Тмин черный (Nigella sativa) является одной из традиционно используемых трав с хорошо известными целебными свойствами. Nigella sativa – однолетнее цветущее растение родом из юго-западной Азии, культивируемое в средних регионах Восточного Средиземноморья, на юге Европы, в Сирии, Турции, Саудовской Аравии, Пакистане и Индии [10]. При изучении состава семян тмина было обнаружено, что тмин содержит множество витаминов, минералов и растительного протеина, а также жирные нерастворимые кислоты. Большая часть лечебных свойств этого растения имеется благодаря наличию тимохинона, главного биологически активного компонента эфирного масла [5].
Шалфей лекарственный (Salvia officinalis) – лекарственное растение, культивируемое в Крыму, Украине, на Северном Кавказе и в Молдавии. В диком виде обитает на территории субсредиземья – севере Испании, юге Франции, западной части Балканского полуострова, широко культивируется в Южной и Центральной Европе, где часто дичает [2]. Используется как вяжущее, бактерицидное и противовоспалительное средство в форме настоя, в составе грудных сборов. Лечебный эффект препаратов шалфея лекарственного связан с присутствием в их составе эфирного масла и дубильных веществ, причем компоненты эфирного масла считаются главными биологически активными веществами [6].
На сегодняшний день нет материала по влиянию экстрактов вышеупомянутых растений на комплекс биохимических и физиологических показателей других растений, поэтому целью данной работы явилась оценка воздействия экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на физиологические и биохимические параметры растений.
Материалы и методы исследований
Проводили исследование экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis, полученных из семян и сухого сбора этих растений. Образцы семян Nigella sativa и сухой сбора Salvia officinalis были привезены из Египта. Исследования проводили на образцах кукурузы двух российских сортов: Краснодарский 194 МВ РСт F1 и Поволжский 188 М В1, F1. Семена кукурузы были откалиброваны, протравлены и упакованы в ООО «Агрофирма «СК» Хамизов А. КБР, г. Прохладный, ул Остапенко 17/1. Утверждены и введены в действие Приказом федерального агентства по техническому регулированию и метрологии.
Приготовление экстракта из Nigella sativa и Salvia officinalis
Для получения экстракта из семян Nigella sativa 5 г семян в течение 30 минут промывали навеску под проточной водой. К промытым семенам добавили 50 мл 100 мМ фосфатного буфера рН=7.4, полученную смесь поставили на качалку Gyromax TM 737R (140 об./мин) при 37 0С. Выдерживали в течение 24 часов. После этого фильтровали экстракт с помощью фильтровальной бумаги. Для приготовления водного экстракта из сухого сбора Salvia officinalis взвесили 5 г сухого сбора Salvia officinalis. Добавили 50 мл дистиллированной воды и кипятили смесь в течение 30 минут при 100 0С. После этого фильтровали экстракт с помощью фильтровальной бумаги.
Физиологические методы исследований
Для оценки влияния экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на физиологические параметры растений кукурузы. Семена кукурузы обработали буферным экстрактом Nigella sativa, водным экстрактом Salvia officinalis, дистиллированной водой, 100 мМ фосфатным буфером рН = 7,4. Приготовили полосы полиэтилена и фильтровальной бумаги 10 см х 60 см. На полиэтилен наложили фильтровальную бумагу, обработанную 4 мл одного из исследованных веществ. Семена одного из сортов кукурузы в количестве 20 шт выкладывали на фильтровальную бумагу в ряд с интервалом в 3 см. Обработали семена тем же образцом, что и бумагу. Свернули получившуюся заготовку и зафиксировали канцелярскими резинками. Подобную процедуру проводили, обработав оба сорта кукурузы вышеуказанными веществами. Каждую отдельно взятую бумагу с завернутыми в нее семенами поместили в ёмкость с 6 мл стерильной dH2O. На каждой ёмкости указали соответствующее название образца и сорт кукурузы. Образцы убрали в термостат Gyromax TM 737R на 28 ºС. Каждый день приливали дистиллированную воду в емкости с семенами для предотвращения их высыхания. Через 3 дня после посева семян в течение 7 дней проводили измерения длины корней и проростков. Было поставлено 3 повторности.
