Features of the Bacillus thuringiensis 888 strain’s influence on the content of essential oil, antioxidants and flavonoids in Origanum vulgare L.

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Abstract: This article aims to study the influence of the culture of the Bacillus thuringiensis var. thuringiensis 888 on the quality of the vegetative mass of Origanum vulgare in terms of the number of antioxidants and flavonoids, yield and composition of the essential oil. The research material included a liquid spore culture of the B. thuringiensis 888 strain, samples of oregano: sample no. g-4, containing 52.0% carvacrol in essential oil; No. 2 containing 59.85% α-terpineol; No. 1 with a predominant content of germacrene D (21.5%) and β- caryophyllene (19.4%). Soluble carbohydrates in the plants were determined using M.S. Dubois’s method, flavonoids – spectrophotometrically at 420 nm following R.A. Bubenchikov’s method. The total content of antioxidants was determined using the reduction of iron(III) chloride to iron(II) chloride. The essential oil content of Origanum vulgare was determined by using hydrodistillation following A.S. Ginsberg. Gas chromatography was used to determine component composition of the essential oil. The results show that treating the O. vulgare samples with the spore culture of B. thuringiensis 888 strain culture does not significantly affect the accumulation of terpenoid quinones, tochromanols and water-soluble antioxidants in leaves. It has been shown that treating oregano with an ordinary liquid spore culture of the B. thuringiensis 888 strain promotes the formation of a persistent tendency towards the accumulation of reducing sugars in the vegetative mass of plants — up to 30.8% compared to the control. Treating plants with a culture of B. Thuringiensis 888 strain promoted an increase in the essential oil content in O. vulgare plants of the sample no. 1 by 2.4 times, as compared to the control and did not significantly affect the essential oil content of the samples no. 2 and no. g-4. The sample no. g-4 was the most resistant to treatment with entomopathogenic bacteria, and the content of linalool and caryophyllene oxide in essential oils decreased by 44.6 and 37.1%, respectively, and linalyl acetate by 4.3 times compared with the control, as well as the accumulation of α-terpineol by 86.1%.

Авторлар туралы

A. Kryzhko

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: solanum@ukr.net

U. Budzhurova

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: ubudzhurova@mail.ru

E. Ametova

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: ametova@mai.ua

I. Novikov

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: i.nowikow2012@mail.ru

E. Soboleva

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: onelarozas81@gmail.com

N. Smagliy

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: scarletsun7991@mail.ru

G. Reshetnik

V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: gvresh@ukr.net

Әдебиет тізімі

  1. Morshedloo M.R., Craker L.E., Salami A., Nazeri V., Sang H., Maggi F. Effect of prolonged water stress on essential oil content, compositions and gene expression patterns of mono- and sesquiterpene synthesis in two oregano (Origanum vulgare L.) subspecies // Plant Physiology and Biochemistry. 2017. Vol. 111. P. 119–128. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2016.11.023
  2. Avola R., Granata G., Geraci C., Napoli E., Graziano A.C.E., Cardile V. Oregano (Origanum vulgare L.) essential oil provides anti-inflammatory activity and facilitates wound healing in a human keratinocytes cell model // Food and Chemical Toxicology. 2020. Vol. 144. P. 111586. https://doi.org/10.1016/j.fct.2020.111586
  3. Han X., Parker T. L. Anti-inflammatory, tissue remodeling, immunomodulatory, and anticancer activities of oregano (Origanum vulgare) essential oil in a human skin disease model // Biochimie Open. 2017. Vol. 4. P. 73–77. https://doi.org/10.1016/j.biopen.2017.02.005
  4. Migliorini M.J., Boiago M.M., Roza L.F., Barreta M., Arno A., Robazza W.S., et al. Oregano essential oil (Origanum vulgare) to feed laying hens and its effects on animal health // Anais da Academia Brasileira de Ciencias. 2019. Vol. 91. Issue 1. e20170901. https://doi.org/10.1590/0001-3765201920170901
  5. Bampidis V., Azimonti G., de Lourdes Bastos M., Christensen H., Dusemund B., Kouba M., et al. Safety of an essential oil from Origanum vulgare subsp. hirtum (Link) letsw. var. Vulkan when used as a sensory additive in feed for all animal species // In EFSA journal // European Food Safety Authority. 2019. Vol. 17. Issue 7. e05794. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2019.5794
  6. Govindarajan M., Rajeswary M., Hoti S.L., Benelli G. Larvicidal potential of carvacrol and terpinen-4-ol from the essential oil of Origanum vulgare (Lamiaceae) against Anopheles stephensi, Anopheles subpictus, Culex quinquefasciatus and Culex tritaeniorhynchus (Diptera: Culicidae) // Research in Veterinary Science. 2016. Vol. 104. P. 77–82. https://doi.org/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26850541/
  7. Gong X., Ren Y. Larvicidal and ovicidal activity of carvacrol, p-cymene, and γ-terpinene from Origanum vulgare essential oil against the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hübner) // Environmental Science and Pollution Research International. 2020. Vol. 27. Issue 15. P. 18708–18716. https://doi.org/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32207008/
  8. Castronovo L.M., Calonico C., Ascrizzi R., del Duca S., Delfino V., Chioccioli S., et al. The cultivable bacterial microbiota associated to the medicinal plant Origanum vulgare L.: from antibiotic resistance to growth-inhibitory properties // Frontiers in Microbiology. 2020. Vol. 11. P. 862. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00862
  9. Di Vito M., Cacaci M., Barbanti L., Martini C., Sanguinetti M., Benvenuti S., et al. Origanum vulgare essential oil vs. a commercial mixture of essential oils: in vitro effectiveness on Salmonella spp. from poultry and swine intensive livestock // Antibiotics. 2020. Vol. 9. Issue 11. P. 763. https://doi.org/10.3390/antibiotics9110763
  10. Císarová M., Tančinová D., Medo J., Kačániová M. The in vitro effect of selected essential oils on the growth and mycotoxin production of Aspergillus species // Journal of Environmental Science and Health. Part B: pesticides, food contaminants, and agricultural wastes. 2016. Vol. 51. Issue 10. P. 668–674. https://doi.org/10.1080/03601234.2016.1191887
  11. Hou H., Zhang X., Zhao T., Zhou L. Effects of Origanum vulgare essential oil and its two main components, carvacrol and thymol, on the plant pathogen Botrytis cinerea // PeerJ. 2020. Vol. 8. P. e9626. https://doi.org/10.7717/peerj.9626
  12. Vinciguerra V., Rojas F., Tedesco V., Giusiano G., Angiolella L. Chemical characterization and antifungal activity of Origanum vulgare, Thymus vulgaris essential oils and carvacrol against Malassezia furfur // Natural Product Research. 2019. Vol. 33. Issue 22. P. 3273–3277. https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1468325
  13. Pradebon Brondani L., Alves da Silva Neto T., Antonio Freitag R., Guerra Lund R. Evaluation of anti-enzyme properties of Origanum vulgare essential oil against oral Candida albicans // Journal de Mycologie Medicale. 2018. Vol. 28. Issue 1. P. 94–100. https://doi.org/10.1016/j.mycmed.2017.12.001
  14. Marcial G.E., Gerez C.L., de Kairuz M.N., Araoz V.C., Schuff C., de Valdez G.F. Influence of oregano essential oil on traditional Argentinean cheese elaboration: Effect on lactic starter cultures // Revista Argentina de Microbiologia. 2016. Vol. 48. Issue 3. P. 229–235. https://doi.org/10.1016/j.ram.2016.04.006
  15. Hać-Szymańczuk E., Cegiełka A., Karkos M., Gniewosz M., Piwowarek K. Evaluation of antioxidant and antimicrobial activity of oregano (Origanum vulgare L.) preparations during storage of lowpressure mechanically separated meat (BAADER meat) from chickens // Food Science and Biotechnology. 2019. Vol. 28. Issue 2. P. 449–457. https://doi.org/10.1007/s10068-018-0491-1
  16. Tuttolomondo T., Martinelli F., Mariotti L., Leto C., Maggio A., La Bella S. Agronomic, metabolomic and lipidomic characterisation of Sicilian Origanum vulgare (L.) ecotypes // Natural Product Research. 2016. Vol. 30. Issue 9. P. 1103–1107. https://doi.org/10.1080/14786419.2015.1104672
  17. Deshayes C., Siegwart M., Pauron D., Froger J.-A., Lapied B., Apaire-Marchais V. Microbial pest control agents: Are they a specific and safe tool for insect pest management? // Current Medicinal Chemistry. 2017. Vol. 24. Issue 27. P. 2959–2973. https://doi.org/10.2174/0929867324666170314144311
  18. Rubio-Infante N., Moreno-Fierros L. An overview of the safety and biological effects of Bacillus thuringiensis Cry toxins in mammals // Journal of Applied Toxicology. 2016. Vol. 36. Issue 5. P. 630–648. https://doi.org/10.1002/jat.3252
  19. Moghrovyan A., Sahakyan N., Babayan A., Chichoyan N., Petrosyan M., Trchounian A. Essential oil and ethanol extract of oregano (Origanum vulgare L.) from Armenian flora as a natural source of terpenes, flavonoids and other phytochemicals with antiradical, antioxidant, metal chelating, tyrosinase inhibitory and antibacterial activity // Current Pharmaceutical Design. 2019. Vol. 25. Issue 16. P. 1809–1816. https://doi.org/10.2174/1381612825666190702095612
  20. Биохимические методы анализа эфиро- масличных растений и эфирных масел: сборник науч. трудов / сост.: А.Н. Карпачева, К.Г. Персидская, Л.Н. Лиштванова. Симферополь, 1972. 107 с.
  21. Мягких Е.Ф., Марченко М.П., Новиков И.А. Cравнительный анализ гибридов Origanum vulgare L. по комплексу признаков // Таврический вестник аграрной науки. 2018. № 2 (14). С. 89–95.
  22. Jennings W., Shibamoto T. Qualitative analysis of flavor and fragrance volatiles by glass capillary gas chromatography. N.-Y.: Academic Press, 1980. 240 p. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-384250-3.x5001-6
  23. Халафян А.А. Современные статистические методы медицинских исследований: монография. 3-е изд. М.: Ленанд, 2014. 320 с.
  24. Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Robers P.A., Smith F. Colorimetric method for determination of sugars and related substances // Analytical Chemistry. 1956. Vol. 28. P. 350–356. https://doi.org/10.1021/ac60111a017
  25. Witkowicz R., Biel W., Skrzypek E., Chlopicka J., Glen-Karolczyk K., Krupa M., et al. Microorganisms and biostimulants impact on the antioxidant activity of buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) sprouts // Antioxidants. 2020. Vol. 9. Issue 7. P. 584. https://doi.org/10.3390/antiox9070584
  26. Bojić M., Maleš Ž., Antolić A., Babić I., Tomičić M. Antithrombotic activity of flavonoids and polyphenols rich plant species // Acta Pharmaceutica. 2019. Vol. 69. Issue 4. P. 483–495. https://doi.org/10.2478/acph-2019-0050
  27. Bower A.M., Real Hernandez L.M., Berhow M.A., de Mejia E.G. Bioactive compounds from culinary herbs inhibit a molecular target for type 2 diabetes management, dipeptidyl peptidase IV // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2014. Vol. 62. Issue 26. P. 6147–6158. https://doi.org/10.1021/jf500639f
  28. Fikry S., Khalil N., Salama O. Chemical profiling, biostatic and biocidal dynamics of Origanum vulgare L. essential oil // AMB Express. 2019. Vol. 9. Issue 1. Article number 41. https://doi.org/10.1186/s13568-019-0764-y
  29. Sharififard M., Alizadeh I., Jahanifard E., Wang C., Azemi M.E. Chemical composition and repellency of Origanum vulgare essential oil against Cimex lectularius under laboratory conditions // Journal of Arthropod-Borne Diseases. 2018. Vol. 12. Issue 4. P. 387–397.
  30. Elansary H.O., Abdelgaleil S.A.M., Mahmoud E.A., Yessoufou K., Elhindi K., El- Hendawy S. Effective antioxidant, antimicrobial and anticancer activities of essential oils of horticultural aromatic crops in northern Egypt // BMC Complementary and Alternative Medicine. 2018. Vol. 18. Issue 1. Article number 214.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».