Artykuł metodologiczny

Zawartość flawonoidów podczas wzrostu i rozwoju kwiatowego nagietka lekarskiego (Calendula officinalis L.)

DOI:

10.3791/67741

⸱

27 czerwca 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

W tym artykule

Podsumowanie

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

Tutaj prezentujemy metodę kolorymetryczną chlorku glinu, bezpośrednią technikę analityczną do ilościowego oznaczania flawonoidów w nagietku. Podejście to wykorzystuje prostą reakcję chemiczną polegającą na traktowaniu ekstraktu z nagietka odczynnikiem chlorku glinu, tworząc kolorowy kompleks. Intensywność koloru, oceniana za pomocą spektrofotometrii, koreluje ze stężeniem flawonoidów.

Streszczenie

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

Nagietek lekarski (Calendula officinalis L.) o wielorakich zastosowaniach, szczególnie w zastosowaniach leczniczych ze względu na bogactwo i różnorodność metabolitów wtórnych, takich jak flawonoidy, które mają właściwości przeciwzapalne i przeciwutleniające. W badaniu tym przeanalizowano wzrost roślin i rozmieszczenie biomasy, a także całkowite stężenie flawonoidów w kwiatach rurkowych, języczkowatych i główkach kwiatowych podczas całego rozwoju kwiatu. Inicjacja i różnicowanie kwiatów nastąpiło pięć tygodni po przesadzeniu, zgodnie z esowatym wzorcem akumulacji biomasy w organach, a także na wysokości rośliny. Organy powietrzne osiągnęły maksymalną biomasę 76 g/g/roślinę w 69 dniu. Maksymalna bezwzględna szybkość wzrostu wynosiła 2,38 g/dobę po 62 dniach, natomiast najwyższą względną szybkość wzrostu odnotowano w narządach rozrodczych w 48. dniu (0,137 g/g/dobę). Flawonoidy, wyrażone jako ekwiwalenty kwercetyny, wykazywały wyższe stężenia w fazach od pąków kwiatowych do w pełni otwartych główek kwiatowych (145-177 mg/g s.m.). Odkrycia te podkreślają znaczenie zbioru na optymalnych etapach, aby zmaksymalizować zawartość flawonoidów i wykorzystać ich potencjał do zastosowań terapeutycznych i komercyjnych.

Wprowadzenie

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

Rosnące zainteresowanie wtórnymi metabolitami z roślin leczniczych wynika z ich różnorodnych zastosowań w przemyśle farmaceutycznym, terapeutycznym, kosmetycznym i innych. Wśród nich jest Calendula officinalis L., jednoroczna roślina zielna z rodziny astrowatych pochodząca z regionu śródziemnomorskiego1, ale szeroko uprawiana na całym świecie, zyskała uznanie ze względu na różne zastosowania swoich kwiatów, w tym ozdobne, lecznicze, przemysłowe i kulinarne2. Obecnie Anglia jest największym na świecie producentem C. officinalis3.  

Główki kwiatów są najczęściej wykorzystywanym organem tej rośliny, ponieważ zawierają związki bioaktywne, takie jak flawonoidy, karotenoidy, terpenoidy, olejki eteryczne, garbniki, kumaryny, węglowodany i kwasy tłuszczowe3,4,5,6. Te naturalne związki przyczyniają się do jego właściwości farmakologicznych, w tym działania przeciwzapalnego, przeciwutleniającego, przeciwbakteryjnego i gojenia ran7. Historycznie rzecz biorąc, C. officinalis, powszechnie znany jako nagietek lekarski, był stosowany w systemach medycyny tradycyjnej, takich jak ajurweda i homeopatia, do łagodzenia szerokiego zakresu dolegliwości, od ran skóry i zaburzeń żołądkowo-jelitowych po nieprawidłowości miesiączkowania i stany zapalne8. Nowoczesne zastosowania obejmują przemysł farmaceutyczny, spożywczy i kosmetyczny, gdzie ekstrakty z nagietka są dodawane do kremów, serum, nalewek i systemów dostarczania leków9. Pomimo szeroko zakrojonych badań, nadal istnieją wyzwania związane z pełnym wykorzystaniem potencjału terapeutycznego C. officinalis. Zmienność stężenia związków bioaktywnych spowodowana czynnikami środowiskowymi i uprawowymi podkreśla potrzebę standaryzacji procesów ekstrakcji i formulacji. Aktywność biologiczna flawonoidów i ich identyfikacja w tkankach roślinnych są istotnymi aspektami kontroli jakości10,11.

