УДК 635.9:582.998.16:069:5       https://doi.org/10.21498/2518­1017.21.1.2025.327496

Уміст полісахаридів у рослинах роду Dahlia Cav., інтродукованих у Національному ботанічному саду імені М. М. Гришка

Н. І. Джуренко, О. П. Паламарчук, О. В. Сокол*,

Ю. В. Буйдін, С. П. Машковська, А. С. Дорошенко

Національний ботанічний сад імені М. М. Гришка НАН України, вул. Садово­ботанічна, 1, м. Київ, 01014, Україна, *e­mail: sokoloksana23@ukr.net

Мета. Дослідити впродовж вегетації вміст полісахаридів у різних органах рослин сортів і гібридів роду Dahlia Cav., інтродукованих у Національному ботанічному саду імені М. М. Гришка. Методи. Кількісний уміст полісахаридів визначали ваговим методом, а глюкози, фруктози та сахарози – хроматографічним. Результати. Максимальним вмістом полісахаридів у коренебульбах наприкінці вегетації відзначився сорт ‘Осінь в Софіївці’ (101,00 ± 0,1%); інші мали показники від 67,90 ± 0,1% (‘Canby Cеntennial’) до 90,0 ± 0,2% (‘Kіkі Саron’). У період зберігання ці значення зменшилися майже вдвічі в ‘Осені в Софіївці’, ‘Kіkі Cаron’ і Гібрида № 150 та залишилися приблизно на тому самому рівні в ‘Canby Cеntennial’. Розчинні цукри в коренебульбах сортових зразків жоржин представлені переважно глюкозою, фруктозою та сахарозою. Їхня сума восени наприкінці вегетаційного періоду становила від 8,0% (‘Canby Cеntennial’) до 11,5% (Гібрид № 150). Чотиримісячне зберігання коренебульб у прохолодному приміщенні за температури 5–8 °С і вологості 50–60% позитивно вплинуло на вміст розчинних цукрів, який збільшився в 1,3–1,8 раза [від 14,72% (‘Canby Cеntennial’) до 21,86% (Гібрид № 150)]. У листках Гібрида № 150 загальна кількість полісахаридів не перевищувала 6 ± 0,02% та була ще меншою в інших сортів: ‘Kіkі Cаron’ – 2,9 ± 0,01%, ‘Осінь в Софіївці’ – 1,8 ± 0,01%, ‘Canby Cеntennial’ – 1,6 ± 0,01%. Висновки. За результатами досліджень можна зробити висновок, що коренебульби рослин роду Dahlia, здатні зберігати полісахариди навіть у зимовий період, є потенційним нетрадиційним джерелом цих біологічно активних сполук.

Ключові слова: рослини роду Dahlia; коренебульби; листки; полісахаридний комплекс.

Nadiia Dzhurenko

https://orcid.org/0000-0001-8210-445X

Olena Palamarchuk

https://orcid.org/0000-0002-8649-6806

Oksana Sokol

https://orcid.org/0000-0002-6297-7912

Yurii Buidin

https://orcid.org/0000-0002-9366-7167

Svitlana Mashkovska

https://orcid.org/0000-0001-6078-5864

Anatolii Doroshenko

https://orcid.org/0009-0004-4300-8392

Вступ

У процесі росту та розвитку рослини синтезують різноманітні біологічно активні сполуки (БАС), які впливають на організм людини та мають певну фармакологічну дію. Серед них все більший інтерес становить група сполук первинного синтезу, допоміжних у виробництві лікарських форм, а саме: полісахариди рослинного походження. Вони, як порівняти із синтетичними речовинами, здебільшого нетоксичні, а їхні метаболіти не завдають шкоди організму. До того ж переважна кількість застосовуваних у медицині полісахаридів розчинна у воді. Оскільки ці сполуки визначають цінність фітосировини, саме з ними більшість учених пов’язує вивчення та пошук рослин з імуномоделювальними властивостями, які впливають на захисні реакції організму. У фармацевтичній промисловості вже використовують рослини, що містять полісахариди як основну групу БАС. Зокрема, подорожник великий (Plantago major L.) – 20% у листках, підбіл звичайний (Tussilago farfara L.) – приб­лизно 8% у листках, а також алтея лікарська (Althaea officinalis L.) – до 35% у коренях. Як видно, досліджувані сполуки більшою мірою локалізуються в підземних органах, хоча й у наземних наявна значна їхня кількість.

