DOI: https://doi.org/10.21498/2518-1017.14.4.2018.151901

Mineral composition of plants Salvia verticillata L. and Salvia patens Cav.

О. А. Корабльова, Д. Б. Рахметов, Н. Е. Фролова, О. М. Вергун, О. М. Семенченко

Abstract


Purpose. The purpose of the study was to investigate mineral composition of new varieties of plants Salvia verticillata L. ‘Musketeer’ and S. patens Сav. ‘Maestro’ selected by Gryshko National Botanical Gardens of NAS of Ukraine in order to determine the suitability of their use in the food and pharmaceutical industries of Ukraine.

Methods. X-ray fluorescence method was applied for determining the elemental composition of plant tissues.

Results. Mineral elements content in the soil, grass and roots of plants S. verticillata L. and S. patens Сav., are given in the phases of regrowth, budding and flowering. Ability to accumulate elements in the soil, grass and roots was presented. It was established that the aboveground part of the plants contains all 5 of the most important elements in the plants – K, Fe, Cu, Zn and Mn. The rather high content of mesoelements Ca and S were determined. Plants need them in more significant amounts than trace elements. The toxic and potentially toxic elements Pb, Sr and Zr were determined in plants. It has been revealed that despite the high concentration of Si in the soil, this element gets into the plants in insignificant quantities. Other elements on the contrary were accumulated in grass (Mn, K, Sr). The dynamics of elements accumulation and distribution in the soil-roots-grass system (Fe, Pb, Na, P, Al, Mg, Cu) were demonstrated. In the leaves of S. verticillata elements were determined and arranged according to the gradient of accumulation in the following order: K>Ca>Si>Mg>Fe>P>Na>Al>Zn>Mn>Cu, and in S. pa­tens – K>Si>Ca>Mg>P>Fe>Na>Al>Zn>Mn>Sr>Cu. The content of technogenic elements of Zn and Pb in the plants was determined within the limits of the MPC requirements for plant raw materials and food.

Conclusion. For the first time in the conditions of introduction in the Right-Bank Forest-Steppe of Ukraine, for the varieties of species S. verticillata and S. patens, the content of macro- and microelements was determined, which are directly related to biologically active compounds. The features of their cumulativeness du­ring transportation in the system soil-roots-leaves, as well as the dependence of their content on the phase of plant development, were clarified. Trace elements Pb, Ni, Mo, Co, Cd, As and Hg were found in insignificant amounts harmless to the human body. The obtained results can be used in the chemotaxonomy of the genus Salvia, in assessing and comparing the quality of fresh and dry sage plant raw materials, further studying the pharmacological properties of these plants and use of them in medicine and food industry. The obtained data have of both scientific and practical importance for the selection of economically valuable species, in the breeding of new varieties and enrichment of the flora of Ukraine.


Keywords


Salvia; variety; macro- and macroelements

References


Dolya, V. S., Mozul, V. Y., Golovkin, V. V., & Fursa, N. S. (2010). Biodiversity of species of the genus Salvia L. In Farmatsiia Ukrainy. Pohliad u maibutnie: Materialy VII Natsionalnoho zizdu farmatsevtiv Ukrainy [Pharmacy of Ukraine. Looking to the future: Materials of the VІІ National Congress of Pharmacists of Ukraine] (Vol. 1, pp. 254–255). Sept. 15–17, 2010, Kharkiv, Ukraine. [in Russian]

Kovalova, A. M., Rusanova, A. V., & Yakymenko, O. M. (2009). Characteristic of the Salvia species of the flora of Ukraine. In Farmakohnoziia ХХI stolittia. Dosiahnennia ta perspektyvy: tezy dopovidei yuvileinoi nauk.-prakt. konf. z mizhnar. uchastiu [Pharmacognosy of the XXI century. Achievements and prospects: Abstracts of Anniversary Scientific-Practical Conf. with Int. Participation] (p. 103). Sept. 26, 2009, Kharkiv, Ukraine. [in Ukrainian]

Lawrence, B. M. (1992). Chemical components of Labiatae oils and their exploitation. In R. M. Harley, & T. Reynolds (Eds.), Advances in Labiatae Science (p. 399–436).Richmond, UK: RBG Kew.