W Meksyku uprawa nagietka często odbywa się bez szczegółowego zrozumienia procesów wzrostu i rozwoju kwiatów, co ogranicza jego wydajność fizjologiczną, plon i korelację między związkami bioaktywnymi a czynnikami agronomicznymi. Na stężenie i rozmieszczenie flawonoidów w tkankach roślinnych mają wpływ warunki wzrostu i uprawy, co podkreśla znaczenie badania procesów fizjologicznych i rozwojowych tego gatunku.

To badanie miało na celu analizę rozkładu biomasy i relacji między zlewem a źródłem w organach wegetatywnych i rozrodczych C. officinalis, zidentyfikowanie kluczowych wydarzeń związanych z rozwojem kwiatów oraz ilościowe określenie całkowitego stężenia flawonoidów w główkach kwiatów za pomocą proponowanej tutaj metody mikrospektrofotometrycznej. Odkrycia te mają na celu optymalizację praktyk rolniczych i poprawę jakości produktów pochodzących z tej rośliny.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

1. Ogólne materiały i metody

  1. Eksperyment terenowy do wykrywania inicjacji kwiatowej
    1. Skonfiguruj eksperyment w warunkach terenowych. Przesadzaj sadzonki nagietka na powierzchni 153 m2 z gęstością sadzenia roślin na metr kwadratowy, w odstępach 60 cm od siebie.
    2. Ustal zlokalizowany system nawadniania kropelkowego z rozmiarem 16/8000 UWAGA: Partia nasion użyta w tym eksperymencie została zebrana z jednego genotypu, a następnie wybrana metodą hodowli masowej w trzech poprzednich cyklach uprawy. W klimacie umiarkowanym czas siewu jest najlepszy w sezonie wiosennym, a następnie przesadzanie około 2 miesiące później, gdy sadzonki są gotowe. Nawadnianie zaleca się raz w tygodniu. Należy unikać szkodników i chorób, a zarządzanie agronomiczne powinno być prowadzone w oparciu o potrzeby upraw.
  2. Próbki z wybranych roślin należy pobierać co drugi dzień, zaczynając 14 dni po przesadzeniu. Obserwuj merystem wierzchołkowy pod mikroskopem stereoskopowym (około 40X) w celu określenia daty pojawienia się zawiązka kwiatostanu.
    UWAGA: Gdy merystem kwiatowy (FM) pojawia się w co najmniej połowie próbek, wówczas datę tę można zapisać jako właściwy wiek dla FM. Jednostką doświadczalną do obserwacji inicjacji kwiatowej było pięć merystemów w jednej roślinie, z ośmioma replikacjami (roślinami). Analiza wzrostu i rozwoju kwiatów
    1. Zbierz wierzchołkową główkę, gdy otworzy się pąk kwiatowy.
      UWAGA: Upewnij się, że kwiaty języczkowate są widoczne.
    2. Przeprowadzanie kolekcji organów kwiatowych w ciągu ostatnich siedmiu faz kwiatowych12 (Rysunek 1).
      UWAGA: W tym eksperymencie użyto pięciu kapitulumów z ośmiu różnych roślin na każdym etapie rozwoju. We wszystkich przypadkach kwiaty zostały zebrane z wierzchołkowej części rośliny.
    3. Pobieraj próbki całych roślin sześć razy w cyklu biologicznym.
    4. Suszyć pobrane próbki przez 48 godzin. Zmierzyć suchą masę narządów wegetatywnych i rozrodczych.
      UWAGA: Zaleca się suszenie w temperaturze 40 °C w piecu z obiegiem powietrza.
    5. Oblicz wytrzymałość zlewu (SS) i aktywność zlewu (SA) zarówno dla narządów wegetatywnych, jak i rozrodczych13.
      UWAGA: W przypadku SS i SA należy użyć wzorów odpowiadających odpowiednio bezwzględnej stopie wzrostu (AGR) i względnej szybkości wzrostu (RGR).
    6. Wykreśl krzywe wzrostu za pomocą arkusza kalkulacyjnego.