Биохимические методы исследований
Для биохимических исследований приготовили гомогенат из проростков и корней обработанных кукурузных растений. Отделили части корней от проростков, взяли навеску исследуемых частей растения в размере 0,5 г. Каждый образец растерли в ступке до гомогенного состояния с добавлением 5 мл 100 мМ фосфатного буфера рН = 7,4. Гомогенаты перелили в центрифужные пробирки и центрифугировали 30 минут при скорости 15000 об./мин, затем слили супернатант в чистые пробирки. Полученные гомогенаты использовали для дальнейших биохимических исследований.
Биохимические параметры включали содержание фенолов, флавоноидов, белков, танинов и антиоксидантную активность в корнях и проростках данных растений. Содержания фенолов, белков и танинов в корнях и проростках определяли с помощью раствора Фолина согласно методикам Amin с соавт. [3], Ianculov c cоавт. [4] и Makkar с cоавт. [7] соответственно. Содержание флавоноидов определяли с помощью метанольного раствора AlCl3 согласно методике Meda с cоавт. [8], антиоксидантную активность определяли с помощью раствора перекиси водорода H2O2 согласно методике Priya с cоавт. [9].
Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета программ SPSS version 17. Уровень значимости, примененный в работе, равен P = 0,05. Если выборки имели нормальное распределение, доверительный интервал строился по средним значениям. По этой же причине для сравнения полученных данных использовались параметрические критерии значимости: критерий Стьюдента, основанный на сравнении средних и дисперсий [1].
Результаты исследований и их обсуждение
Физиологические исследований растений
На первом этапе исследований нами была произведена оценка динамики роста семян кукурузы двух сортов: Краснодарский 194 МВ РСт F1 и Поволжский 188 М В1 F1, которые обработали в разных вариантах экстрактами Nigella sativa и Salvia officinalis, фосфатным буфером и водой. Как видно на рис. 1, А, обработка семян кукурузы водным экстрактом Salvia officinalis значительно (P ≤ 0,05) увеличивает длину корней рассады кукурузы обоих сортов в равной степени (на 45 %), также данной экстракт значительно (P ≤ 0,05) увеличивает высоту проростков, но в большей степени Поволжского сорта (на 30 % по сравнению с контролем) (рис. 1, Б). Также видно на рис. 1 А и Б, что при обработке семян кукурузы обоих сортов экстрактом Nigella sativa рост проростков и корней ингибируется по сравнению с контролем (на 80 %).
Биохимические исследований растений
Для изучения влияние экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на биохимические параметры растений нами были исследованы содержание фенолов, флавоноидов, белков, танинов и антиоксидантная активность в растениях кукурузы под воздействием данных экстрактов.
А
Б
Рис. 1. Влияние экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на длину корней и проростков кукурузы
Фенольные соединения играют важную роль в осуществлении некоторых промежуточных этапов процесса дыхания растений, являясь дыхательными пигментами. В растениях кукурузы, выращенных из семян, обработанных водным экстрактом Salvia officinalis, содержание фенольных соединений в корнях и проростках было выше по сравнению с контролем в среднем на 42 % и 20 %, соответственно (рис. 2 А и Б). Под воздействием экстракта Nigella sativa содержание фенолов в растениях кукурузы уменьшалось по сравнению с контролем в среднем на 66 % (рис. 2 А и Б). Таким образом, можно предположить, что водный экстракт Salvia officinalis, положительно влияя на увеличение растительной массы, способствует повышению уровня фенолов в растениях.
A
Б
Рис. 2. Влияние экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на содержание фенольных соединений в корнях и проростках кукурузы
Биологическая роль флавоноидов в жизни растений изучена еще недостаточно. Считается, что флавоноиды принимают участие в окислительно-восстановительных процессах растений и в выработке иммунитета. В растениях кукурузы, выращенных из семян, обработанных водным экстрактом Salvia officinalis, содержание флавоноидов в корнях было выше по сравнению с контролем в среднем на 65 % (рис. 3, А). В проростках сорта Краснодарский содержание флавоноидов выше, чем в контроле, на 30 %, а у сорта Поволжский – на 78 % (рис. 3, Б). Под воздействием экстракта Nigella sativa содержание флавоноидов в растениях кукурузы уменьшалось по сравнению с контролем в среднем на 49 % (рис. 3 А и Б). Вероятно, это связано с ингибированием прироста растительной массы.
