izvestiiatimacadИзвестия Тимирязевской сельскохозяйственной академииIZVESTIYA OF TIMIRYAZEV AGRICULTURAL ACADEMY0021-342XФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева10.26897/0021-342X-2025-1-137-149izvestiiatimacad-864Research ArticleФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, МИКРОБИОЛОГИЯPLANT PHYSIOLOGY, MICROBIOLOGYСтабильность накопления фенольных соединений как видовая особенность представителей семейства Яснотковые (Lamiaceae)Stability of phenolic compound accumulation as a species feature of the Lamiaceae familyhttps://orcid.org/0000-0003-0646-6904МаланкинаЕ. Л.MalankinaE. L.

Елена Львовна Маланкина, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры овощеводства

127550,

г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Elena L. Malankina, DSc (Ag), Professor, Professor at the Department of Vegetable Growing

49 Timiryazevskaya st., Moscow, 127550

malankina@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0009-0000-8038-7564ЕремееваЕ. Н.EremeevaE. N.

Елена Николаевна Еремеева, кандидат сельскохозяйственных наук, преподаватель кафедры овощеводства

г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Elena N. Eremeeva, CSc (Ag), Lecturer at the Department of Vegetable Growing

49 Timiryazevskaya st., Moscow, 127550

e.tkacheva@rgau-msha.ruТереховаВ. И.TerekhovaV. I.

Вера Ивановна Терехова, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, и.о. заведующего кафедрой овощеводства

г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Vera I. Terekhova, CSc (Ag), Associate Professor, Acting Head of the Department of Vegetable Growing

49 Timiryazevskaya st., Moscow, 127550

v_terekhova@rgau-msha.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation20252901202501137149Copyright © Маланкина Е.Л., Еремеева Е.Н., Терехова В.И., 20252025Маланкина Е.Л., Еремеева Е.Н., Терехова В.И.Malankina E.L., Eremeeva E.N., Terekhova V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiia.timacad.ru/jour/article/view/864

Содержание вторичных метаболитов в растениях сильно варьирует в зависимости от погодно-климатических условий, поэтому актуальной проблемой лекарственного растениеводства является оценка таксонов по стабильности содержания целевых соединений в разные по погодным условиям годы и выявление наиболее предсказуемых по этому параметру видов. В работе проведена оценка 14 хозяйственно значимых видов из семейства Яснотковые (Lamiaceae). Многие представители семейства Яснотковые относятся к востребованным лекарственным, эфирномасличным и пряно-ароматическим культурам благодаря содержанию биологически активных веществ с многофункциональным действием. Целью работы является сравнительная оценка представителей семейства Яснотковые по стабильности состава сырья в зависимости от погодно-климатических условий года. Для достижения поставленной цели было определено содержание фенольных соединений в изучаемых видах и приведена их сравнительная характеристика. Содержание фенольных соединений отражает суммарное количество различных групп вторичных метаболитов – это и простые фенолы, и флавоноиды, и дубильные вещества, и фенолкарбоновые кислоты. В результате 4-х летних наблюдений, как стабильные по содержанию фенольных соединений при различных погодно-климатических условиях следует отметить следующие виды: чабер садовый (коэффициент вариации 3,48%), душица обыкновенная (коэффициент вариации 4,11%), иссоп лекарственный (коэффициент вариации 5,59%), тимьян обыкновенный (коэффициент вариации 8,21 %), монарда дудчатая (коэффициент вариации 9,5%) и змееголовник молдавский (коэффициент вариации 9,71%). Следовательно, именно у этих культур будут наиболее предсказуемы показатели содержания фенольных соединений и, соответственно, качество сырья для дальнейшего применения и переработки.

The content of secondary metabolites in plants varies greatly depending on weather and climate conditions, therefore, an urgent problem in medicinal plant breeding is the assessment of taxa for the stability content of target compounds in different weather years and the identification of the most predictable species by this parameter. The work assesses 14 economically significant species from the Lamiaceae family. Many species of the Lamiaceae family are considered as popular medicinal, essential oil and spice-aromatic plants due to the content of biologically active compounds with multifunctional action. The aim of the work is a comparative assessment of Lamiaceae family representatives in terms of the stability of the raw material composition depending on the weather and climatic conditions of the year. To achieve this, the content of phenolic compounds in the studied species was determined and their comparative characteristics were provided. The content of phenolic compounds reflects the total amount of different groups of secondary metabolites. They include simple phenols, flavonoids, tannins, and phenolic carboxylic acids. As a result of 4-year observations, the following species should be noted as stable in terms of phenolic compound content under various weather and climate conditions: Satureja hortensis (coefficient of variation 3.48%), Origanum vulgare (coefficient of variation 4.11%), Hyssopus officinalis (coefficient of variation 5.59%), Thymus vulgaris (coefficient of variation 8.21%), Monarda fistulosa (coefficient of variation 9.5%) and Dracocephalum moldavica (coefficient of variation 9.71%). Consequently, these plants will have the most predictable indicators of phenolic compound content and raw material quality for further use and processing.

