ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2019-1-126-136ecodag-1525Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯBRIEF PRESENTATIONSДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ АЛЛАНТОИНА В ПОДЗЕМНОЙ ФИТОМАССЕ ВИДОВ СЕМЕЙСТВА BORAGINACEAE И ЕГО РОЛЬ В АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ЭКОЛОГИЧЕСКИМ ФАКТОРАМACCUMULATION BEHAVIOUR OF ALLANTOIN IN THE UNDERGROUND PHYTOMASS OF THE BORAGINACEAE FAMILY AND ITS ROLE IN ADAPTING THE PLANTS TO ADVERSE ENVIRONMENTAL FACTORSТамахинаА. Я.TamakhinaA. Ya.

Аида Я. Тамахина, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры товароведения и туризма

пр. Ленина, 1 в, г. Нальчик, 360030

Aida Ya. Tamakhina, Doctor of Agricultural Sciences, Professor of Department of commodity science and tourism

Lenina Ave., 1 v, Nalchik, 360030

aida17032007@yandex.ruАхкубековаА. А.AkhkubekovaA. A.

Амина А. Ахкубекова, аспирант кафедры товароведения и туризма

Нальчик

Amina A. Akhkubekova, Postgraduate student, Department of commodity science and tourism

Nalchik

ИттиевА. Б.IttievA. B.

Абдуллах Б. Иттиев, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии

Нальчик

Abdullakh B. Ittiev, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry

Nalchik

Кабардино-Балкарский государственный аграрный университетРоссияKabardino-Balkarian State Agrarian UniversityRussian Federation201904042019141126136Copyright © Тамахина А.Я., Ахкубекова А.А., Иттиев А.Б., 20192019Тамахина А.Я., Ахкубекова А.А., Иттиев А.Б.Tamakhina A.Y., Akhkubekova A.A., Ittiev A.B.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/1525Цель

Цель. Целью работы стало исследование динамики накопления аллантоина в подземной фитомассе Echium vulgare L., Symphytum caucasicum M. Bieb. и S. asperum Lepech., уточнение роли аллантоина в адаптации растений к стресс-факторам.

Методы

Методы. Изучали корни растений, произрастающих в предгорной (г. Нальчик, 490-512 м над у. м.) и горной зоне Кабардино-Балкарской Республики (с. Терскол, 2530 м над у.м.; с. Верхняя Балкария, 2680 м над у.м.). Сбор корней производили в фазе розеткообразования, цветения, плодоношения и в конце вегетации. Водно-спиртовые вытяжки измельчённых корней анализировали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Результаты

Результаты. Максимальное содержание аллантоина в корнях растений Echium vulgare, Symphytum caucasicum, S. asperum отмечено в конце вегетации – соответственно 0,915; 0,342-0,658; 2,842-3,426%. В условиях низких температур и повышенной солнечной радиации содержание аллантоина в корнях возрастает в 1,2-1,9 раза по сравнению с растениями предгорной зоны.

Выводы

Выводы. Аллантоин играет важную роль в процессе адаптации видов семейства Boraginaceae к окислительному стрессу, вызванному гипотермией и повышенной солнечной радиацией.

Aim

Aim. The aim of the work described herein was to study the dynamics of allantoin accumulation in the underground phytomass of Echium vulgare L., Symphytum caucasicum M. Bieb. and S. asperum Lepech. as well as to clarify the role of allantoin in plant adaptation to stress factors.

Methods

Methods. We studied the roots of plants growing in the foothill (Nalchik, 490–512 m above sea level) and the mountain zones of the Kabardino-Balkarian Republic (Terskol village, 2530 m above sea level; Verkhnyaya Balkaria village, 2680 m above sea level). The roots were collected at the stages of rosetting, flowering, fruiting and at the end of the growing season. Aqueous-alcoholic extracts of shredded roots were analyzed by high-performance liquid chromatography.

Results

Results. The highest content of allantoin in the roots of Echium vulgare, Symphytum caucasicum, S. asperum plants was noted at the end of the growing season, respectively 0.915; 0.342–0.658; 2,842–3,426%. Under conditions of low temperatures and increased solar radiation, the content of allantoin in the roots increases 1.2–1.9 times as compared with the plants of the foothill zone.