Фітопрепарати, розроблені на основі полісахаридів, мають пом’якшувальну, ранозагоювальну, противиразкову, обволікальну, відхаркувальну, болезаспокійливу та послаблювальну дії [1]. Перспективним джерелом цих БАС можуть бути рослини родини Asteraceae Dum. (айстрових) роду Dahlia Cav., який, за різними даними, об’єднує від чотирьох до 36 видів, поширених переважно в гірських районах Мексики, Гватемали, Колумбії, та понад 20 тис. ще недостатньо вивчених культиварів [2, 3].

У Національному ботанічному саду імені М. М. Гришка НАН України (далі – НБС) зіб­рано одну з найбільших у нашій державі колекцій роду Dahlia, яка налічує понад 250 культиварів. Жоржина культурна (Dahlia × cultorum Thorsr. et Reis.) – вид, що об’єднує сорти гібридогенного походження [4]. У літературних джерелах для них використовують назву D. variabilis Desf. [5]. Уже в 50-х роках ХХ ст. Ф. С. Дудік провів інтродукційні дослідження рослин вказаного роду. У своїй кандидатській дисертації «Біологічні особливості, шляхи покращення та використання жоржин» [6] учений зазначив, що коренебульби жоржин зі значним умістом вуглеводів є перспективними для використання. Згодом, на початку ХХІ ст., співробітники відділу квітниково-декоративних рослин Г. М. Му­зичук та А. С. Дорошенко представили первинну оцінку сучасного сортового різноманіття колекційного фонду Dahlia Cav. [4].

Жоржина відома своїми лікарськими властивостями, тому її здавна використовують у медицині: в Центральній Америці – для лікування СНІДу [7] та як тонізувальний напій; у Бангладеші – як народний засіб, що загоює фурункули, опіки та гнійні рани; у Китаї – для створення суміші коренебульб з іншими рослинами, як складник гіпоглікемічних зборів [8].

Аналіз інформаційних джерел дав змогу зробити висновок, що найбільш вивченими є коренебульби, які містять вуглеводи, зокрема, інулін (16–50%), пектинові речовини (0,5–4%), фенольні сполуки (до 1%), гідроксикоричні та фенолкарбонові кислоти, кумарини (умбеліферон), амінокислоти (7–15%), етерну олію (1,10–1,15%), макро- та мікроелементи, сквален (0,12%) тощо. Наземна частина жоржин накопичує фенольні сполуки (до 2%), антоціани, етерну олію, полісахариди (до 5%), вітаміни групи В, каротиноїди й токофероли [9–11], а виділені з неї екстракти мають протизапальну, антиоксидантну та протигрибкову дії [12]. Завдяки дослідженню поліфенольного комплексу наземної частини сорту ‘Ken’s Flame’ вдалося виявити його антимікробну дію (Патент на корисну модель № 117559, Україна. Спосіб одержання поліфенольного комплексу з трави жоржини сорту ‘Ken’s Flame’ з антимікробною дією).

Як порівняти з листками та коренебульбами, квітки рослин роду Dahlia мають потужнішу антиоксидантну активність і вищий рівень інгібування тирозинази, а їхній фіолетовий або насичено-червоний колір свідчить про значний уміст поліфенолів [13, 14].

Коренебульби жоржин не містять карамелізаційних фруктозан, тому можуть бути (без застосування для одержання високовартісних і складних технологій) альтернативним джерелом полісахариду інуліну. Останній, згідно із сучасними дослідженнями, використовують у комплексному лікуванні онкологічних захворювань та порушення обміну речовин [15]. Також він важливий для фармацевтичної промисловості як компонент біологічно активних добавок, що є природним пробіотиком, має цукрознижувальну, гіпохолерестеринемічну й дезінтоксикаційну дії та легко засвоюється організмом людини як функціональний харчовий інгредієнт [16].

Пошук джерел полісахаридів, що є основ­ними біологічно активними сполуками, сприятиме розширенню нетрадиційної сировинної бази для створення фітозасобів з імуномодулювальною та протидіабетичною активністю, в яких наразі існує велика потреба.

Мета досліджень – дослідити впродовж вегетації вміст полісахаридів у різних органах рослин сортів і гібридів роду Dahlia Cav., інтродукованих у Національному ботанічному саду імені М. М. Гришка.

Матеріали та методика досліджень

Для проведення досліджень використовували повітряно-суху сировину таких сортів і гібридів жоржин, як Гібрид № 150 (робоча назва «Полярна Зірка»), ‘Canby Cеntennial’, ‘Осінь в Софіївці’ та ‘Kіkі Cаron’, колекційного фонду відділу квітниково-декоративних рослин Національного ботанічного саду імені М. М. Гришка НАН України. У фазі квітування (серпень) 2019–2021 рр. заготовляли наземну частину рослин, а наприкінці плодоношення (друга декада вересня) та після зберігання (друга – третя декада квітня) – коренебульби. Останні зберігали в підвальному приміщенні (температура повітря – 5–7 °C, вологість – 60–70%). Досліджувані сорти було обрано за масою коренебульб, яка в середньому становила 2 кг.