Ahmed, M., Ting, I. P., & Scora, R. W. (2011). Leaf oil composition of Salvia hispanica L. from three geographical areas. J. Essent. Oil Res., 6(6), 223–228. doi: 10.1080/10412905.1994.9698368

Cervelli, C., Capponi, A., Mascarello, C., Ruffoni, B., & Del Gaudio, C. (2013). New species and cultivars of Salvia as ornamental pot plants. Acta Hortic., 1000, 35–42. doi: 10.17660/ActaHortic.2013.1000.2

Kiseleva, T. L., & Smirnova, Yu. A. (2009). Lekarstvennye rasteniya v mirovoy meditsinskoy praktike: gosudarstvennoe regulirovanie nomenklatury i kachestva [Medicinal plants in world medical practice: state regulation of the nomenclature and quality]. Moscow: Prof. assots. naturoterapevtov. [in Russian]

Naghibi, F., Mossaddegh, M. G., Mohamed, S. M., & Ghorbani, A. (2005). Labiatae family in folk medicine in Iran: from ethnobotany to pharmacology. Iran. J. Pharm. Res., 4(2), 63–79.

Okuno, Y., & Miyazawa, M. (2004). Suppressive components in Salvia multiorrhiza against Trp-P-1 and activated Trp-P-1-induced SOS response using Salmonella typhimurium TA1535/pSK1002 umu test. Lett. Drug Des. Discov., 1(1), 66–68. doi: 10.2174/1570180043485635

Liu, W. J. H. (2011). Introduction to traditional herbal medicines and their study. In W. J. H. Liu (Ed.), Traditional Herbal Medicine Research Methods: Identification, Analysis, Bioassay, and Pharmaceutical and Clinical Studies (pp. 1–26). Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons. doi: 10.1002/9780470921340.ch1

Semenchenko, O. M. (2014). A comparative study of the effect of some species of the Shawlia family on the level of glucose in the blood of male rats on the model of streptotroctin diabetes (type 1 diabetes). In Medychna nauka ta praktyka XXI stolittia: zbirnyk tez naukovykh robit uchasnykiv Mizhnar. nauk.-prakt. konf. [Medical science and practice of the XXI century: collection of abstracts of scientific works of participants of the Int. science-practice Conf.] (pp. 111–114). Feb. 7–8, 2014, Kyiv, Ukraine. [in Ukrainian]

Eidi, A., Eidi, M., Shahmohammadi, P., Mozaffarian, V., Rustaiyan, A., & Mazooji, A. (2011). Antidiabetic Effect of Salvia verticillata L. Aerial Parts in Normal and Streptozotocin-induced Diabetic Rats. Int. J. Pharm., 7(1), 66–73. doi: 10.3923/ijp.2011.66.73

Mahdizadeh, R., Moein, S., Soltani, N., Malekzadeh, K., & Moein, M. (2018). Study the molecular mechanism of Salvia species in prevention of diabetes. Int. J. Pharm. Sci. Res., 9(11), 4512–4521. doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.9(11).4512-21

Attitalla, I. H. (2011). Salvia verticillata effects on diabetes and diabetes complications. Pak. J. Biol. Sci., 14(24), 1130–1131. doi: 10.3923/pjbs2011.1130.1131

Derzhavnyi reiestr sortiv roslyn, prydatnykh dlia poshyrennia v Ukraini na 2018 rik [State register of plant varieties suitable for dissemination in Ukraine in 2018].(2018). Retrieved from http://www.sops.gov.ua/uploads/page/5aa63108e441e.pdf. [in Ukrainian]

Kriuchenko, N. O., Paparyha, P. S., & Osadchuk, Yu. K. (2009). Biogeochemical provinces of Transcarpathia. Poshukova ta ekolohichna heokhimiia [Exploration and Environmental Geochemistry], 1, 53–55. [in Ukrainian]

Tsurkan, O. O., Kovalchuk, T. V., & Herhel, O. V. (2010). Study of the amino acid composition of leaves and bark of mulberry white (Morus alba L.) and mulberry black (Morus nigra L.). Phitoterapiya Chasopis [Phytotherapy Chasopys], 3, 56–58. [in Ukrainian]

Kyslychenko, V. S. (1999). Qualitative and quantitative determination of amino acids in some representatives of the gooseberries, broccoli and ranterns. Farmakom [Farmakom], 2, 22–24. [in Ukrainian]

Makrushyn, M. M., Makrushyna, Ye. M., Petersen, N. V., & Mel­ny­kov, M. M. (2006). Fiziolohiia roslyn [Plant physiology]. M. M. Makrushyn (Ed.). Vinnytsia: Nova knyha. [in Ukrainian]

