Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географическая характеристика района исследования 8
1.1. Рельеф 8
1.2. Климат 10
1.3. Гидрологический режим 19
1.4. Почва., 21
1.5. Растительность 23
Глава 2. Объекты и методы исследования 27
2.1. Систематическое положение видов 27
2.2 Методы исследований 30
Глава 3. Фитоценотическая приуроченность видов Scabiosa 34
3.1. Фитоценотическая приуроченность Scabiosa comosa и Scabiosa ochroleuca 34
3.2. Запасы сырья Scabiosa comosa и S. ochroleuca в исследованных растительных сообществах 40
3.3. Анатомическое строение и анатомо-диагностические признаки скабиозы венечной 42
Глава 4. Фитохимический состав скабиозы венечной и с. бледно-желтой 52
4.1. Перспективы изучения Scabiosa comosa и Scabiosa ochroleuca 52
4.2. Химический состав представителей рода Scabiosa 53
4. 3. Определение биологически активных веществ в скабиозе 55
4.4. Разработка методики количественного определения суммы флавоноидов в надземной части скабиозы 62
4.4.1. Обоснование выбора методики 62
4.4.2. Выбор оптимальных параметров 66
4.5. Описание и методика количественного определения суммы флавоноидов в пересчете на лютеолин в надземной части скабиозы венечной 71
Глава 5. Влияние эколого-фитоценотических условий на содержание и накопление биологически активных веществ в Scabiosa comosa и Scabiosa ochroleuca 74
5.1. Динамика содержания алкалоидов и флавоноидов по органам растения 74
5.2 Влияние экологических факторов на содержание биологически активных веществ Scabiosa comosa 85
5.3. Микроэлементный состав растений 94
5.4. Выявление антимикробной активности 106
Выводы 107
Литература 108
- Систематическое положение видов
- Запасы сырья Scabiosa comosa и S. ochroleuca в исследованных растительных сообществах
- Разработка методики количественного определения суммы флавоноидов в надземной части скабиозы
- Влияние экологических факторов на содержание биологически активных веществ Scabiosa comosa
Введение к работе
Актуальность темы. Поиски новых лекарственных растений, создание новых лекарственных средств растительного происхождения остаются в настоящее время одной из основных задач биологической и медицинской науки. При изыскании эффективных лечебных препаратов используется опыт народной медицины, а также опыт других медицинских систем. Особый интерес представляет тибетская медицина, в которой чрезвычайно велик ассортимент растительных лекарственных средств. Сведения об использовании растений в народной и традиционной медицине являются надежным ориентиром для выбора направления поиска новых лекарственных растений. В качестве объекта исследования нами были выбраны скабиоза венечная {Scabiosa comosa Fischer ex Roemer et Schultes) и скабиоза бледно-желтая (Scabiosa ochroleuca L.). Оба вида - представители семейства Dipsacaceae. Scabiosa comosa издавна используется в тибетской медицине как рвотное, жаропонижающее средство (Варлаков, 1963), при болезнях мочевого пузыря (Дзэйцхар ..., 1985), в составе сложных рецептов — при болезнях сердца, сепсисе (Гусева, 1961; 1966), при болезнях желудка, гастроэнтеритах, гастроэнтероколитах, пневмонии; наружно - при ангине (Варлаков, 1931; 1963), настой надземной части скабиозы бледно-желтой применяется при болезнях желудка и женских заболеваниях, остеоалгии, лихорадке (Уткин, 1931).
В то же время известно, что особенности климатических и экологических условий, разнообразие географических зон обусловливают специфику обменных процессов, протекающих в растениях, способствуют синтезу и накоплению в них таких биологически активных веществ, как сапонины, терпеноиды, флавоноиды, алкалоиды, кумарины и др. Все эти соединения в той или иной мере определяют лекарственные свойства конкретного растения. Изучение динамики биологически активных веществ (в частности, алкалоидов и флавоноидов) в природных популяциях из
5 различных местообитаний позволяет выявить районы наиболее перспективные для сбора сырья.
Исследование особенностей поведения алкалоидного и флавоноидного комплекса у растений из природных популяций в зависимости от эколого-фитоценотической обстановки дает возможность понять в какой-то мере адаптивное значение этого признака, что в свою очередь, позволяет прогнозировать накопление флавоноидов и алкалоидов, в целях рационального использования сырья.
