Изменчивость содержания адаптогенных соединений в вегетативных органах Betula pubescens Ehrh. в условиях техногенного загрязнения на территории Арктической зоны РФ

Изучение особенностей синтеза вторичных метаболитов растений в условиях промышленного воздействия, имеет колоссальное значение для понимания механизмов формирования толерантности растений к техногенному стрессу и диагностике состояния окружающей среды. Анализ динамики накопления адаптогенных метаболитов позволяет обнаружить влияние загрязнения на растения до проявления первых признаков их повреждения. Важным фактором усиленного синтеза вторичных метаболитов растениями, произрастающими на территории Кольского полуострова, является техногенная нагрузка медно-никелевого комбината ОАО «Комбинат Североникель», выбросы которого содержат тяжелые металлы. Берёза пушистая (Betula pubescens Ehrh.), листья которой содержат значительное количество фенольных соединений, часто выбирается в качестве модельного вида для анализа влияния техногенного загрязнения. Целью настоящей работы являлось изучение изменчивости содержания адаптогенных соединений в вегетативных органах B. pubescens, произрастающей в условиях техногенного загрязнения. В результате проведения работы, проанализирована зависимость синтеза флавоноидов и антиоксидантов от расстояния до источника техногенного загрязнения. Отмечен общий нелинейный характер пространственного распределения в отношении суммы флавоноидов, и линейный – для соединений, проявляющих антиоксидантную активность. Установлена нелинейная тенденция накопления тяжелых металлов.

1. Крючков В.В., Макарова Т.Д. Аэротехногенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты. – 1989. – 96 с.

2. Середа Л.Н., Жиров В.К., Цветов Н.С., Дрогобужская С.В. Изменчивость содержания адаптогенных соединений в различных органах Empetrum hermaphroditum Hager. в условиях техногенного загрязнения на Кольском полуострове // Химия растительного сырья. – 2024. – №2. – С. 293-301. DOI: 10.14258/jcprm.20240213032.21.

3. Бейдеман И.Н. Методика фенологических наблюдений при геоботанических исследованиях. – М.; Л. – 1954. – 130 с.

4. ОФС.1.1.0011.15 Хранение лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов // Государственная фармакопея РФ. XIV изд. – М., 2018.

5. ГОСТ 17.4.4.02-2017. Межгосударственный стандарт. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического. бактериологического. гельминтологического анализа. – М., 2017. – 10 с.

6. Berni R., Luyckx M., Xu X., Legay S., Sergeant K., Hausman J., Lutts S., Cai G., Guerriero G. Reactive oxygen species and heavy metal stress in plants: Impact on the cell wall and secondary metabolism // Environmental and Experimental Botany. – 2019. – Vol. 161. – p. 98-106. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2018.10.017

7. Calabrese E.J., Blain R.B. Hormesis and plant biology // Environmental pollution. – 2009. – Vol. 157(1). – p. 42-48. DOI: 10.1016/j.envpol.2008.07.028

8. Erofeeva E.A. Estimating the frequency of hormesis and other non-monotonic responses in plants experiencing road traffic pollution in urban areas and experimental pollutant exposure // Environmental Monitoring and Assessment. – 2020. – Vol. 192(7). – p. 460. DOI: 10.1007/s10661-020-08418-8

9. Feduraev P., Skrypnik L., Nebreeva S., Dzhobadze G., Vatagina A., Kalinina E., Pungin A., Maslennikov P., Riabova A., Krol O., Chupakhina G. Variability of phenolic compound accumulation and antioxidant activity in wild plants of some Rumex species (Polygonaceae) // Antioxidants. – 2022. – Vol. 11(2). – p. 311.

10. Kang Y., Yang L., Dai H., Xie M., Wang Y., Peng J., Sun H., Ao T., Chen W. Antioxidant system response, mineral element uptake and safe utilization of Polygonatum sibiricum in cadmium-contaminated soil // Scientific Reports. – 2021. – Vol. 11(1). – p. 18737. DOI: 10.1038/s41598-021-97998-7

11. Koptsik G.N., Koptsik S.V., Smirnova I.E. Effect of Soil Degradation and Remediation in Technogenic Barrens on the Uptake of Nutrients and Heavy Metals by Plants in the Kola Subarctic // Eurasian Soil Science. – 2021. – Vol. 54. – p. 1252-1264. DOI: 10.1134/S106422932108010X

12. Meier U. Growth stages of mono- and dicotyledonous plants BBCH. – Quedlinburg. – 2018. – 204 p. DOI: 10.5073/20180906-074619.

13. Meier U., Bleiholder H., Buhr L., Feller C., Hacks H., Hess M., Lancashire P.D., Schnock U., Stauss R., Boom van den T., Weber E., Zwerger P. The BBCH system to coding the phenological growth stages of plants – history and publications // Journal für Kulturpflanzen. – 2009. – Vol. 61. – p. 41-52. DOI: 10.5073/JfK.2009.02.01.

14. Mengdi X., Wenqing C., Haibo D., Xiaoqing W., Li Y., Yuchen K., Hui S., Lei W. Cadmium-induced hormesis effect in medicinal herbs improves the efficiency of safe utilization for low cadmium-contaminated farmland soil // Ecotoxicology and Environmental Safety. – 2021. – Vol. 225. – p. 112724. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.112724

15. Petukhov A.S., Petukhova G.A. Biochemical protective mechanisms in the accumulation of heavy metals in organisms // Gigiena i Sanitariia. – 2017. – Vol. 96(2). – p. 114-117.

16. Santiago L.J.M., Louro R.P., De Oliveira D.E. Compartmentation of phenolic compounds and phenylalanine ammonia-lyase in leaves of Phyllanthus tenellus Roxb. and their induction by copper sulphate //Annals of botany. – 2000. – Vol. 86(5). – p. 1023-1032. DOI: 10.1006/anbo.2000.1271

17. Slukovskaya M.V., Kremenetskaya I.P., Mosendz I.A., Ivanova T.K., Drogobuzhskaya S.V., Ivanova L.A., Novikov A.I., Shirokaya A.A. Thermally activated serpentine materials as soil additives for copper and nickel immobilization in highly polluted peat // Environmental Geochemistry and Health. – 2023. – Vol. 45(1). – p. 67-83. DOI: 10.1007/s10653-022-01263-3.

18. Vinogradova N.A., Glukhov A.Z. Ecological and phytochemical features of Crataegus fallacina Klokov under conditions of technogenic pollution // Contemporary Problems of Ecology. – 2021. – Vol. 14. – p. 90-97. DOI: 10.1134/S1995425521010091

19. Vinogradova N., Vinogradova E., Chaplygin V., Mandzhieva S., Kumar P., Rajput V.D., Minkina T., Seth C.S., Burachevskaya M., Lysenko D., Singh R.K. Phenolic compounds of the medicinal plants in an anthropogenically transformed environment // Molecules. – 2023. – Vol.28(17). – p. 6322. DOI: 10.3390/molecules28176322

20. Yakovleva A.I., Okhlopkova E.D., Olesova L.D., Krivoshapkina Z.N., Konstantinova L.I., Grigorieva A.A., Semenova E.I., Efremova A.V., Mironova G.E. Influence of cement plant emissions on medicinal properties of medicinal plants in central Yakutia // Yakutia Med. J. – 2019. – Vol. 2. – p. 38-41.