фенольные соединенияфенолыЯснотковыечабер садовыйдушица обыкновеннаяиссоп лекарственныйтимьян обыкновенныймонарда дудчатаязмееголовник молдавскиймята перечнаяPhenolic compoundsphenolsLamiaceaeSatureja hortensisOriganum vulgareHyssopus officinalisThymus vulgarisMonarda fistulosaDracocephalum moldavicaMentha piperitaReferencesЗапрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растения. М.: Наука, 1996. 45 с.Zaprometov M.N. Phenolic compounds and their role in plant life. Moscow: Nauka, 1996. – 45 p. (In Russ.)Антоненко М.С., Меснянкина В.С., Маланкина Е.Л. Вариабельность содержания фенольных соединений в листьях кипрея узколистного (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.) в зависимости от условий произрастания // Овощи России. 2024. № 3. С. 36-44. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2024-3-36-44Antonenko M.S., Mesnyankina V.S., Malankina E.L. Variability of phenolic compound content in fireweed leaves (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.) depending on growing conditions // Vegetables of Russia. 2024. No. 3. P. 36-44. (In Russ.) DOI: 10.18619/2072-9146-2024-3-36-44Sytar O., Zivcak M., Bruckova K., Brestic M., Hemmerich I., Rauh C., et al. Shift in Accumulation of Flavonoids and Phenolic Acids in Lettuce Attributable to Changes in Ultraviolet Radiation and Temperature. Sci. Hortic. 2018;239:193-204. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.05.020Sytar, O., Zivcak, M., Bruckova, K., Brestic, M., Hemmerich, I., Rauh, C., et al. (2018). Shift in Accumulation of Flavonoids and Phenolic Acids in Lettuce Attributable to Changes in Ultraviolet Radiation and Temperature. Sci. Hortic. 239, 193–204. doi:10.1016/j.scienta.2018.05.020Mykhailenko O., Gudžinskas Z., Kovalyov V., Desenko V., Ivanauskas L., Bezruk I. et al. Effect of Ecological Factors on the Accumulation of Phenolic Compounds in Iris Species from Latvia, Lithuania and Ukraine. Phytochem. Anal. 2020;31(5):545-563. https://doi.org/10.1002/pca.2918Mykhailenko, O., Gudžinskas, Z., Kovalyov, V., Desenko, V., Ivanauskas, L., Bezruk, I., et al. (2020). Effect of Ecological Factors on the Accumulation of Phenolic Compounds in Iris Species from Latvia, Lithuania and Ukraine. Phytochem. Anal. 31 (5), 545–563. doi:10.1002/pca.2918Макаров С.С., Макарова Т.А., Самойленко З.А., Макаров П.М., Гулакова Н.М., Кузнецова И.Б. Особенности размножения эстрагона (Artemisia dracunculus L.) в культуре in vitro и ex vitro // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 3 (101). С. 77-83. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2023-101-3-77-83Ampofo, J., Ngadi, M., and Ramaswamy, H. S. (2020). The Impact of Temperature Treatments on Elicitation of the Phenylpropanoid Pathway, Phenolic Accumulations and Antioxidative Capacities of Common Bean (Phaseolus vulgaris) Sprouts. Food. Bioprocess. Technol. 13 (9), 1544–1555. doi:10.1007/s11947-020-02496-9Макаров С.С., Макарова Т.А., Бердышева Е.А. Способы получения растительного сырья кровохлебки лекарственной (Sanguisorba officinalis L.) в условиях таежной зоны Западной Сибири: Монография. Москва: Колос-с, 2023. 72 с. EDN: BYXSCF.Sytar, O., Zivcak, M., Bruckova, K., Brestic, M., Hemmerich, I., Rauh, C., et al. (2018). Shift in Accumulation of Flavonoids and Phenolic Acids in Lettuce Attributable to Changes in Ultraviolet Radiation and Temperature. Sci. Hortic. 239, 193–204. doi:10.1016/j.scienta.2018.05.020Макаров П.Н., Макаров С.С., Макарова Т.А., Самойленко З.А., Гулакова Н.М. Микроклональное размножение наперстянки пурпурной (Digitalis purpurea L.) и адаптация регенерантов методом гидропоники // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2024. № 4. С. 53-69. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2024-4-53-69Alhaithloul HAS, Galal FH, Seufi AM. 2021. Effect of extreme temperature changes on phenolic, flavonoid contents and antioxidant activity of tomato seedlings (Solanum lycopersicum L.). PeerJ. DOI 10.7717/peerj.11193Ampofo J., Ngadi M., Ramaswamy H.S. The Impact of Temperature Treatments on Elicitation of the Phenylpropanoid Pathway, Phenolic Accumulations and Antioxidative Capacities of Common Bean (Phaseolus vulgaris) Sprouts. Food. Bioprocess. Technol. 2020;13(9):1544-1555. https://doi.org/10.1007/s11947-020-02496-9Zhukova O.L., Abramov A.A., Dargaeva T.D., Markaryan A.A. Study of phenolic composition of underground organs of marsh cinquefoil//Vestn. MSU. Series. Chemistry. 2006. Vol.47. No.5. Pp.342-345. (In Russ.)Sytar O., Zivcak M., Bruckova K., Brestic M., Hemmerich I., Rauh C., et al. Shift in Accumulation of Flavonoids and Phenolic Acids in Lettuce Attributable to Changes in Ultraviolet Radiation and Temperature. Sci. Hortic. 2018;239:193-204. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.05.020.Isah T. 2019. Stress and defense responses in plant secondary metabolites production. Biological Research 52(1):39 DOI 10.1186/s40659-019-0246-3Alhaithloul H.A.S., Galal F.H., Seufi A.M. Effect of Extreme Temperature Changes on Phenolic, Flavonoid Contents and Antioxidant Activity of Tomato seedlings (Solanum lycopersicum L.). PeerJ. 2021;9: e11193. https://doi.org/10.7717/peerj.11193Morison JI, Lawlor DW. 1999. Interactions between increasing CO2 concentration and temperature on plant growth. Plant Cell Environment 22(6):659–682 DOI 10.1046/j.1365-3040.1999.00443.xЖукова О.Л., Абрамов А.А., Даргаева Т.Д., Маркарян А.А. Изучение фенольного состава подземных органов сабельника болотного // Вестник МГУ. Серия «Химия». 2006. Т. 47, № 5. С. 342-345. EDN: JVHDQN.Shohael AM, Ali MB, Yu KW, Hahn EJ, Paek KY. 2006. Effect of temperature on secondary metabolites production and antioxidant enzyme activities in Eleutherococcus senticosus somatic embryos. Plant Cell Tissue Organ Culture 85(2):219–228 DOI 10.1007/s11240-005-9075-xIsah T. Stress and Defense Responses in Plant Secondary Metabolites Production. Biological Research. 2019;52 (1):39. https://doi.org/10.1186/s40659-019-0246-3Berini JL, Brockman SA, Hegeman AD, Reich PB, Muthukrishnan R, Montgomery RA, Forester JD. 2018. Combinations of abiotic factors differentially alter production of plant secondary metabolites in five woody plant species in the boreal-temperate transition zone. Frontiers in Plant Science 9:1257 DOI 10.3389/fpls.2018.01257Morison J.I., Lawlor D.W. Interactions between Increasing CO2 Concentration and Temperature on Plant Growth. Plant Cell Environment. 1999;22(6):659-682. https://doi.org/10.1046/j.1365-3040.1999.00443.xKim YS, Choi YE, Sano H. 2010. Plant vaccination: stimulation of defense system by caffeine production in planta. Plant Signal Behavior 5(5):489–493 DOI 10.4161/psb.11087Shohael A.M., Ali M.B., Yu K.W., Hahn E.J., Paek K.Y. Effect of Temperature on Secondary Metabolites Production and Antioxidant Enzyme Activities in Eleutherococcus senticosus Somatic Embryos. Plant Cell Tissue Organ Culture. 2006;85(2):219-228. https://doi.org/10.1007/s11240-005-9075-xDe Luca V, Salim V, Atsumi SM, Yu F. 2012. Mining the biodiversity of plants: a revolution in the making. Science 336(6089):1658–1661 DOI 10.1126/science.1217410Berini J.L., Brockman S.A., Hegeman A.D., Reich P.B., Muthukrishnan R., Montgomery R.A., Forester J.D. Combinations of Abiotic Factors Differentially Alter Production of Plant Secondary Metabolites in Five Woody Plant Species in the Boreal-temperate Transition Zone. Frontiers in Plant Science. 2018;9:1257. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01257Wurtzel ET, Kutchan TM. 2016. Plant metabolism, the diverse chemistry set of the future. Science 353(6305):1232–1236 DOI 10.1126/science.aad2062Kim Y.S., Choi Y.E., Sano H. Plant Vaccination: Stimulation of Defense System by Caffeine Production in Planta. Plant Signal Behavior. 