Методическая статья

Содержание флавоноидов в процессе роста и развития цветков календулы лекарственной (Calendula officinalis L.

DOI:

10.3791/67741

⸱

27 июня 2025 г.

 ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

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

Здесь мы представляем колориметрический метод хлорида алюминия, прямой аналитический метод для количественного определения флавоноидов в календуле. В этом подходе используется простая химическая реакция, включающая обработку экстракта календулы реагентом на основе хлорида алюминия с образованием цветного комплекса. Интенсивность цвета, оцененная с помощью спектрофотометрии, коррелирует с концентрацией флавоноидов.

Аннотация

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

Календула лекарственная (Calendula officinalis L.) имеет многоцелевое применение, в частности, в медицине благодаря богатству и разнообразию вторичных метаболитов, таких как флавоноиды, обладающие противовоспалительными и антиоксидантными свойствами. В этом исследовании анализировался рост растений и распределение биомассы, а также общая концентрация флавоноидов в трубчатых, язычковых цветках и цветочных головках на протяжении всего развития цветка. . Начало цветения и дифференцировка произошли через пять недель после трансплантации, следуя сигмовидной схеме накопления биомассы в ее органах, а также в росте растения. Надземные органы достигли максимальной биомассы 76 г/г/растение на 69-й день. Максимальный абсолютный темп прироста составил 2,38 г/сут через 62 дня, в то время как наибольший относительный темп роста был зафиксирован в репродуктивных органах на 48-е сутки (0,137 г/г/сут). Флавоноиды, выраженные в виде эквивалентов кверцетина, показали более высокие концентрации на всех стадиях, начиная от цветочных почек, которые вот-вот раскроются, и заканчивая полностью раскрытыми цветочными головками (145-177 мг/г сухого вещества). Эти результаты подчеркивают важность сбора на оптимальных этапах для максимального увеличения содержания флавоноидов и использования их потенциала для терапевтического и коммерческого применения.

Введение

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

Растущий интерес к вторичным метаболитам из лекарственных растений обусловлен их разнообразным применением в фармацевтической, терапевтической, косметической и других отраслях промышленности. Среди них Calendula officinalis L., однолетнее травянистое растение семейства сложноцветных, произрастающее в Средиземноморском регионе1 , но широко культивируемое во всем мире, получившее признание благодаря различным применениям своих цветов, включая декоративное, лекарственное, промышленное и кулинарное применение2. В настоящее время Англия является крупнейшим в мире производителем C. officinalis3.

Цветочные головки являются наиболее используемым органом этого растения, так как они содержат биологически активные соединения, такие как флавоноиды, каротиноиды, терпеноиды, эфирные масла, дубильные вещества, кумарины, углеводы и жирные кислоты 3,4,5,6. Эти природные соединения способствуют его фармакологическим свойствам, включая противовоспалительное, антиоксидантное, противомикробное и ранозаживляющее действие7. Исторически сложилось так, что C. officinalis, широко известный как ноготки, использовался в системах традиционной медицины, таких как аюрведа и гомеопатия, для облегчения широкого спектра заболеваний, от кожных ран и желудочно-кишечных расстройств до нарушений менструального цикла и воспалительныхсостояний. Современное применение распространяется на фармацевтическую, пищевую и косметическую промышленность, где экстракты календулы добавляются в кремы, сыворотки, настойки и системы доставки лекарств9. Несмотря на обширные исследования, остаются проблемы с полным использованием терапевтического потенциала C. officinalis. Изменчивость концентраций биологически активных соединений в зависимости от факторов окружающей среды и культивирования подчеркивает необходимость стандартизированных процессов экстракции и составления рецептур. Биологическая активность флавоноидов и их идентификация в тканях растений являются существенными аспектами контроля качества10,11.

В Мексике выращивание календулы часто происходит без детального понимания процессов ее роста и развития цветка, что ограничивает ее физиологические показатели, урожайность и корреляцию между биологически активными соединениями и агрономическими факторами. На концентрацию и распределение флавоноидов в тканях растений влияют условия роста и культивирования, что подчеркивает важность изучения физиологических процессов и процессов развития этого вида.

Целью данного исследования был анализ распределения биомассы и взаимоотношений между стоком и источником в вегетативных и репродуктивных органах C. officinalis, выявление ключевых событий развития цветков, а также количественная оценка общей концентрации флавоноидов в цветочных головках с помощью предложенного здесь микроспектрофотометрического метода. Результаты исследования направлены на оптимизацию методов ведения сельского хозяйства и повышение качества продукции, получаемой из этого растения.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

1. Общие материалы и методы

  1. Полевой эксперимент по выявлению цветочной инициации
    1. Настройте эксперимент в полевых условиях. Пересадите рассаду календулы на площадь 153 м2 с плотностью посадки растений на квадратный метр, разнесенные на 60 см друг от друга.
    2. Установите локализованную систему капельного орошения с помощью колеи 16/8000 ПРИМЕЧАНИЕ: Партия семян, использованная в этом эксперименте, была собрана из одного генотипа, а затем отобрана методом массовой селекции в течение трех предыдущих циклов выращивания. Для умеренного климата время посева лучше всего подходит в весенний сезон, а затем пересадка примерно через 2 месяца, когда рассада будет готова. Орошение рекомендуется проводить раз в неделю. Следует избегать вредителей и болезней, а агрономический контроль следует проводить, исходя из потребностей культуры.
  2. Собирайте образцы с выбранных растений через день, начиная с 14 дней после пересадки. Ищите апикальную меристему под стереоскопическим микроскопом (около 40Х) для того, чтобы определить дату появления соцветия зачатка.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Когда цветочная меристема (FM) появляется по крайней мере в половине образцов, то эта дата может быть записана как правильный возраст для FM. Экспериментальная единица для наблюдения за инициацией цветков состояла из пяти меристемов в одном растении с восемью репликациями (растениями). Анализ роста и развития цветков
    1. Собирают верхушечный капитулум, когда раскроется цветочный бутон.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что видны язычковые цветы.
    2. Проведение сборов флористических органов в течение последних семи флористических стадий12 (рис. 1).
      Примечание: В этом эксперименте на каждой фенологической стадии использовались пять капитулумов из восьми различных растений. Во всех случаях цветки были собраны с верхушечной части растения.
    3. Отбирайте пробы целых растений шесть раз в течение биологического цикла.
    4. Просушите собранные образцы в течение 48 ч. Измерьте сухую массу вегетативных и репродуктивных органов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Сушку рекомендуется проводить при температуре 40 °C в духовке с циркуляцией воздуха.
    5. Рассчитайте силу стока (SS) и активность стока (SA) как для вегетативных, так и для репродуктивных органов13.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для SS и SA используйте формулы, эквивалентные абсолютному темпу роста (AGR) и относительному темпу роста (RGR) соответственно.
    6. Построение кривых роста с помощью таблицы.