Samchuk, A. I., Stroi, A. M., Khudaikulova, O. O., Ohar, T. V., Ivanova, L. P., & Kharchenko, O. A. (2006). The intensity of biogeochemical absorption of trace elements as one of the factors contamination of food products from plant. Problemy kharchuvannia [Problems of nutrition], 4, 25–32. [in Ukrainian]

Kovalevskiy, A. L. (1991). Biogeokhimiya rasteniy [Biogeoche­mistry of plants]. Novosibirsk: Nauka. [in Russian]

Boroomand, N., & Grouh, M. S. H. (2012). Macroelements nutrition (NPK) of medicinal plants: A review. J. Med. Plants Res., 6(12), 2249–2255. doi: 10.5897/JMPRx11.019

Moskalenko, L. V. (2010). Role of trace elements in plant life and the peculiarities of field research. Vìsn. Poltav. derž. agrar. akad. [News of Poltava State Agrarian], 3, 169–171. [in Ukrainian]

Lovkova, M. Ya., Buzuk, G. N., Sokolova, S. M., & Derevjago, L. N. (2005). On possibility of medical plants use for treatment and prophylaxis of microelementoses and pathological states. Mikroelementy v meditsine [Microelements in Medicine], 6(4), 3–10. [in Russian]

Angelova, V. R., Ivanova, R. V., Todorov, G. M., & Ivanov, K. I. (2016). Potential of Salvia sclarea L. for phytoremediation of soils contaminated with heavy metals. Int. J. Agr. Biosyst. Eng., 10(12), 690–700.

Bağdat, R. B., & Eid, E. M. (2007). Phytoremediation behaviour of some medicinal and aromatic plants to various pollutants. J. Field Crops Central Res. Inst., 16(1–2), 1–10.

Strusovskaya, O. G., & Buyuklinskaya, O. V. (2011). Definition the element structure of some medicinal plants at Solovetskiy islands. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN [Izvestia of RAS SamSC], 13(1), 2038–2040. [in Russian]

Malencic, Dj., Kevresan, Ž., & Popovic, M. (2005). Heavy metals content in some medicinal and aromatic wild growing plants from the Frushka Gora mountain. Annals of the Faculty of Engineering Hunedoara, 3(1), 37–40.

Malencic, D. R., Kevresan, Z. S., & Popovic, M. T. (2003). Mineral composition of selected Salvia species growing wild in the Vojvodina province. Zbornik Matice srpske za prirodne nauke, 105, 25–33. doi: 10.2298/ZMSPN0305025M

Rakhmetov, D. B., Korablova, O. A., Stadnichuk, N. O., Smilianet­s N. M., & Hlabets, V. Kh. (2015). Kataloh roslyn viddilu novykh kultur [Catalog of plants of the Department of New Cultures]. Kyiv: Fitosotsiotsentr. [in Ukrainian]

Loginov, Yu. I. (Ed.). (1983). Metodologicheskie ukazaniya po provedeniyu energodispersionnogo rentgenofluorestsentnogo analiza rastitel’nykh materialov [Methodological guidelines for energy dispersive X-ray fluorescence analysis of plant materials]. Moscow: Kolos. [in Russian]

Shamsutdinova, S. R., & Pupykina, K. A. (2015). Determination of macro- and microelements in the raw material of the field thistle at different phases of the growing season of the plant. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 22(3), 70–72. [in Russian]

Kyslychenko, V. S., Kolisnyk, Yu. S., Sushchuk, N. A., & Kuzniet­sova, V. Yu. (2013). The elemental composition of grass Capsella bursa-pastoris and black currant marc. Phitoterapiya Chasopis [Phytotherapy Chasopys], 4, 53–55. [in Ukrainian]

Martynov, S. P., Musin, N. N., & Kulagina, T. V. (2000). Statisticheskiy i biometriko-geneticheskiy analiz v rastenievodstve i selektsii. Paket programm AGROS, versiya 2.10.: Rukovodstvo pol’zovatelya [The software package of statistical and biometric-genetic analysis in crop production and breeding AGROS. Version 2.10: user’s manual]. Tver: N.p. [in Russian]

Pro zatverdzhennia Derzhavnykh hihiienichnykh pravyl i norm “Rehlament maksymalnykh rivniv okremykh zabrudniuiuchykh rechovyn u kharchovykh produktakh” (Ovochi i priani travy) [On Approval of State Hygiene Rules and Norms “Regulation of maximum levels of certain pollutants in foodstuffs” (Vegetables and spicy herbs)]: Order of the Ministry of Health No. 368 dated May 13, 2013. (2013). Retrieved from http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/z0774-13 [in Ukrainian]


GOST Style Citations


Доля В. С., Мозуль В. И., Головкин В. В., Фурса Н. С. Биоразнообразие видов рода Salvia L. Фармація України. Погляд у майбутнє : матер. VІІ Нац. з’їзду фармацевтів України (м. Харків, 15–17 вересня 2010 р.). Харків, 2010. Т. 1. С. 254–255.