Для аналізу використовували середню пробу (5 г) повітряно-сухої сировини та визначали втрату маси за висушування. Кількісний уміст полісахаридів встановлювали гравіметричним методом згідно з методикою ДФУ 2.0.3 монографії «Подорожника великого листя N» [17]. Екстракцію цих біологічно активних сполук із рослинної сировини виконували за допомогою води, яку нагрівали протягом 30 хв. Далі полісахариди осад­жували трикратним об’ємом 96% етанолу. Осад відфільтровували, висушували та зважували. Уміст полісахаридів (Х, %) обчислювали в перерахунку на повітряно-суху сировину. Кількість глюкози, фруктози та сахарози в рослинах визначали хроматографічним методом [18].

Результати досліджень

Досліджені рослини відрізнялися за габітусом (розмірами та будовою кущів), кольором, формою листків, квіток і коренебульб, фітохімічними особливостями. Усі зазначені сорти та гібриди накопичили максимальну кількість полісахаридів у коренебульбах наприкінці вегетації (після викопування восени), коли їх закладали на зберігання. Найбільшим умістом цих БАС характеризувався сорт ‘Осінь в Софіївці’ (101,00 ± 0,1%), інші мали показники від 67,90 ± 0,1% (‘Canby Cеntennial’) до 90,0 ± 0,2% (‘Kіkі Саron’).

Через гідролітичні перетворення у процесі зберігання коренебульб частка полісахаридів значно зменшилася. Зокрема, майже вдвічі у ‘Kіkі Cаron’ і Гібрида № 150 – до 50,00 ± 0,3% та 40,30 ± 0,4% відповідно. Утім найсуттєвіше зниження інтенсивний гідроліз спричинив у сорту ‘Осінь в Софіївці’ – на 78,22% (рис. 1). Культивару ‘Canby Cеntennial’ зміни під час зберігання майже не торкнулися – вміст полісахаридів скоротився лише на 3,2%. Отже, коренебульби досліджених рослин роду Dahlia містять знач­ну кількість полісахаридів: ‘Осінь в Софіїв­ці’ – 101,00 ± 0,1%, ‘Kіkі Cаron’ – 90,00 ± 0,2%, Гібрид № 150 – 75,00 ± 0,1%, ‘Canby Cеntenni­al’ – 67,90 ± 0,1%. Це означає, що всі вказані сорти можуть бути перспективним джерелом цих біологічно активних сполук наприкінці вегетації восени, а ‘Canby Cеntennial’ (66,50 ± 0,2%) та ‘Kіkі Cаron’ (50,00 ± 0,3%) – навіть за тривалого зберігання.

Розчинні цукри в сортових зразках жоржин представлені переважно глюкозою, фруктозою та сахарозою (рис. 2). Їхня сума в коренебульбах восени наприкінці вегетаційного періоду становила від 8,0% у ‘Canby Cеntennial’ до 11,5% в Гібрида № 150. В інших сортів – понад 9%. Під час чотиримісячного зберігання коренебульб уміст розчинних цукрів збільшився в 1,3–1,8 раза (від 14,72% у ‘Canby Cеntennial’ до 21,86% у Гібрида № 150), що свідчить про відновлення фізіолого-біохімічних процесів.

Подібну тенденцію спостерігали й у весняний період. Тоді в коренебульбах майже всіх досліджених жоржин зросла кількість фруктози, глюкози та сахарози. Виняток через свої особливості становив лише сорт ‘Осінь в Софіївці’. Уміст фруктози в ньому зменшився від 1,53 ± 0,01% до 1,28 ± 0,15%, а глюкози – від 3,96 ± 0,1% до 1,64 ± 0,05%.

Рослини роду Dahlia формують потужну наземну частину. За результатами проведених досліджень встановлено, що загальний уміст полісахаридів у листках Гібрида № 150 не перевищував 6 ± 0,02%, ‘Kіkі Cаron’ – 2,9 ± 0,01%, ‘Осінь в Софіївці’ – 1,8 ± 0,01%, ‘Canby Cеntennial’ – 1,6 ± 0,01% (табл. 3).

Між сортами не виявлено суттєвих відмі­н­ностей за сумою розчинних цукрів у листках.

