Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА BERBERIDACEAE 8
БОТАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТЕНИЙ РОДОВ BERBERISHMAHONIA : 8
БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА BERBERIDACEAE 14
АНТОЦИАНЬІ 14
АЛКАЛОИДЫ 20
ХЛОРОГЕНОВАЯ КИСЛОТА 22
ТРИГЛИЦЕРИДЫ И ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ 24
Глава 2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ 25
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ-УСЛОВИЯ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ 25
ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ В ГОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ28
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 31
2.4 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ 32
Глава 3. ФЕНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСТЕНИЙ ВИДОВ
СЕМЕЙСТВА BERBERIDACEAE 38
ГЛАВА 4. ИЗМЕНЧИВОСТЬ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ 53
Глава 5. НАКОПЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ У
НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА BERBERIDACEAE 64
5.1 ИЗМЕНЧИВОСТЬ АНТОЦИАНОВОГО СОСТАВА 64
КАЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АНТОЦИАНОВ 64
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ АНТОЦИАНОВ 69
ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ АНТОЦИАНОВ 73
5.1.4 ВЫДЕЛЕНИЕ И ОЧИСТКА АНТОЦИАНОВ 76
5.2. АЛКАЛОИДЫ В РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТЯХ РАСТЕНИЙ
ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА BERBERIDACEAE 80
5.2.1 АЛКАЛОИДЫ ПЛОДОВ 80
5.2.3 АЛКАЛОИДЫ ЛИСТЬЕВ 83
5.2.3 АЛКАЛОИДЫ КОРНЕЙ 85
ХЛОРОГЕНОВАЯ КИСЛОТА 88
ТРИГЛИЦЕРИДНЫИ И ЖИРНОКИСЛОТНЫИ СОСТАВ СЕМЯН 90
ВЫВОДЫ 96
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ * 98
Введение к работе
Актуальность исследования. В семействе Berberidaceae насчитывают 14 родов и около 650 видов, распространенных преимущественно в умеренных и субтропических областях Северного полушария. Во флоре России из представителей семейства барбарисовых наиболее известны род барбарис Berberis L. и близкий к нему род магония Mahonia Nutt. Барбарис обыкновенный в дикорастущем состоянии растет в ряде мест Европейской части России, барбарис сибирский растет в Сибири, а в Приморском крае — барбарис амурский. Род магония представлен в России только интродуциованными видами. Магония близкородственна барбарису, ранее их виды описывались как барбарис. Из многочисленных видов магонии, благодаря высокой зимостойкости, наибольшее распространение в России получили два вида - магония падуболистная и магония ползучая.
Барбарисы и магонии представляют интерес как декоративные растения. Особое внимание привлекают пурпурнолистные формы барбарисов и летнезимнезеленые магонии (Москаленко, 1994; Аладина, 2004; Дьякова, 2001). Так же известно использование барбарисов и магонии как плодовых растений (Лукин, 2001; Меженский, 2001, 2006). Плоды богаты биологически активными веществами (Голуб, 2003; Исаева, 2006) и рекомендуются для здорового питания человека (Richling, 2000).
Растения семейства барбарисовых ценны как основные источники берберина и родственных алкалоидов (Лекарственные..., 1994; Лекарственное..., 2002). В современной медицине он используется как мощный антибактериальный препарат (Amin, 1969), а также имеет другие многочисленные фармакологические эффекты. Общие клинические применения препаратов на основе берберина: бактериальная диарея (Rabbani, 1987), кишечные паразиты (Singhal, 1976), глазные инфекции (Babbar, 1982), изучаются его антиаритмические действия на сердечно-сосудистую систему (Xu, 1989), известна также антимутагенная активность этого алкалоида
(Cemakova, 2002). В последнее время особое внимание фармацевтов обращено на комплексы алкалоидов, извлекаемых из корней магонии падуболистной.
Для использования растений в качестве источников биологически активных веществ первостепенное значение имеет изучение динамики накопления целевых веществ и определение сроков, отвечающих их максимальному содержанию. Известно, что уровень, а иногда и характер накопления биологически активных веществ может зависеть от климатических особенностей региона выращивания растения. Соответствующих данных для представителей семейства Berberidaceae по Белгородскому региону в литературе не обнаружено.
Исследования поддержаны грантами:
1. «Развитие научного потенциала высшей школы» (2005 г.).
«Ботанический сад Белгородского государственного университета как
уникальный научно-учебный полигон по исследованию генетического
биоразнообразия региона». Код проекта РНП № 671.
2. «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006-2008 гг.) по
теме проекта «Мониторинг жизненной стратегии редких плодовых культур
ботанического сада Белгородского государственного университета. Растения
семейств Berberidaceae и Caprifoliaceae». Код проекта РНП.2.2.3.1.3037.
Цель и задачи исследования. Цель работы — выявление биологических особенностей некоторых представителей семейства Berberidaceae в условиях Белгородской области и мониторинг накопления биологически активных веществ. Для достижения этой цели решались следующие задачи:
Выявить фенологические и морфологические особенности барбарисов и магоний при* интродукции в условиях Белгородской области.
Сопоставить биосинтез биологически активных веществ (антоцианов, алкалоидов, хлорогеновой кислоты) у представителей родов Berberis и Mahonia.
3. Изучить динамику биосинтеза антоцианов и алкалоидов в плодах
растений по мере созревания.
4. Отобрать наиболее перспективные виды, для декоративного и
плодового использования, а также в качестве источников БАВ.
Научная новизна работы. Впервые в условиях Белгородской области проведено изучение биологических особенностей растений семи видов рода Berberis и двух видов рода Mahonia. Впервые изучено накопление биологически активных веществ (антоцианов, алкалоидов, триглицеридов, хлорогеновой кислоты) в динамике в различных частях растениях семейства Berberidaceae и выявлены виды, перспективные для использования в фармацевтической промышленности. Установлены оптимальные сроки сбора сырья.
Практическая значимость работы. Для условий Белгородской области выделены перспективные виды и формы барбарисов и магонии для возделывания с комплексом хозяйственно-ценных признаков, в том числе с высокими декоративными качествами. Материалы по содержанию биологически активных веществ в растениях семейства Berberidaceae представляют практический интерес, так как позволяют рекомендовать перспективные виды барбарисов и магоний, как сырье для получения алкалоидов и антоцианов. Результаты исследования сезонной и возрастной динамики биологически активных веществ и изменчивости содержания веществ в зависимости от условий произрастания следует учитывать при разработке мер по их рациональному использованию.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены на: II Всероссийской конференции «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2005); VI Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Москва, 2005); научно-практической конференции «Теоретические и прикладные исследования в ботанике и методике преподавания биологии» (Белгород, 2005 г.); Международной
молодежной научно-практической конференции (Белгород, 2006); IV Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар, 2006); I (IX) Международной Конференции Молодых Ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 2006); чтениях, посвященных 300-летию со дня рождения К. Линнея (Луганск, 2007), Международной научной конференции «Современные проблемы интродукции и сохранения биоразнообразия растений» (Воронеж, 2007 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, две из которых - в изданиях перечня ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 118 страницах, включает 35 рисунков и 33 таблицы. Список литературы содержит 195 наименований, из них 104 — на иностранных языках.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Фенологические и морфологические параметры изученных
интродуцентов семейства Berberidaceae позволяют выделить перспективные
плодовые и декоративные формы в условиях Белгородской области.
2. Качественный состав биологически активных веществ (антоцианы,
алкалоиды) изученных интродуцентов зависит от видовой принадлежности;
количественное содержание биологически активных веществ зависит от
стадии вегетационного периода.
