren zakken. Bewaar ze in het donker bij kamertemperatuur (RT).
  3. Vries het plantmateriaal in met vloeibare stikstof om het voor te bereiden op het vermalen.
  4. Maal het bevroren materiaal in een porseleinen vijzel tot het een uniforme textuur heeft.
    OPMERKING: Wees voorzichtig bij het omgaan met vloeibare stikstof, omdat deze kan spatten bij contact met het plantmateriaal.
  5. Monstervoorbereiding: Weeg 25 mg verpulverde droge stof af van elk monster. Voeg 500 μL 80% methanol toe.
  6. Extractie van flavonoïden: Incubeer het mengsel in een ultrageluid bij 70 °C gedurende één uur. Centrifugeer het vervolgens op 731 g gedurende 13 minuten15.
  7. Bereid aliquots voor: Neem 150 μL van het verkregen extract en voeg 37 μL 80% methanol toe.
  8. Meng 50 μL van het extract, 100 μL 10% aluminiumchloride en 100 μL 1 M kaliumacetaat. Voeg gedestilleerd water toe om het totale volume op 5 ml te brengen.
  9. Laat de oplossing 30 minuten rusten op kamertemperatuur.
  10. . Een spectrofotometer werd gebruikt om de extinctie bij 415 nm te meten.
  11. Genereer kalibratiecurve: Bereid een voorraadoplossing voor door 2,7 mg quercetine op te lossen in 10 ml 80% methanol. Bereid uit deze voorraad een reeks van 5 quercetineoplossingen van 50, 100, 175, 250 en 350 μL en verdun tot 10 ml.
  12. Bereid kalibratiemonsters voor: Voeg voor elke quercetineoplossing (500 μl) 100 μl 10% aluminiumchloride en 100 μl 1M kaliumacetaat, 1,5 ml 80% methanol en 2,8 ml gedestilleerd water toe.
  13. Laat de oplossing 40 minuten rusten op kamertemperatuur.
  14. Meet de absorptie van de kalibratiemonsters bij 415 nm met de spectrofotometer. Noteer de extinctiewaarden om de kalibratiecurve op te bouwen.
    OPMERKING: Vergelijk de totale flavonoïdeconcentratie in straalbloemen, buisvormige bloemen en hele bloemhoofdjes. Dit experiment maakte gebruik van een volledig gerandomiseerde experimentele opzet met vijf herhalingen per behandeling. De responsvariabele was de concentratie van flavonoïden; de behandelingsmiddelen werden vergeleken met de Tukey-test (SAS Institute, 2003).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De groei van C. officinalis vertoonde een kinetiek van de accumulatie van sigmoïde biomassa door de hele plant en zijn organen. Deze observatie komt overeen met rapporten van andere auteurs, die consequent een sigmoïde groeicurve vertonen. Van de bovengrondse organen verzamelden stengels de meeste biomassa (Figuur 3). De aanvankelijke groei in alle luchtorganen verliep traag, met bloei en knopontwikkeling vanaf dag 41. De plant bereikte zijn maximal...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Er werden twee soorten bloemen geïdentificeerd, ligulaat en buisvormig (Figuur 5). We ontdekten dat ligulaatbloemen een lagere concentratie flavonoïden bevatten dan buisvormige bloemen, met verschillen variërend van 11% tot 53%. Dit geeft aan dat buisvormige bloemen meer flavonoïden accumuleren dan ligulaatbloemen, omdat de buisvormige bloemen meer biomassa hebben en een hogere concentratie van deze verbindingen.

Toen de bloemstad...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We willen onze oprechte dank betuigen aan Dr. Manuel Jiménez Vasquez voor zijn onschatbare steun bij het onderhouden van de planten in het veld. Zijn hulp was cruciaal voor het succes van dit onderzoek.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Air-circulating ovenPrecision 17 GCA Corp.N/AUitrusting
Bug cleanAlternagroN/AControle van landbouwongedierte met plantaardige oliën en extracten
Methanol analytical grademerck822283Reagens
Nitrofoska special 12+12+17+2 MgO+8 SEUROCHEM7/548/CEE,1999/45/CENPK - korrelig meststof bevat: ammoniumnitraat, ammoniumzouten, fosfaten, calciumzouten, kalium, in sommige gevallen magnesium en sporenelementen. 1H-Pyrazool, 3,4-dimethyl-,fosfaat (1:1)
PHC Healthy StartPHC MexicoN/APHC Healthy Start 12-16-12 is een meststof om de plantvoeding, kleur en kracht te verbeteren.
QuercetineSigma-Aldrich204-187-1Standaardsubstantie