Conclusion

Conclusion. Allantoin plays an important role in the process of adapting species of the family Boraginaceae to oxidative stress caused by hypothermia and increased solar radiation.

Echium vulgareSymphytum caucasicumSymphytum asperumаллантоинокислительный стрессадаптацияEchium vulgareSymphytum caucasicumSymphytum asperumallantoinoxidative stressadaptationReferencesГуськов Е.П., Клецкий М.Е., Корниенко И.В., Олехнович Л.П., Чистяков В.А., Шкурат Т.П., Прокофьев В.Н., Жданов Ю.А. Аллантоин как тушитель свободных радикалов // Доклады Академии наук. Биохимия и биофизика. 2002. Т. 383. N 2. С. 105-107.Gus'kov E.P., Kletskii M.E., Kornienko I.V., Olekhnovich L.P., Chistyakov V.A., Shkurat T.P., Prokof'ev V.N., Zhdanov Y.A. Allantoin as a free-radical scavenger. Doklady Akademii nauk. Biokhimiya i biofizika [Doklady Biochemistry and Biophysics]. 2002, vol. 383, no. 2, pp. 105-107. (In Russian)Гуськов Е.П., Шкурат Т.П., Милютина Н.П., Прокофьев В.Н., Покудина И.О., Машкина Е.В., Тимофеева И.В. Влияние аллантоина на активность ферментов, регулирующих ROSзависимый статус организма // Доклады Академии наук. Биохимия и биофизика. 2001. Т. 379. N 3. С. 398-401.Gus'kov E.P., Shkurat T.P., Milyutina N.P., Prokof'ev V.N., Pokudina I.O., Mashkina E.V., Timofeeva I.V. Effect of allantoin on the activity of enzymes providing regulation of the rosdependent status of an organism. Doklady Akademii nauk. Biokhimiya i biofizika [Doklady Biochemistry and Biophysics]. 2001, vol. 379, no. 3, pp. 398-401. (In Russian)Гуськов Е.П., Прокофьев В.Н., Клецкий М.Е., Корниенко И.В., Гапуренко О.А., Олехнович Л.П., Чистяков В.А., Шестопалов А.В., Сазыкина М.А., Маркеев А.В., Шкурат Т.П., Малхосьян С.Р., Жданов Ю.А. Аллантоин как витамин // Доклады Академии Наук. Биохимия и биофизика. 2004. T. 398. N 6. С. 823-827.Gus'kov E.P., Prokof'ev V.N., Kletskii M.E., Kornienko I.V., Gapurenko O.A., Olekhnovich L.P., Chistyakov V.A., Shestopalov A.V., Sazykina M.A., Markeev A.V., Shkurat T.P., Malkhos'yan S.R., Zhdanov Y.A. Allantoin as a vitamin. Doklady Akademii nauk. Biokhimiya i biofizika [Doklady Biochemistry and Biophysics]. 2004, vol. 398, no. 6, pp. 823-827. (In Russian)Азарин К.В. Тяжёлые металлы как факторы индукции окислительного стресса и протекторные свойства некоторых природных азотсодержащих соединений // Материалы II Международной научно-практической конференции «Проблемы биологии, экологии, географии, образования: история и современность», Санкт-Петербург, 3-5 июня 2008. С. 157-159.Azarin K.V. Tyazhelye metally kak faktory induktsii okislitel'nogo stressa i protektornye svoistva nekotorykh prirodnykh azotsoderzhashchikh soedinenii [Heavy metals as induction factors of oxidative stress and protective properties of some natural nitrogen-containing compounds]. Materialy II mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii “Problemy biologii, ekologii, geografii, obrazovaniya: istoriya i sovremennost'”, Sankt-Peterburg, 3-5 iyunya 2008 [Materials of the II International Scientific and Practical Conference "Problems of Biology, Ecology, Geography, Education: Past and Present", St. Petersburg, 3-5 June 2008]. St. Petersburg, 2008, pp. 157-159. (In Russian)Сазыкина М.А., Чистяков В.А., Коленко М.А., Азарин К.