Цель работы: изучение влияния эколого-фитоценотических факторов на содержание и распределение биологически активных веществ у Scabiosa comosa и S.ochroleuca в условиях Западного Забайкалья.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
изучить эколого-фитоценотическую приуроченность Scabiosa comosa и S. ochroleuca на исследуемой территории;
определить содержание биологически активных веществ в скабиозе венечной и с. бледно-желтой в зависимости от различных экологических факторов;
изучить динамику накопления основных биологически активных веществ (в частности, алкалоидов и флавоноидов) по органам и фенофазам развития растений для установления рациональных сроков заготовки сырья., и выявления органов растения, наиболее богатых алкалоидами и флавоноидами;
выявить степень влияния эколого-фитоценотических факторов на накопление биологически активных веществ у двух видов скабиозы;
определить микроэлементный состав растений и почв из мест произрастания скабиозы.
Научная новизна. Впервые в условиях Юго-Западного Забайкалья исследована эколого-фитоценотическая приуроченность видов скабиозы и влияние ее на содержание биологически активных веществ. В надземной
части скабиозы венечной установлено присутствие флавона — лютеолина и разработана спектрофотометрическая методика количественного определения суммы флавоноидов в пересчете на лютеолин. Изучена динамика содержания основных биологически активных веществ в растении в зависимости от различных экологических факторов. Определен микроэлементный состав исследованных видов и почвы, на которой они произрастают, и установлена корреляционная связь между содержанием биологически активных веществ и концентрированием определенных микроэлементов.
Практическая значимость работы. Результаты изучения динамики накопления алкалоидов и флавоноидов по органам растений и фазам развития дают возможность установления рациональных сроков сбора сырья.
Разработанная нами методика определения содержания флавоноидов может применяться в лабораториях и учебных заведениях при анализе растительного сырья.
Используя уравнение линейной регрессии, можно прогнозировать накопление алкалоидов и флавоноидов в остальных районах республики, т.к. учитываются все природные факторы: температура, влажность, сумма осадков, рН почвы и высота над уровнем моря.
Положения, выносимые на защиту:
- Накопление биологически активных веществ, в частности, алкалоидов
и флавоноидов в скабиозе венечной и с. бледно-желтой, зависит от эколого-
географических факторов. При этом на содержание алкалоидов в большей
степени оказывают совместное влияние такие факторы, как температура и
влажность.
- Установление корреляционной зависимости между содержанием
алкалоидов и концентрированием определенных элементов, а также между
содержанием флавоноидов и микроэлементов подтверждает участие
микроэлементов в синтезе указанных биологически активных веществ.
7 Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Всероссийской научной молодежной конференции с международным участием «Биологически активные добавки и здоровое питание» (Улан-Удэ, 2001), на научных конференциях преподавателей и аспирантов Восточно-Сибирского государственного технологического университета и Бурятского государственного университета (Улан-Удэ, 2001, 2002, 2003), на Третьем конгрессе молодых ученых и специалистов «Науки о Человеке», (Томск, 2002), на аспирантско-студенческой конференции «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2002), на конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Н.А. Еповой «Растительный покров Байкальской Сибири» (Иркутск, 2003), на XI Делегатском Съезде Русского Ботанического Общества (Новосибирск -Барнаул, 2003), на 59 Региональной конференции по фармации и фармакологии (Пятигорск, 2004).
Систематическое положение видов
Сем. Dipsacaceae L. - ворсянковые включает 7 родов (Dipsacus L., Scabiosa L., Cephalaria Schrad. ex Roem. et Schult, Knautia L., Pterocephalus Adans., Succisa Neck, Succisella G. Beck) и около 250 видов, из них во флоре России встречается около 70 видов (Бобров, 1957). На территории Бурятии сем. Dipsacaceae представлено 2 родами — Scabiosa L. и Knautia L. и 3 видами.
Ворсянковые (Dipsacaceae) — представители двудольных спайнолепестковых растений. Это травы, редко полукустарники, с супротивными листьями. По внешнему виду соцветий — корзинок — ворсянковые сходны со сложноцветными, но отличаются от них строением цветков. Венчик ворсянковых более или менее воронковидный, неправильный (зигоморфный), четырех-пяти лопастной. Тычинок 4, завязь нижняя одногнездная. (Флора СССР, 1961).