2. Kwantyfikacja całkowitej ilości flawonoidów14

  1. Suszyć materiał roślinny w suszarce z wymuszonym obiegiem powietrza w temperaturze 40 °C przez 48 godzin.
  2. Wysuszony materiał przechowuj w papierowych torebkach. Przechowuj je w ciemności w temperaturze pokojowej (RT).
  3. Zamroź materiał roślinny za pomocą ciekłego azotu, aby przygotować go do mielenia.
  4. Zamrożony materiał zmielić w moździerzu porcelanowym, aż osiągnie jednolitą konsystencję.
    UWAGA: Zachowaj ostrożność podczas obchodzenia się z ciekłym azotem, ponieważ może on rozprysnąć się w kontakcie z materiałem roślinnym.
  5. Przygotowanie próbki: Odważyć 25 mg sproszkowanej suchej masy z każdej próbki. Dodaj 500 μl 80% metanolu.
  6. Ekstrakcja flawonoidów: Inkubować mieszaninę w urządzeniu ultradźwiękowym w temperaturze 70 °C przez jedną godzinę. Następnie odwiruj go przy 731 g przez 13 min15.
  7. Przygotuj podwielokrotności: Weź 150 μL otrzymanego ekstraktu i dodaj 37 μL 80% metanolu.
  8. Wymieszać 50 μl ekstraktu, 100 μl 10% chlorku glinu i 100 μl 1 M octanu potasu. Dodaj wodę destylowaną, aby uzyskać całkowitą objętość do 5 ml.
  9. Pozostaw roztwór na 30 minut w temperaturze pokojowej.
  10. Do pomiaru absorbancji przy długości fali 415 nm użyto spektrofotometru.
  11. Wygeneruj krzywą kalibracyjną: Przygotuj roztwór podstawowy, rozpuszczając 2,7 mg kwercetyny w 10 ml 80% metanolu. Z tego wywaru przygotuj serię 5 roztworów kwercetyny w zakresie od 50, 100,175, 250 i 350 μl i rozcieńcz do 10 ml.
  12. Przygotuj próbki kalibracyjne: Do każdego roztworu kwercetyny (500 μl) dodaj 100 μl 10% chlorku glinu i 100 μl 1M octanu potasu, 1,5 ml 80% metanolu i 2,8 ml wody destylowanej.
  13. Pozostaw roztwór na 40 minut w temperaturze pokojowej.
  14. Zmierzyć absorbancję próbek kalibracyjnych przy długości fali 415 nm za pomocą spektrofotometru. Zapisać wartości absorbancji w celu skonstruowania krzywej kalibracyjnej.
    UWAGA: Porównaj całkowite stężenie flawonoidów w kwiatach płaszczek, kwiatach rurkowych i całych główkach kwiatów. W tym eksperymencie wykorzystano całkowicie losowy projekt eksperymentalny z pięcioma powtórzeniami na zabieg. Zmienną odpowiedzi było stężenie flawonoidów; środki leczenia porównano z testem Tukeya (SAS Institute, 2003).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Wzrost C. officinalis wykazywał kinetykę akumulacji biomasy esicy w całej roślinie i jej organach. Obserwacja ta jest zgodna z raportami innych autorów, którzy konsekwentnie pokazują krzywą wzrostu esicy. Spośród organów powietrznych najwięcej biomasy zgromadziły łodygi (Ryc. 3). Początkowy wzrost we wszystkich narządach powietrznych był powolny, a kwitnienie i rozwój pąków rozpoczął się w 41 dniu. Roślina osiągnęła maksymalną suchą biomasę w 69 dniu, średnio 76 g na roślinę.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

Zidentyfikowano dwa rodzaje kwiatów, języczkowate i rurkowate (ryc. 5). Odkryliśmy, że kwiaty języczkowate zawierają niższe stężenie flawonoidów niż kwiaty rurkowe, przy różnicach od 11% do 53%. Oznacza to, że kwiaty rurkowe gromadzą więcej flawonoidów niż kwiaty języczkowate, ponieważ kwiaty rurkowe mają więcej biomasy i wyższe stężenie tych związków.

Porównując etapy rozwoju kwiatów, stwierdzono, że stężenie flawonoidów w kwiatach języczkowatych miało tendencję ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

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

Chcemy wyrazić naszą szczerą wdzięczność Dr. Manuelowi Jiménezowi Vasquezowi za jego nieocenione wsparcie w utrzymaniu roślin na polu. Jego pomoc była kluczowa dla powodzenia tych badań.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Piec z obiegiem powietrzaPrecision 17 GCA Corp.Nie dotyczySprzęt
Bug cleanAlternagroN/AZwalczanie szkodników rolniczych za pomocą olejów i ekstraktów roślinnych
Metanol klasy analitycznejmerck822283Odczynnik
Nitrofoska special 12+12+17+2 MgO+8 SEUROCHEM7/548/CEE,1999/45/CENPK - nawóz granulowany zawiera: saletrę amonową, sole amonowe, fosforany, sole wapnia, potas, w niektórych przypadkach magnez i pierwiastki śladowe. 1H-Pirazol, 3,4-dimetylo-,fosforan (1:1)
PHC Healthy StartPHC MeksykN/APHC Healthy Start 12-16-12 to nawóz poprawiający odżywienie, kolor i wigor roślin.
KwercetynaSigma-Aldrich204-187-1Substancja wzorcowa

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Wzrost ro linrozk ad biomasymetoda kolorymetrycznaoznaczanie ilo ci flawonoid wanaliza spektrofotometrycznaoptymalny czas zbiorukalibracja kwercetyn

Powiązane artykuły