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Vârban, D. A. N., Duda, M. M., Vârban, R., Muntean, S. The influence of the nutrition space upon the production, at Calendula officinalis L. in the conditions of Cluj-Napoca. , https://agricultura.usab-tm.ro/Simpo2008pdf/Volumul%201/Sectiunea%201/50%20Varban%20Dan.pdf (2006).
  2. Hindle, V. A., Mathijssen-Kamman, A. A., Stockhofe, N., Cone, J. W. The performance of young pigs fed different amounts of marigold (Calendula officinalis) meal; a pilot study. Netherlands J Agric Sci. 50, 83-94 (2002).
  3. Acosta De La Luz, L., Rodríguez, F. C., Sánchez, G. E. Instructivo técnico de Calendula officinalis. Rev Cuba Plantas Med. 6, 23-27 (2001).
  4. Komissarenko, N. Y., Chernobai, V. T., Derkach, A. I. Flavonoids of inflorescences of Calendula officinalis. Chem Nat Compd. 24, 675-680 (1988).
  5. Neukirch, H., Ambrosio, M. D., Via, J. D., Guerriero, A. Simultaneous quantitative determination of eight triterpenoid monoesters from flowers of 10 varieties of Calendula officinalis L. and characterisation of a new triterpenoid monoester. Phytochem Anal. 15 (1), 30-35 (2004).
  6. Muley, B. P., et al. Phytochemical constituents and pharmacological activities of Calendula officinalis Linn (Asteraceae): a review. Trop J Pharm Res. 8, 455-465 (2009).
  7. Vella, F. M., Pignone, D., Laratta, B. The Mediterranean species Calendula officinalis and Foeniculum vulgare as valuable source of bioactive compounds. Molecules. 29, 1-23 (2024).
  8. Sapkota, B., Kunwar, P. A. A review on traditional uses, phytochemistry and pharmacological activities of Calendula officinalis Linn. Nat Prod Commun. 19 (6), 1-22 (2024).
  9. Ejiohuo, O., Folami, S., Maigoro, A. Y. Calendula in modern medicine: advancements in wound healing and drug delivery applications. Eur J Med Chem Rep. 12, 100199(2024).
  10. Olennikov, D. N., Kashchenko, N. I. New isorhamnetin glycosides and other phenolic compounds from Calendula officinalis. Chem Nat Compd. 49, 833-840 (2013).
  11. Kurkin, V. A., Sharova, O. V. Flavonoids from Calendula officinalis flowers. Chem Nat Compd. 43, 216-217 (2007).
  12. Zhang, T., Elomaa, P. Development and evolution of the Asteraceae capitulum. New Phytol. 242, 33-48 (2024).
  13. Hunt, R., Causton, D. R., Shipley, B., Askew, A. P. A modern tool for classical plant growth analysis. Ann Bot. 90, 485-488 (2002).
  14. Chang, C., Yang, M., Wen, H., Chern, J. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. J Food Drug Anal. 10 (3), 3(2002).
  15. Meneses, R. J., et al. Optimización del proceso de extracción de flavonoides de flor de manzanilla (Matricaria recutita L). Agrociencia. 42, 425-433 (2008).
  16. Albani, M. C., Coupland, G. Comparative analysis of flowering in annual and perennial plants. Curr Top Dev Biol. 91, 323-348 (2010).
  17. Bernier, G. The control of floral evocation and morphogenesis. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 39, 175-219 (1988).
  18. Chaves, N., Escudero, J. C. Variation of Flavonoid Synthesis Induced by Ecological Factors. Principles and Practices in Plant Ecology. , CRC Press. Boca Raton. (1999).
  19. Treutter, D. Significance of flavonoids in plant resistance: a review. Environ Chem Lett. 4, 147-157 (2006).
  20. Vargas, D., et al. Cinética de acumulación y distribución de flavonoides en guayaba (Psidium guajava L.). Agrociencia. 40, 109-115 (2006).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Plantengroeibiomassaverdelingcolorimetrische methodeflavono dkwantificeringspectrophotometrische analyseoptimale oogsttijdquercetinekalibratie

Gerelateerde artikelen