В. Аллантоин и урат как супрессоры генотоксического эффекта ультрафиолетового излучения длиной волны 300-400 нм // Экологическая генетика. 2009. Т. 7. N 2. С. 44-46.Sazykina M.A., Chistyakov V.A., Kolenko M.A., Azarin K.V. Allantoin and urate as the supressors of genotoxic effect of the ultraviolet irradiation with wavelength 300-400 nm. Ekologicheskaya genetika [Ecological genetics]. 2009, vol. 7, no. 2, pp. 44-46. (In Russian)Чистяков В.А., Азарин К.В., Усатов А.В. Антиоксидантный потенциал некоторых природных азотсодержащих соединений // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2008. N 5. С. 75-77.Chistyakov V.A., Azarin K.V., Usatov A.V. Antioxidant potential some natural nitrogencontaining compounds. Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskii region. Estestvennye nauki [News of universities. North Caucasus region. Natural Sciences]. 2008, no. 5, pp. 75-77. (In Russian)Ames B.N., Cathcart R., Schwiers E., Hochstein P. Uric acid provides an antioxidant defense in humans against oxidant- and radical-caused aging and cancer: A hypothesis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1981. V. 78. Iss. 11. P. 6858-6862.Ames B.N., Cathcart R., Schwiers E., Hochstein P. Uric acid provides an antioxidant defense in humans against oxidant- and radical-caused aging and cancer: A hypothesis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1981, vol. 78, iss. 11, pp. 6858-6862.Wang P., Kong C.-H., Sun B., Xu X.-H. Distribution and function of allantoin (5- ureidohydantoin) in rice grains // J. Agric. Food Chem. 2012. V. 60. Iss. 11. P. 2793-2798. DOI: 10.1021/jf2051043Wang P., Kong C.-H., Sun B., Xu X.-H. Distribution and function of allantoin (5- ureidohydantoin) in rice grains. J. Agric. Food Chem, 2012, vol. 60, iss. 11, pp. 2793-2798. Doi: 10.1021/jf2051043Зузук Б.М., Куцик Р.В., Костюк И.Р., Мельничук Г.Г., Гайдук Р.Й. Окопник лекарственный. Symphytum officinale L. (аналитический обзор) // Провизор. 2004. N 18. С. 25-28. URL: http://www.provisor.com.ua/archive/2004/N18/art_25.php (дата обращения: 10.08.2018)Zuzuk B.M., Kutsik R.V., Kostyuk I.R., Mel'nichuk G.G., Gaiduk R.I. [Comfrey medicinal. Symphytum officinale L. (Analytical Review)]. Provizor, 2004, no. 18, pp. 25-28. (In Russian) Available at: http://www.provisor.com.ua/archive/2004/N18/art_25.php (accessed 10.08.2018)Чигарина К.М., Алавердиев И.М., Залевская С.И., Андреева Е.В., Сапожникова Т.И., Рыченкова Т.В., Жукова О.П. Лифтинг-крем «Д» для сухой и чувствительной кожи. Патент RU 2242216, 2004.Chigarina K.M., Alaverdiev I.M., Zalevskaya S.I., Andreeva E.V., Sapozhnikova T.I., Rychenkova T.V., Zhukova O.P. Lifting-krem «D» dlya sukhoi i chuvstvitel'noi kozhi [Lifting cream “D” for dry and sensitive skin]. Patent RF, no. 2242216, 2004.Thornfeldt C. Cosmeceuticals containing herbs: fact, fiction, and future // Dermatol. Surg. 2005. V. 31. Iss. 7. Pt. 2. P. 873-880.Thornfeldt C. Cosmeceuticals containing herbs: fact, fiction, and future. Dermatol. Surg. 2005, vol. 31, iss. 7, pt. 2, pp. 873-880.Becker L.C., Bergfeld W.F., Belsito D.V., Klaassen C.D., Marks J.G.Jr., Shank R.C., Slaga T.J., Snyder P.W., Andersen A.F. Final report of the safety assessment of allantoin and its related complexes // Int. J. Toxicol. 