Как известно, белки – основа жизни организмов – играют решающую роль во всех процессах обмена веществ. Под воздействием экстракта шалфея лекарственного содержание белков в корнях было выше (в среднем на 27 %) по сравнению с контролем, а под действием тмина черного – ниже (рис. 4, А). В проростках кукурузы не выявлено значительных отличий в содержании белков между разными вариантами эксперимента (рис. 4, Б).
A
Б
Рис. 3. Влияние экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на содержание флавоноидов в корнях и проростках кукурузы
A
Б
Рис. 4. Влияние экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на содержание белков в корнях и проростках кукурузы
Танины относятся к важной группе химических веществ, называемых фенолами, которые естественным образом присутствуют в растениях, защищая их от вредного воздействия окружающей среды. Содержание танинов в корнях кукурузы сорта Поволжский после обработки экстрактом Salvia officinalis выше, чем в контроле, в среднем на 29 % (рис. 5, А). В остальных вариантах достоверного влияния не выявлено.Содержание танинов в проростках кукурузы обоих сортов резко увеличивается под влиянием экстрактов исследуемых растений (в среднем на 80 % и 58 % соответственно) (рис. 5, Б).
A
Б
Рис. 5. Влияние экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на содержание танинов в корнях и проростках кукурузы
Как известно, многие растения содержат вещества, обладающие антиоксидантной активностью. Salvia officinalis и Nigella sativa обладают высокой антиоксидантной активностью. Поэтому нами было изучено влияние экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на антиоксидантную активность в растениях кукурузы. На рис. 6 А и Б видно, что антиоксидантная активность в растениях увеличивается после обработки экстрактами исследуемых растений. Антиоксидантная активность в растениях кукурузы сорта Краснодарский 194 МВ РСт F1 после обработки семян водным экстрактом Salvia officinalis и буферным экстрактом Nigella sativa увеличивается в среднем на 35 % по сравнению с контролем (рис. 6, А и Б). Обработка семян кукурузы сорта Поволжский 188 М В1, F1 водным экстрактом Salvia officinalis и буферным экстрактом Nigella sativa увеличивает антиоксидантную активность в растениях в среднем на 40 % (рис. 6, А и Б).
A
Б
Рис. 6. Влияние экстрактов Nigella sativa и Salvia officinalis на антиоксидантную активность в корнях и проростках кукурузы
Заключение
Нам представляется, что наиболее благоприятное воздействие на растения оказывает экстракт Salvia officinalis, под влиянием которого не только стимулируется рост растений, но и увеличивается накопление веществ, обладающих антиоксидантной активностью, что в дальнейшем положительно влияет на развитие растения. Растения, обработанные водным экстрактом Salvia officinalis, могут быть рекомендованы к использованию в качестве средств, обладающих высокими антиоксидантными свойствами. Хотя растения, обработанные буферным экстрактом Nigella sativa, также обладают высокой антиоксидантной активностью, они имеют замедленный рост, в связи с чем неспособны в достаточной мере накапливать ценные метаболиты.
Рецензенты:
Багаева Т.В., д.б.н., зав. кафедрой биотехнологии Казанского (Приволжского) федерального университета, г. Казань;
Канарский А.В., д.т.н., профессор кафедры пищевой биотехнологии Казанского национального исследовательского технологического университета, г. Казань.
Работа поступила в редакцию 10.06.2014.
Библиографическая ссылка
Эльшафей С.М.А., Эльшафей С.М.А., Абдельрахман А.А., Абдельрахман А.А., Акинина Е.А., Тухбатова Р.И., Рябичко, Алимова Ф.К. ВЛИЯНИЕ ЭКСТРАКТОВ NIGELLA SATIVA И SALVIA OFFICINALIS НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9-2. – С. 349-354;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34852 (дата обращения: 19.04.2024).