Вона варіювала від 1,40 ± 0,10% (‘Осінь в Софіївці’) до 1,66 ± 0,15% (Гібрид № 150), а значну її частку становили відновлювані цук­ри [0,59 ± 0,03% (‘Кікі Каron’) – 1,03 ± 0,08% (Гібрид № 150)] та сахароза [0,50 ± 0,01% (‘Осінь в Софіївці’) – 0,82 ± 0,03% (‘Кікі Саron’)] (табл. 1).

Висновки

Установлено, що полісахариди локалізують­ся переважно в коренебульбах досліджуваних рослин роду Dahlia, демонструючи максимальне накопичення наприкінці вегетації (друга декада вересня): ‘Осінь в Софіївці’ – 101,00 ± 0,1%, ‘Кікі Cаron’ – 90,00 ± 0,2%, Гіб­рид № 150 – 75,00 ± 0,1%, ‘Canby Cеntennial’ – 67,90 ± 0,1%. Зимове зберігання суттєво не впливає на вміст вказаних біологічно активних сполук у коренебульбах сортів ‘Kіkі Cаron’ (50,00 ± 0,3%) та ‘Canby Cеntennial’ (66,50 ± 0,2%). У наземній частині найбільшу кількість полісахаридів формує Гібрид № 150 (6 ± 0,02%).

Отже, коренебульби рослин роду Dahlia переважають інші досліджені об’єкти за вмістом полісахаридів, а тому є потенційним нетрадиційним джерелом цих важливих сполук.

References

1. Marchyshyn, S. M., Demydiak, O. L., Dakhym, I. S., Berdei, T. S., & Kozyr, H. R. (2015). Research of polysaccharide complexes from Asteraceae family plants. ScienceRise, 10(4), 31–36. https:// doi.org/10.15587/2313­8416.2015.52002 [In Ukrainian]
2. Thakur, P., Shah, A. H., Adhikari, Y., Kumar, M., & Verma, S. (2022). Dahlia cultivation in India andabroad: A Review. International Journal of Plant & Soil Science, 34(19), 240–251. https://doi.org/10.9734/ijpss/2022/v34i1931108
3. Doroshenko, A. S., Dzhurenko, N. I., Palamarchuk, O. P., & Koval, I. V. (2012). Studies of representаtives of the genus Dahlia Cav. in National Botanical Garden named after M. M. Gryshko of National Academy of Sciences Ukraine. News Biosphere Reserve “Askania Nova”, 14, 504–507. [In Ukrainian]
4. Muzychuk, H. M., & Doroshenko, A. S. (2004). Preliminary evaluation of varietal diversity of the Dahlia Cav. collection fund of the M. M. Hryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine. Visnyk of the Lviv University. Series Biology, 36, 24–30. [In Ukrainian]
5. Onozaki, T., & Azuma, M. (2019). Breeding for Long Vase Life in Dahlia (Dahlia variabilis) Cut Flowers. The Horticulture Journal, 88(4), 521–534. https://doi.org/10.2503/hortj.utd­091
6. Horobets, V. F., Mashkovska, S. P., Tymchenko, O. D., Buidin, Yu. V., & Shcherbakova, T. O. (2005). Department of Floriculture and Ornamental Plants: Past and Present. Plant Introduction, 3, 43–51. [In Ukrainian]
7. Berlin E. A., & Berlin, B. (2015). Medical ethnobiology of the highland Maya of Chiapas, Mexico: the gastrointestinal diseases. Princeton University Press.
8. Rahman, A. H. M. (2013). An Ethno­botanical investigation on Asteraceae family at Rajshahi, Bangladesh. Academia Journal of Medicinal Plants, 1(5), 92–100.
9. Gontova, T. M., Kichymasova, Ya. S., & Ilyinska, N. I. (2014). Studying of the vitaminous and elemental composition of the herb and tubers of Dahlia Ken’s Flame genus. Collection of Scientific Works of Staff Member of P. L. Shupyk NMAPE, 23(4), 245–249. [In Ukrainian]
10. Gontova, T. M., & Ilyinska, N. I. (2013). A study of the components composition of essential oil in tubers Dahlia nymphaeaceae. Ukrainian Biopharmaceutical Journal, 3, 49–51. [In Ukrainian]
11. Gontova, T., Ilyinska, N., Golembiovska, O., & Mashtaler V. (2016). Study of the component composition of phenolic compounds obtained from Dahlia varieties Ken’s Flame herb. Der Pharma Chemica, 8(18), 455–459.
12. Beridze, O., & Kovalchuk, I. (2019). Evaluation of Collection Stock of Plants of the Genus Dahlia Cav. in the Kremenets Botanical Garden. Notes in Current Biology, 3, 59­64. https://doi.org/10.29038/2617­4723­2019­387­59­64
13. Espejel, E. A. R., Alvarez, O. C., Muñoz, J. M. M., Mateos, M. D. R. G., León, M. T. B. C., & Damián, M. T. M. (2019). Physicochemical quality, antioxidant capacity and nutritional value of edible flowers of some wild dahlia species. Folia Horticulturae, 31(2), 331–342. http://dx.doi.org/10.2478/fhort­2019­0026
14. Maloshtan, L., Shakina, L. Gontova, T. Romanova, S., & Yaremenko, M. (2021). The study of the cytotoxic activity of the dry extract and the anthocyanin complex of Gebu Dahlia variety flowers. Ukrainian Biopharmaceutical Journal, 1, 16–21. https://doi.org/10.24959/ubphj.21.295 [In Ukrainian]
15. Kelly, G. (2009). Inulin­type prebiotics­a review: part II. Alternative Medicine Review, 14(1), 36–55.
16. Shoaib, M., Shehzad, A., Omar, M., Rakha, A., Raza, H., Sharif, H. R., Shakeel, A., Ansari, A., & Niazi, S. (2016). Inulin: Properties, health benefits and food applications. Carbohydrate Polymers, 147, 444–454. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.04.020
17. State Pharmacopoeia of Ukraine (2^nd ed., Supplement 1). (2016). State Enterprise “Ukrainian Scientific Pharmacopoeial Center for Quality of Medicines”. [In Ukrainian]
18. Pochynok, Kh. N. (1976). Determination of glucose, fructose and sucrose in plants from a single sample. Naukova dumka. [In Ukrainian]

