Επίδραση της ανεπάρκειας βορίου σε ορισμένους μεταβολίτες του κυτταρικού τοιχώματος των φύλλων της ελιάς (Olea europaea)

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της σύστασης φύλλων ελιάς σε διαλυτά φαινολικά συστατικά αλλά και σε φαινολικά του κυτταρικού τοιχώματος, υπό τροφοπενία βορίου. Τα φαινολικά του κυτταρικού τοιχώματος μελετήθηκαν μετά από αλκαλική υδρόλυση η οποία διασπά τους πάσης φύσεως εστερικούς δεσμούς μεταξύ φαινολικών συστατικών και καταλοίπων του κυτταρικού τοιχώματος καθώς και μετά από επώαση με κατάλληλο βορονικό οξύ το οποίο προκαλεί επιλεκτική υδρόλυση διεστερικών δεσμών μεταξύ του βορικού οξέος και των φαινολικών συστατικών τα οποία ενδεχομένως προσδένονται με τον τρόπο αυτό σε κατάλοιπα πολυμερών του κυτταρικού τοιχώματος. Κατά την πειραματική περίοδο πραγματοποιήθηκε υδροπονική καλλιέργεια φυτών ελιάς σε θρεπτικό μέσο με τρεις διαφορετικές συγκεντρώσεις Βορίου (0 μΜ, 0,5 μΜ και 23μΜ H 3 BO ). Διακρίθηκαν τρεις ηλικιακές κατηγορίες φύλλων, εκπτυσσόμενα, πλήρως εκπτυγμένα και ώριμα. Αρχικά, απομονώθηκαν τα φαινολικά συστατικά του διαλυτού κλάσματος. Στην συνέχεια απομονώθηκαν κυτταρικά τοιχώματα και έγινε παραλαβή και ανάλυση εστεροποιημένων φαινολικών συστατικών μετά από αλκαλική υδρόλυση με NaOH καθώς και παραλαβή και ανάλυση φαινολικών συστατικών τα οποία είναι θεωρητικά προσδεδεμένα μέσω βορικών διεστέρων μετά από επώαση με 3νιτροφαινυλοβορονικό

οξύ (3-ΝΒΑ). Οι ελλειμματικές σε βόριο μεταχειρίσεις προκάλεσαν τροφοπενία βορίου ιδιαίτερα στα νεαρά φύλλα. Επίσης, παρατηρήθηκε δραματική αύξηση της συγκέντρωσης του ακτεοσίδη (στο διαλυτό κλάσμα) σε όλα σχεδόν τα τροφοπενιακά φύλλα, ιδιαιτέρως στη μεταχείριση Β0. Τα αποτελέσματα των δύο κλασμάτων φαινολικών συστατικών των απομονωμένων κυτταρικών τοιχωμάτων έδειξαν ότι δύο συστατικά, τα Α315 και Α331, με χαρακτηριστικά φάσματα απορρόφησης φαινολικών συστατικών, προσδένονται με διαφορετικό τύπο εστερικού δεσμού συγκριτικά με τα υπόλοιπα φαινολικά συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος και πιθανότατα μέσω βορικών διεστερικών δεσμών. Από την άλλη πλευρά, τα φαινολικά συστατικά που προσδένονται με συνήθεις εστερικούς δεσμούς στο κυτταρικό τοίχωμα παρουσίασαν αύξηση λόγω της τροφοπενίας βορίου γεγονός το οποίο διαπιστώνεται για πρώτη φορά. Η διαφορετική επίδραση της τροφοπενίας βορίου στα φαινολικά συστατικά των δύο κλασμάτων υποδηλώνει διαφορετική φύση των δεσμών μέσω των οποίων τα συστατικά αυτά προσδένονται στο τοίχωμα.

The purpose of this work was the study of the composition of olive leaves in soluble phenolic compounds and phenolic compounds of the cell wall, under boron deficiency. The phenolics of the cell wall were studied after alkaline hydrolysis which breaks down ester linkages between phenolic compounds and residues of cell wall polysaccharides and after incubation with the appropriate boronic acid which causes selective hydrolysis of tentative complexes between phenolic compounds and polysaccharide residues through borate diester bonds. During the experimental period, olive seedlings were grown using semihydroponic cultivation in

sand supplied with media with three different concentrations of boron (0 mM, 0,5 mM and 23 mM H 3 BO ). Three leaf ages were sampled, namely developing, fully expanded and mature. Phenolic compounds of the soluble and the insoluble (cell wall bound) fraction were isolated and analysed. For the latter, phenolic compounds of isolated cell walls, were either released via alkaline hydrolysis with NaOH or via incubation with 3nitrophenylboronic

acid (3-NBA). According to the results, low boron supply (treatments B0 and B05) caused boron deficiency which was especially apparent in young leaves. A dramatic increase in the concentration of acteoside (a phenylethanoid glucoside of the soluble fraction) was apparent in almost all lowboron treatments and leaf ages but especially in B0 plants.

Study of the composition of phenolic compounds of the two different fractions isolated from cell walls showed that two metabolites, A315 and A331, with characteristic absorption spectra of substituted aromatic ring, are bound through a different type of ester bond compared with other phenolic components found in the NaOH fraction, probably through borate-diester links, since they were only present in the 3-NBA fraction. On the other hand, phenolic components which were bound via normal ester bonds in the cell wall increased due to boron deficiency, a result that is reported for the first time. The different effect of boron deficiency on phenolic constituents of the two fractions suggests a different type of ester link through which these components attached to the cell wall.