Ковальова А. М., Русанова А. В., Якименко О. М. Характеристика роду Шавлія флори України. Фармакогнозія ХХІ століття. Досягнення та перспективи : тези доповідей Ювілейної наук.-практ. конф. з міжнар. участю (м. Харків, 26 вересня 2009 р.). Харків, 2009. С. 103.

Lawrence B. M. Chemical components of Labiatae oils and their exploitation. Advances in Labiatae Science /R. M. Harley, T. Reynolds (eds). Richmond, UK : RBG Kew, 1992. P. 399–436.

Ahmed M., Ting I. P., Scora R. W. Leaf oil composition of Salvia hispanica L. from three geographical areas. J. Essent. Oil Res. 2011. Vol. 6, Iss. 6. P. 223–228. doi: 10.1080/10412905.1994.9698368

Cervelli C., Capponi A., Mascarello C. et al. New species and cultivars of Salvia as ornamental pot plants. Acta Hortic. 2013. Vol. 1000. P. 35–42. doi: 10.17660/ActaHortic.2013.1000.2

Киселева Т. Л., Смирнова Ю. А. Лекарственные растения в мировой медицинской практике: государственное регулирование номенклатуры и качества. Москва : Проф. ассоц. натуротерапевтов, 2009. 295 с.

Naghibi F., Mossaddegh M. G., Mohamed S. M., Ghorbani A. Labiatae family in folk medicine in Iran: from ethnobotany to pharmacology. Iran. J. Pharm. Res. 2005. Vol. 4, Nо. 2. P. 63–79.

Okuno Y., Miyazawa M. Suppressive components in Salvia multiorrhiza against Trp-P-1 and activated Trp-P-1-induced SOS response using Salmonella typhimurium TA1535/pSK1002 umu test. Lett. Drug Des. Discov. 2004. Vol. 1, Iss. 1. P. 66–68. doi: 10.2174/1570180043485635

Liu W. J. H. Introduction to traditional herbal medicines and their study. Traditional Herbal Medicine Research Methods: Identification, Analysis, Bioassay, and Pharmaceutical and Clinical Studies / W. J. H. Liu (ed.). Hoboken, N. J. : John Wiley & Sons, 2011. P. 1–26. doi: 10.1002/9780470921340.ch1

Семенченко О. М. Порівняльне дослідження впливу деяких видів роду Шавлія на рівень глюкози в крові самців-щурів на моделі стрептозотоцинового діабету (діабет І типу). Медична наука та практика ХХІ століття : збірник тез наукових робіт учасників Міжнар. наук.-практ. конф. (м. Київ, 7–8 лютого 2014 р.). Київ, 2014. С. 111–114.

Eidi A., Eidi M., Shahmohammadi P. et al. Antidiabetic Effect of Salvia verticillata L. Aerial Parts in Normal and Streptozotoci­ninduced Diabetic Rats. Int. J. Pharm. 2011. Vol. 7, Iss. 1. P. 66–73. doi: 10.3923/ijp.2011.66.73

Mahdizadeh R., Moein S., Soltani N. et al. Study the molecular mechanism of Salvia species in prevention of diabetes. Int. J. Pharm. Sci. Res. 2018. Vol. 9, Iss. 11. P. 4512–4521. doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.9(11).4512-21

Attitalla I. H. Salvia verticillata effects on diabetes and diabetes complications. Pak. J. Biol. Sci. 2011. Vol. 14, Iss. 24. P. 1130–1131. doi: 10.3923/pjbs2011.1130.1131

Державний реєстр сортів рослин, придатних для поширення в Україні на 2018 рік. URL: http://www.sops.gov.ua/uploads/page/5aa63108e441e.pdf

Крюченко Н. О., Папарига П. С., Осадчук Ю. К. Біогеохімічні провінції Закарпаття. Пошукова та екологічна геохімія. 2009. № 1. С. 53–55.