2010. V. 29. Iss. 3. Suppl. P. 84-97. Doi: 10.1177/1091581810362805Becker L.C., Bergfeld W.F., Belsito D.V., Klaassen C.D., Marks J.G.Jr., Shank R.C., Slaga T.J., Snyder P.W., Andersen A.F. Final report of the safety assessment of allantoin and its related complexes. Int. J. Toxicol, 2010, vol. 29, iss. 3, Suppl., pp. 84-97. Doi: 10.1177/1091581810362805Xu В., Sung С., Han В. Crystal structure characterization of natural allantoin from edible lichen Umbilicaria esculenta // Crystals. 2011. V. 1. Iss. 3. P. 128-135. Doi: 10.3390/cryst1030128Xu В., Sung С., Han В. Crystal structure characterization of natural allantoin from edible lichen Umbilicaria esculenta. Crystals, 2011, vol. 1, iss. 3, pp. 128-135. Doi: 10.3390/cryst1030128Kaneko M., Hiruma T., Suetsugu M., Katagiri C., Iida T., Onodera T. SCCA-1 production inhibitor having a carboxamide derivative and/or a salt thereof as an active ingredient. Patent EP 2425831, 2012.Kaneko M., Hiruma T., Suetsugu M., Katagiri C., Iida T., Onodera T. SCCA-1 production inhibitor having a carboxamide derivative and/or a salt thereof as an active ingredient. Patent EP, no. 2425831, 2012.Корсун В.Ф., Корсун Е.В. О роли апоптоза в фитотерапии раковых заболеваний // Практическая фитотерапия. 2011. N 1. С. 14-21.Korsun V.F., Korsun E.V. On the role of apoptosis in herbal medicine of cancer. Prakticheskaya fitoterapiya [Practical herbal medicine]. 2011, no. 1, pp. 14-21. (In Russian)Kramer A. Antimicrobial composition for antiseptic and disinfectant for skin – comprises compounds yielding oxygen and chlorine, ammonium compound, surfactant, aluminum chloride carbamide, urea, allantoin, panthenol and lactic acid. Patent DE 4137544, 1993.Kramer A. Antimicrobial composition for antiseptic and disinfectant for skin –comprises compounds yielding oxygen and chlorine, ammonium compound, surfactant, aluminum chloride carbamide, urea, allantoin, panthenol and lactic acid. Patent DE, no. 4137544, 1993.Fox L.K., Gradle C., Dee A. Short communication: disinfectant containing a complex of skin conditioners // J. Dairy Sci. 2006. V. 89. P. 2539-2541.Fox L.K., Gradle C., Dee A. Short communication: disinfectant containing a complex of skin conditioners. J. Dairy Sci., 2006, vol. 89, pp. 2539-2541.Зузук Б.М., Куцик Р.В., Костюк И.Р., Мельничук Г.Г., Гайдук Р.Й. Окопник лекарственный Symphytum officinale L. (Аналитический обзор) // Провизор. 2004. N 17. С. 30-34. URL: http://www.provisor.com.ua/archive/2004/N17/art_30.php (дата обращения: 17.09.2018)Zuzuk B.M., Kutsik R.V., Kostyuk I.R., Mel'nichuk G.G., Gaiduk R.I. [Comfrey medicinal. Symphytum officinale L. (Analytical Review)]. Provizor, 2004, no. 17, pp. 30-34. (In Russian) Available at: http://www.provisor.com.ua/archive/2004/N17/art_30.php (accessed 17.09.2018)Гонтова Т.М. Динаміка накопичення основних діючих речовин у коренях живокосту лікарського // Здобутки клінічної і експериментальної медицини. 2012. N 2. С. 46-47.Gontova T.M. Accumulation of the basal active substances in symphytum officinale roots subject to vegetative stage. Zdobutki klіnіchnoї і eksperimental'noї meditsini [Achievements of clinical and experimental medicine]. 2012, no. 2, pp. 46-47. (In Ukrainian)Растительные ресурсы СССР: Цветковые растения, их химический состав, использование; Семейства Caprifoliaceae – Plantaginaceae. Л.: Наука, 1990. 