Dobór technik ekstrakcyjnych do określenia wpływu czynników środowiskowych na metabolizm wątrobowców na przykładzie gatunku Calypogeia azurea

Abstract

W niniejszej pracy podjęto tematykę zmierzającą do charakterystyki wątrobowców z gatunku Calypogeia azurea. W części teoretycznej pracy dokonano przeglądu dostępnej literatury dotyczącej wątrobowców. Szczegółowo omówiono wątrobowce z gatunku Calypogeia azurea, które były przedmiotem badań. Na podstawie dostępnej literatury opisano wpływ stresu środowiskowego na lotne związki organiczne. Ponieważ ekstrakcja jest ważnym krokiem w analizie związków obecnych w materiale botanicznym, omówiono jej mocne i słabe strony. W części doświadczalnej niniejszej pracy dokonano analizy fitochemicznej wątrobowców z gatunku Calypogeia azurea. Ponieważ podczas prowadzonych badań zauważono brązowienie liści sprawdzono czy przechowywanie próbki w różnych warunkach (lodówka, zamrażarka) wpływa na zawartość lotnych związków organicznych. Ze względu, że wątrobowce są roślinami szczególnie wrażliwymi na stres środowiskowy (temperatura, wilgotność, nasłonecznienie itd.) sprawdzono czy pora roku wpływa na skład metabolitów wtórnych obecnych w ciałach oleistych wątrobowców z gatunku Calypogeia azurea. W tym celu próbki zostały zebrane wiosną, latem i jesienią. Ponieważ ekstrakcja powinna zapewnić izolację wszystkich składników obecnych w ciałach oleistych Calypogeia azurea bez tworzenia się jakichkolwiek artefaktów kluczowym etapem badań był wybór właściwej techniki ekstrakcyjnej. W pracy porównano cztery najpopularniejsze metody ekstrakcji lotnych związków organicznych (LZO): hydrodestylację (HD), ekstrakcję ciało stałe-ciecz (SLE), ekstrakcję wspomaganą mikrofalami (MAE) i mikroekstektrację do fazy stałej (SPME). W celu oznaczenia LZO otrzymane ekstrakty analizowano metodą chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (GC-MS). Ponieważ metale stanowią również jeden z najbardziej rozpowszechnionych abiotycznych czynników stresowych wpływających na wzrost roślin dlatego ostatnim celem badań było oznaczenie korelacji zawartości metali w komórkach Calypogeia azurea i w podłożu na którym rośliny rosły w środowisku naturalnym. In this paper, the subject of the characterization of liverworts of the Calypogeia azurea species. In the theoretical part of the work, the available literature on liverworts was reviewed. The liverworts of the Calypogeia azurea species, which were the subject of the study, were discussed in detail. In addition, the secondary metabolites produced by liverwort cells were characterised. Based on the available literature, the influence of environmental stress on volatile organic compounds has also been described. Since extraction is an important step in the analysis of compounds present in botanical material, its strengths and weaknesses are discussed. In the experimental part of this study, a phytochemical analysis of liverworts of the species Calypogeia azurea was performed. Because browning of the leaves was observed during the investigation, it was checked whether storage of the sample in various conditions (refrigerator, freezer) affects the content of volatile organic compounds. Based on the fact that liverworts are plants particularly sensitive to environmental stress (temperature, humidity, sunlight, etc.), it was tested whether the season influences the composition of secondary metabolites present in the oily bodies of the liverwort Calypogeia azurea. As extraction should ensure the isolation of all components present in Calypogeia azurea without the formation of artefacts, the selection of the correct extraction technique was a key step in the investigation. This paper compares the four most popular methods of extraction of volatile organic compounds (VOCs): hydrodistillation (HD), solid-liquid extraction (SLE), microwave-assisted extraction (MAE), and solidphase microextraction (SPME). To determine VOC, we analysed the obtained extracts by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). Since metals are also one of the most common abiotic stressors that influence plant growth, the last objective of the study was to determine the correlation of metal content in Calypogeia azurea and on the substrate in which plants grow in the natural environment.