2. Количественное определение общего количества флавоноидов14

  1. Высушите растительный материал в духовке с принудительной подачей воздуха при температуре 40 °C в течение 48 часов.
  2. Храните высушенный материал в бумажных пакетах. Храните их в темноте при комнатной температуре (RT).
  3. Заморозьте растительный материал, используя жидкий азот, чтобы подготовить его к измельчению.
  4. Застывший материал измельчить в фарфоровой ступке до достижения однородной консистенции.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте осторожны при работе с жидким азотом, так как он может разбрызгаться при контакте с растительным материалом.
  5. Подготовка образца: Взвесьте 25 мг измельченного сухого вещества из каждого образца. Добавьте 500 мкл 80% метанола.
  6. Экстракция флавоноидов: Инкубируйте смесь в ультразвуке при температуре 70 °C в течение одного часа. Затем центрифугируйте его при 731 г в течение 13 мин15.
  7. Приготовьте аликвоты: Возьмите 150 мкл полученного экстракта и добавьте 37 мкл 80% метанола.
  8. Смешайте 50 мкл экстракта, 100 мкл 10% хлорида алюминия и 100 мкл 1 М ацетата калия. Добавьте дистиллированную воду, чтобы довести общий объем до 5 мл.
  9. Дайте раствору отдохнуть в течение 30 минут при комнатной температуре.
  10. . Для измерения поглощения на длине волны 415 нм использовался спектрофотометр.
  11. Построение калибровочной кривой: Приготовьте исходный раствор, растворив 2,7 мг кверцетина в 10 мл 80% метанола. Из этого запаса приготовьте серию из 5 растворов кверцетина в диапазоне от 50, 100, 175, 250 и 350 мкл и разбавьте до 10 мкл.
  12. Подготовьте калибровочные образцы: Для каждого раствора кверцетина (500 мкл ) добавьте 100 мкл 10% хлорида алюминия и 100 мкл 1М ацетата калия, 1,5 мл 80% метанола и 2,8 мл дистиллированной воды.
  13. Дайте раствору настояться 40 минут при комнатной температуре.
  14. Измерьте поглощение калибровочных образцов на длине волны 415 нм с помощью спектрофотометра. Запишите значения поглощения для построения калибровочной кривой.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Сравните общую концентрацию флавоноидов в лучевых цветках, трубчатых цветках и целых цветочных головках. В этом эксперименте использовался полностью рандомизированный экспериментальный дизайн с пятью повторениями за одну процедуру. Переменной отклика была концентрация флавоноидов; средства лечения сравнивали с тестом Тьюки (SAS Institute, 2003).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Рост C. officinalis проявлял кинетику накопления сигмовидной биомассы по всему растению и его органам. Это наблюдение согласуется с отчетами других авторов, которые последовательно отображают кривую роста сигмовидной кишки. Среди надземных органов стебли накопили больше всего биомассы (рисунок 3). Первоначальный рост во всех надземных органах был медленным, цветение и развитие бутонов началось на 41 день. Растение достигло своей максимальной биомассы на 69-й день, составив в среднем...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Было выявлено два типа цветков, язычковые и трубчатые (рисунок 5). Мы обнаружили, что язычковые цветки содержат меньшую концентрацию флавоноидов, чем трубчатые цветки, с различиями от 11% до 53%. Это свидетельствует о том, что трубчатые цветки накапливают больше флавоноидов, чем язычковые цветки, потому что трубчатые цветки имеют большую биомассу и более высокую концентрацию этих соединений.

Когда сравнивались стадии развития цвет...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

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

Мы хотим выразить искреннюю благодарность доктору Мануэлю Хименесу Васкесу за его неоценимую поддержку в поддержании растений в поле. Его помощь сыграла решающую роль в успехе этого исследования.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Воздухоциркуляционная печьPrecision 17 GCA Corp.Н/ДОборудование
Bug cleanAlternagroN/A Борьбас сельскохозяйственными вредителями с растительными маслами и экстрактами
Метанол аналитического сортаMerck822283Реагент
Nitrofoska special 12+12+17+2 MgO+8 SEUROCHEM7/548/CEE,1999/45/CENPK - гранулированное удобрение содержит: аммиачную селитру, соли аммония, фосфаты, соли кальция, калий, в некоторых случаях магний и микроэлементы. 1H-пиразол, 3,4-диметил-,фосфат (1:1)
PHC Healthy StartPHC MexicoN/APHC Healthy Start 12-16-12 - это удобрение для улучшения питания, цвета и силы растений.
КверцетинСигма-Олдрич204-187-1Стандартное вещество

Ссылки

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

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи