Foliar Content of Phenolic Compounds in Platanthera bifolia from Natural and Transformed Ecosystems at Different Stages of Orchid Development

Abstract

The representatives of the family Orchidaceae Juss. are often used as a source of natural antioxidants, including phenolic compounds, which play an important role in plant resistance under stressful conditions. This study investigates the content of lipid peroxidation products and soluble phenolic compounds in flowering plants of Platanthera bifolia (L.) Rich. growing in natural (forest park) and transformed (fly ash dumps of Thermal Power Stations) ecosystems of the Middle Urals, Russia, as well as the content of flavonoids at different stages of orchid development. Research has shown that in disturbed habitats, P. bifolia is capable of forming abundant populations containing a significant portion of the flowering plants. Additionally, flowering orchids from fly ash dumps contained an average 20 % more lipid peroxidation products, which indicated a shift in the redox balance towards oxidative processes. An increase by 2.4 times on average in the content of phenolic compounds, particularly flavonoids, was observed at all developmental stages of the plants growing in the transformed ecosystems. Regardless of the growing conditions, the non-flowering mature individuals were characterized by a minimum content of flavonoids, probably due to pre-generative metabolic restructuring. Yet, in the period of orchid blooming, the flavonoid content in their leaves increased again in all study sites. At the same time, the flavonoid proportion of the total soluble phenolic compounds was 42 % in the natural habitat, increasing to 66 % on average in the transformed ecosystems. Thus, flavonoids are involved in the protective adaptive responses of P. bifolia, not only ensuring the survival of this orchid but also contributing to the implementation of its ontogenetic program

Представители семейства Orchidaceae Juss. нередко являются источником природных антиоксидантов, к числу которых относятся фенольные соединения, играющие важную роль в формировании устойчивости растений к стрессовым факторам. Изучено содержание продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и растворимых фенольных соединений у генеративных особей Platanthera bifolia (L.) Rich., произрастающих в естественной (лесопарк) и трансформированных (золоотвалы ГРЭС) экосистемах Среднего Урала, а также содержание флавоноидов в листьях орхидеи на разных стадиях ее развития. Обнаружено, что в нарушенных местообитаниях P. bifolia способна формировать ценопопуляции с высокой численностью и значительным вкладом в возрастной спектр генеративных особей. При этом цветущие орхидеи с золоотвалов содержали в среднем на 20 % больше продуктов ПОЛ, что свидетельствует о сдвиге редокс-баланса в сторону окислительных процессов. Кроме того, у растений, произрастающих в трансформированных экосистемах, наблюдалось увеличение содержания фенольных соединений, в частности флавоноидов (в среднем в 2,4 раза), на всех изученных стадиях. Независимо от условий произрастания виргинильные особи характеризовались минимальным содержанием флавоноидов, вероятно, из-за метаболических перестроек в период закладки генеративных органов. В период цветения количество флавоноидов в листьях орхидеи снова увеличивалось на всех участках. При этом доля флавоноидов от общего содержания фенольных соединений возрастала от 42 % в естественном фитоценозе до 66 % в среднем в трансформированных экосистемах. Сделано заключение, что флавоноиды участвуют в защитно-приспособительных реакциях P. bifolia, не только обеспечивая выживание этой орхидеи, но и способствуя реализации ее онтогенетической программы