328 с.Rastitel'nye resursy SSSR: tsvetkovye rasteniya, ikh khimicheskii sostav, ispol'zovanie; semeistva Caprifoliaceae – Plantaginaceae [Plant resources of the USSR: flowering plants, their chemical composition, use; Caprifoliaceae-Plantaginaceae]. Leningrad, Nauka Publ., 1990, 328 p. (In Russian)Гуськов Е.П., Вардуни Т.В., Машкина Е.В., Покудина И.О., Шиманская Е.И., Гуськов Г.Е., Беличенко Н.И., Александрова А.А. Генетика окислительного стресса. Ростов-наДону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2009. 155 с.Gus'kov E.P., Varduni T.V., Mashkina E.V., Pokudina I.O., Shimanskaya E.I., Gus'kov G.E., Belichenko N.I., Aleksandrova A.A. Genetika okislitel'nogo stressa [Genetics of oxidative stress]. Rostov-on-Don, SKNTs VSh Publ., 2009, 155 p. (In Russian)Колупаев Ю.Е., Горелова Е.И., Ястреб Т.О. Механизмы адаптации растений к гипотермии: роль антиоксидантной системы // Вiсник Харкiвського нацiонального аграрного унiверситету. Cерiя Бiологiя. 2018. T. 43. Вип. 1. С. 6-33.Kolupaev Yu.E., Gorelova E.I., Yastreb T.O. Mechanisms of plant adaptation to hypothermia: role of antioxidant system. Visnik Kharkivs'kogo natsional'nogo agrarnogo universitetu [Bulletin of the Kharkov National Agrarian University. Biology Series]. 2018, vol. 43, iss. 1, pp. 6-33. (In Russian)Foyer C.H., Noctor G. Redox regulation in photosynthetic organisms: signaling, acclimation, and practical implications // Antioxid Redox Signal. 2009. V. 11. Iss. 4. P. 861-906. Doi: 10.1089/ars.2008.2177Foyer C.H., Noctor G. Redox regulation in photosynthetic organisms: signaling, acclimation, and practical implications. Antioxid Redox Signal, 2009, vol. 11, iss. 4, pp. 861-906. Doi: 10.1089/ars.2008.2177Ветрова Е.В., Борисенко Н.И., Хизриева С.С., Бугаева А.Ф. Изучение антиоксидантной активности апорфинового алкалоида глауцина и полученного в субкритической воде фенантренового алкалоида дес-глауцина // Химия растительного сырья. 2017. N 1. С. 85-91. Doi: 10.14258/jcprm.2017011383Vetrova E.V., Borisenko N.I., Hizrieva S.S., Bugaeva A.F. The study of antioxidant activity of the aporphine alkaloid of glaucine and the phenanthrene alkaloid of seco-glaucine obtained in subcritical water. Chemistry of plant materials, 2017, no. 1, pp. 85-91. Doi: 10.14258/jcprm.2017011383Rai V., Khatoon S., Bisht S.S., Mehrotra S. Effect of cadmium on growth, ultramorphology of leaf and secondary metabolites of Phyllanthus amarus Schum. and Thonn // Chemosphere. 2005. V. 61. Iss. 11. P. 1644-1650. Doi: 10.1016/j.chemosphere.2005.04.052Rai V., Khatoon S., Bisht S.S., Mehrotra S. Effect of cadmium on growth, ultramorphology of leaf and secondary metabolites of Phyllanthus amarus Schum. and Thonn. Chemosphere, 2005, vol. 61, iss. 11, pp. 1644-1650. Doi: 10.1016/j.chemosphere.2005.04.052Бабыкина А.М., Анцупова Т.П. Влияние некоторых эколого-географических факторов на накопление алкалоидов в двух видах мака // Вестник Бурятского государственного университета. Биология. География. 2012. N 4. С. 85-87.Babykina A.M., Antsupova T.P. The Influence of Some Ecology-geographical Factors on the Accumulation of Alkaloids in two Sorts of Poppy. Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya. Geografiya [Journal of the Buryat State University. Biology, geography]. 2012, no. 4, pp. 85-88.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.