2010;5(5):489-493. https://doi.org/10.4161/psb.11087Malankina E.L., Tkacheva E.N., Kozlovskaya L.N. Medicinal plants of the Lamiaceae family as sources of flavonoids // Issues of Biological, Medical and Pharmaceutical Chemistry. 2018. Vol. 21. No. 1. P. 30-35. (In Russ.)De Luca V., Salim V., Atsumi S.M., Yu F. Mining the Biodiversity of Plants: a Revolution in the Making. Science. 2012;336(6089):1658-1661. https://doi.org/10.1126/science.1217410Malankina E.L., Tkacheva E.N., Kuzmenko A.N., Zaychik B.T., Ruzhitskiy A.O., Evgrafova S.L Some specific features of the biochemical composition of the raw material of mint (Mentha spicata var. crispa L.)//Moscow University Chemistry Bulletin. 2022. Т. 77. № 6. P. 342-346.Wurtzel E.T., Kutchan T.M. Plant Metabolism, the Diverse Chemistry Set of the Future. Science. 2016;353(6305):1232-1236. https://doi.org/10.1126/science.aad2062Malankina E.L., Solopov S.G., Romanova N.G. Relationship between biochemical parameters and phenotypic traits of garden savory (Satureja hortensis L.) // Issues of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2023. Vol. 26. No. 4. Pp. 10-15. (In Russ.)Коровкин О.А., Черятова Ю.С. Ботаника: Учебник. Москва: КноРус, 2024. 464 с. EDN: CBVVARTutelyan V.A. Methods of analysis of minor biologically active substances of food / edited by V.A. Tutelyan, K.I. Eller. Moscow, 2010. 180 p. (In Russ.)Макаров П.Н., Макаров С.С., Чудецкий А.И., Зайцев А.Л. Биологические особенности роста и развития растений рода Монарда (Monarda L.) в условиях закрытого и открытого грунта: Монография. Москва: Колос-с, 2023. 74 с. EDN: IGRLRE.Voronina E.P., Gorbunov Yu.N., Gorbunova E.O. New aromatic plants for the Non-Black Earth Region. Moscow: Nauka, 2001. 172 p. (In Russ.)Маланкина Е.Л., Ткачёва Е.Н., Козловская Л.Н. Лекарственные растения семейства Яснотковые (Lamiaceae) как источники флавоноидов // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2018. Т. 21, № 1. С. 30-35. https://doi.org/10.29296/25877313-2018-01-06Kumar, I., and Sharma, R. K. (2018). Production of Secondary Metabolites in Plants under Abiotic Stress: an Overview. Significances Bioeng. Biosci. 2, 196–200. doi:10.31031/sbb.2018.02.000545Malankina E.L., Tkacheva E.N., Kuzmenko A.N., Zaychik B.T., Ruzhitskiy A.O., Evgrafova S.L. Some specific features of the biochemical composition of the raw material of mint (Mentha spicata var. crispa L.). Moscow University Chemistry Bulletin. 2022;77(6):342-346. https://doi.org/10.3103/S0027131422060050Ksouri, R., Megdiche, W., Falleh, H., Trabelsi, N., Boulaaba, M., Smaoui, A., et al. (2008). Influence of Biological, Environmental and Technical Factors on Phenolic Content and Antioxidant Activities of Tunisian Halophytes. C. R. Biol. 331, 865–873. doi:10.1016/j.crvi.2008.07.024, 2008.Маланкина Е.Л., Солопов С.Г., Романова Н.Г. Взаимосвязь между биохимическими показателями и фенотипическими признаками чабера садового (Satureja hortensis L.) // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023. Т. 26, № 4. С. 10-15. https://doi.org/10.29296/25877313-2023-04-02Kumari, B., Tiwari, B. K., Hossain, M. B., Rai, D. K., and Brunton, N. P. (2017). Ultrasound-assisted Extraction of Polyphenols from Potato Peels: Profiling and Kinetic Modelling. Int. J. Food Sci. Technol. 52, 1432–1439. doi:10.1111/ijfs.13404Тутельян В.А. Методы анализа минорных биологически активных веществ пищи / Под ред. В.А. Тутельяна, К.И. Эллера. М., 2010. 180 с.Marshall H. A new chemical race of Monarda fistulosa (Labiatae) / H. Marshall, R. Scora. Canadian Journal of Botany. – 1972. – Т. 50. – № 9. – P. 1845-1849.Воронина Е.П., Горбунов Ю.Н., Горбунова Е.О. Новые ароматические растения для Нечерноземья. М.: Наука, 2001. 172 с.Janicsák G., Máthé I., Miklóssy-Vári V. Comparative studies of the rosmarinic and caffeic acid contents of Lamiaceae species. Biochemical Systematics and Ecology. – 1999. – Т. 27. – № 7. – P. 733-738.Kumar I., Sharma R.K. Production of Secondary Metabolites in Plants under Abiotic Stress: an Overview. Significances Bioeng. Biosci. 