Таблиця 1

Частка розчинних цукрів у листках різних сортів жоржин (%) у перерахунку на повітряно-­суху масу

UDC 635.9:582.998.16:069:5

Dzhurenko, N. I., Palamarchuk, O. P., Sokol, O. V.*, Buidin, Yu. V., Mashkovska, S. P., & Doroshenko, A. S. (2025). The content of polysaccharides in plants of the genus Dahlia Cav. introduced in the M. M. Gryshko National Botanical Garden. Plant Varieties Studying and Protection, 21(1), 12–16. https://doi.org/10.21498/2518­1017.21.1.2025.327496

1. M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine, 1 Sadovo­Botanichna St., Kyiv, 01014, Ukraine, *e­mail: sokoloksana23@ukr.net

Purpose. To investigate the polysaccharide content of different plant organs from varieties and hybrids of the Dahlia genus introduced to the M. M. Gryshko National Botanical Garden during the growing season. Methods. The quantitative content of polysaccharides was determined by the weight method, while glucose, fructose and sucrose were determined by the chromatographic method. Results. The maximum polysaccharide content in root tubers at the end of the growing season was recorded in ‘Osin v Sofiivtsi’ (101.00 ± 0.1%); the others had values ranging from 67.90 ± 0.1% in ‘Canby Centennial’ to 90.0 ± 0.2% in ‘Kiki Karon’. During storage, these values decreased by almost half for ‘Osin v Sofiivtsi’, ‘Kiki Caron’ and Hybrid No. 150, while remaining at a similar level for ‘Canby Centennial’. The main soluble sugars in the Dahlia cultivars’ roots are glucose, fructose and sucrose. Their total content at the end of the growing season in autumn ranged from 8.0% (‘Canby Centennial’) to 11.5% (Hybrid No. 150). Storing the root tubers for four months in a cool room at a temperature of 5–8 °C and humidity of 50–60% had a positive effect on the solub­le sugar content, which increased by 1.3–1.8 times [from 14.72% (‘Canby Centennial’) to 21.86% (Hybrid No. 150)]. The total amount of polysaccharides in the leaves of Hybrid No. 150 did not exceed 6 ± 0.02%, and was even lower in the other varieties: ‘Kiki Canon’ – 2.9 ± 0.01%, ‘Osin v Sofiivtsi’ – 1.8 ± 0.01%, ‘Canby Centennial’ – 1.6 ± 0.01%. Conclusions. Based on the results of the study, it can be concluded that the roots of Dahlia plants, which can retain polysaccharides even in winter, are a potential non­traditional source of these biologically active compounds.

Keywords: plants of the genus Dahlia; root tubers; leaves; polysaccharide complex.

Надійшла / Received 22.01.2025

Погоджено до друку / Accepted 18.04.2025