Цуркан О. О., Ковальчук Т. В., Гергель О. В. Вивчення амінокислотного складу листя та кори шовковиці білої (Morus alba L.) і шовковиці чорної (Morus nigra L.). Фітотерапія. 2010. № 3. С. 56–58.

Кисличенко В. С. Якісне та кількісне визначення амінокислот у деяких представниках родин аґрусові, бруслинні та ранникові. Фармаком. 1999. № 2. С. 22–24.

Макрушин М. М., Макрушина Є. М., Петерсен Н. В., Мельников М. М. Фізіологія рослин / за ред. М. М. Макрушина. Він­ниця : Нова книга, 2006. 413 с.

Самчук А. І., Строй А. М., Худайкулова О. О. та ін. Інтенсивність біогеохімічного поглинання мікроелементів як один із факторів забруднення харчових продуктів рослинного походження. Проблеми харчування. 2006. № 4. С. 25–32.

Ковалевский А. Л. Биогеохимия растений. Новосибирск : Наука, 1991. 294 с.

Boroomand N., Grouh M. S. H. Macroelements nutrition (NPK) of medicinal plants: A review. J. Med. Plants Res. 2012. Vol. 6,Iss. 12. P. 2249–2255. doi: 10.5897/JMPRx11.019

Москаленко Л. В. Роль мікроелементів у житті рослин та особливості проведення польових досліджень. Вісн. Полтавської держ. аграр. акад. 2010. № 3. С. 169–171.

Ловкова М. Я., Бузук Г. Н., Соколова С. М., Деревяго Л. Н. О возможности использования лекарственных растений для лечения и профилактики микроэлементозов и патологических состояний. Микроэлементы в медицине. 2005. Т. 6, № 4. С. 3–10.

Angelova V. R., Ivanova R. V., Todorov G. M., Ivanov K. I. Potential of Salvia sclarea L. for phytoremediation of soils contaminated with heavy metals. Int. J. Agr. Biosyst. Eng. 2016. Vol. 10, jss. 12. P. 690–700.

Bağdat R. B., Eid E. M. Phytoremediation behaviour of some medicinal and aromatic plants to various pollutants. J. Field Crops Central Res. Inst. 2007. Vol. 16, Iss. 1–2. P. 1–10.

Струсовская О. Г., Буюклинская О. В. Определение элементного состава некоторых лекарственных растений Соловецких островов. Изв. Самарскогонаучн. центраРАН. 2011. Т. 13, № 1. C. 2038–2040.

Malencic Dj., Kevresan Ž., Popovic M. Heavy metals content in some medicinal and aromatic wild growing plants from the Frushka Gora mountain. Annals of the Faculty of Engineering Hunedoara. 2005. T. III. Fasc. 1. P. 37–40.

Malencic D. R., Kevresan Z. S., Popovic M. T. Mineral composition of selected Salvia species growing wild in the Vojvodina province. Zbornik Matice srpske za prirodne nauke. 2003. Vol. 105. Р. 25–33. doi: 10.2298/ZMSPN0305025M

Рахметов Д. Б., Корабльова О. А., Стаднічук Н. О. та ін. Каталог рослин відділу нових культур. Київ : Фітосоціоцентр, 2015. 112 с.

Методологические указания по проведению энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа растительных материалов / под ред. Ю. И. Логинова. Москва : Колос, 1983. 47 с.

Шамсутдинова С. Р., Пупыкина К. А. Определение содержания макро- и микроэлементов в сырье бодяка полевого в разных фазах вегетации растения. Башкирский хим. журн. 2015. Т. 22, № 3. С. 70–72.

Кисличенко В. С., Колісник Ю. С., Сущук Н. А., Кузнєцова В. Ю. Елементний склад трави грициків звичайних та вичавок плодів смородини чорної. Фітотерапія. 2013. № 4. С. 53–55.

Мартынов С. П., Мусин Н. Н., Кулагина Т. В. Статистический и биометрико-генетический анализ в растениеводстве и селекции. Пакет программ AGROS, версия 2.10. : Руководство пользователя. Тверь, 2000. 90 с.

ДГПіН «Регламент максимальних рівнів окремих забруднюючих речовин у харчових продуктах» (Овочі і пряні трави) : Наказ МОЗ №  368 від 13.05.2013 р. URL: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/z0774-13







Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

DOI: 10.21498/2518-1017

Flag Counter