2018;2:196-200. https://doi.org/10.31031/sbb.2018.02.000545Berezina E., Brilkina A., Veselov А. Content of phenolic compounds, ascorbic acid, and photosynthetic pigments in Vaccinium macrocarpon Ait. dependent on seasonal plant development stages and age (the example of introduction in Russia). Scientia Horticulturae. – 2017. – Т. 218. – P. 139-146.Ksouri R., Megdiche W., Falleh H., Trabelsi N., Boulaaba M., Smaoui A. et al. Influence of Biological, Environmental and Technical Factors on Phenolic Content and Antioxidant Activities of Tunisian Halophytes. C.R. Biol. 2008;331:865-873. https://doi.org/10.1016/j.crvi.2008.07.024Tkacheva, E.N. Features of polyphenol accumulation in raw materials of medicinal plants from the Lamiaceae family. Modern aspects of the use of plant raw materials and raw materials of natural origin in medicine: V scientific and practical conference, March 15, 2017, Moscow / edited by Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, prof. I.A. Samylina, Assoc. Prof. A.N. Luferov; Institute of Pharmacy and Translational Medicine, First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov. ‒ M.: Publishing house of the First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov, 2017. ‒ P.217-219. (In Russ.)Kumari B., Tiwari B.K., Hossain M.B., Rai D.K., Brunton N.P. Ultrasoundassisted Extraction of Polyphenols from Potato Peels: Profiling and Kinetic Modelling. Int. J. Food Sci. Technol. 2017;52:1432-1439. https://doi.org/10.1111/ijfs.13404Kumari B., Tiwari B.K., Hossain M.B., Rai D.K., Brunton N.P. Ultrasoundassisted Extraction of Polyphenols from Potato Peels: Profiling and Kinetic Modelling. Int. J. Food Sci. Technol. 2017;52:1432-1439. https://doi.org/10.1111/ijfs.13404Marshall H., Scora R. A New Chemical Race of Monarda fistulosa (Labiatae). Canadian Journal of Botany. 1972;50(9):1845-1849.Marshall H., Scora R. A New Chemical Race of Monarda fistulosa (Labiatae). Canadian Journal of Botany. 1972;50(9):1845-1849.Janicsák G., Máthé I., Miklóssy-Vári V. Comparative Studies of the Rosmarinic and Caffeic Acid Contents of Lamiaceae Species. Biochemical Systematics and Ecology. 1999;27(7):733-738.Janicsák G., Máthé I., Miklóssy-Vári V. Comparative Studies of the Rosmarinic and Caffeic Acid Contents of Lamiaceae Species. Biochemical Systematics and Ecology. 1999;27(7):733-738.Berezina E., Brilkina A., Veselov А. Content of Phenolic Compounds, Ascorbic Acid, and Photosynthetic Pigments in Vaccinium macrocarpon Ait. Dependent on Seasonal Plant Development Stages and Age (the Example of Introduction in Russia). Scientia Horticulturae. 2017;218:139-146. http://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.01.020Berezina E., Brilkina A., Veselov А. Content of Phenolic Compounds, Ascorbic Acid, and Photosynthetic Pigments in Vaccinium macrocarpon Ait. Dependent on Seasonal Plant Development Stages and Age (the Example of Introduction in Russia). Scientia Horticulturae. 2017;218:139-146. http://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.01.020Ткачёва Е.Н. Особенности накопления полифенолов в сырье лекарственных растений из семейства Яснотковые // V научно-практическая конференция «Современные аспекты использования растительного сырья и сырья природного происхождения в медицине». 15 марта 2017 г. Москва: Изд-во Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, 2017. С. 217-219. EDN: YJJPQL.Ткачёва Е.Н. Особенности накопления полифенолов в сырье лекарственных растений из семейства Яснотковые // V научно-практическая конференция «Современные аспекты использования растительного сырья и сырья природного происхождения в медицине». 15 марта 2017 г. Москва: Изд-во Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, 2017. С. 217-219. EDN: YJJPQL.

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