Представителями семейства ворсянковых, включенными в Красную книгу РСФСР (1988), являются: — головчатка Литвинова {Cephalaria litvinovii) и скабиоза Ольги {Scabiosa olgae). В Красной книге Республики Бурятия (2002) представителей сем. ворсянковых нет. На территории Западного Забайкалья встречаются 3 вида сем. ворсянковых: короставник полевой, скабиоза бледно-желтая и скабиоза венечная. Объектами нашего исследования являются оба вида скабиозы.
Род Скабиоза {Scabiosa) включает около 100 видов, встречающихся в Евразии и Африке, главным образом в Средиземноморье. В России известны 30 видов, многие из них - на Кавказе. Иногда засоряют посевы. Все скабиозы — хорошие медоносы. Некоторые скабиозы используются в цветоводстве, особенно многолетняя скабиоза кавказская и однолетняя скабиоза пурпурная. Название Скабиоза произошло от латинского слова «scabies» - чесотка, от которой якобы помогали листья одного из видов этого растения. По другой версии, от слова «scabiosus» - шершавый, и связано с оберткой шершавых прицветных листьев.
Как было уже указано выше, на территории Бурятии встречаются 3 вида, относящихся к 2 родам сем. Dipsacaceae: Knautia arvensis (L.) Coult, Scabiosa comosa Fischer ex Roemer et Schultes, Scabiosa ochroleuca L.
Скабиоза венечная - это многолетнее травянистое растение, высотой 15-50 (60) см. Стебель вверху мало ветвистый, пушисто-волосистый, прямостоячий. Прикорневые листья часто почти цельные, зубчатые или слабо надрезанные, стеблевые перисторассеченные, с узкими долями. Цветки сине-лиловые, собранные в плотные головчатые соцветия. Венчик воронковидный из пяти сросшихся лепестков, краевые цветки в соцветии более крупные. На фоне лепестков эффективно выделяются светлые пыльники длинных тычинок. Корень толстый, многолетний. Плодики 3 мм длиной, с 8 несколько выдающимися волосистыми ребрышками и пологими бороздками между ними, резко углубленными только под верхушкой плодика. Коронка заметно короче плодика (Попов, 1955). Гемикриптофит, почки возобновления находятся на уровне почвы или приподняты над ней на 0.5-1 см. Стержневая корневая система.
Скабиоза бледно-желтая - двулетнее или многолетнее растение, стебель которого достигает 40-60 (70) см высотой, внизу серовато мохнато-пушистый. Корень не толстый, до 1 см в диаметре. Прикорневые листья (бесплодных побегов) частично цельные, зубчатые, стеблевые в сильно раздвинутых парах, дважды-перисторассеченные, 5-10 см длиной, сидячие, с линейными долями. Цветки бледно-желтые, трубка их снаружи пушистая, 7 мм дл., нижняя губа небольшая, 5-6 мм дл. Плодик немного волосистый, обратноконический, 3 мм высоты, с 8 резкими ребрами и 8 глубокими узкими бороздками между ребрами; бороздки проходят по всей высоте плодика. Коронка по высоте равна плодику. Внутренняя чашечка с 5 рыжевато-красными остями, 4-5 мм.
Скабиоза венечная отличается от с. бледно-желтой сине-лиловыми цветками, краевые обычно с сильно расширенной нижней губой, 10 мм длины. Корень толще, ясно многолетний.
Степной дауро-монгольский комплекс привлекает внимание тем, что в него входят некоторые виды, являющиеся западными по родству (относятся к западным древне-средиземноморским родам) и притом не находящиеся в родстве с самыми восточными видами этих родов. Так, например дауро-монгольская Scabiosa fischeri не является ближайшим родичем почти до Байкала доходящей Scabiosa ochroleuca, а скорее, как и Cynoglossum divaricatum, родственна более западным видам. Следовательно, Scabiosa fischeri ни в коем случае не может рассматриваться как потомок Scabiosa ochroleuca. Scabiosa ochroleuca, Cynoglossum divaricatum — как потомок Cynoglossum officinale. Scabiosa ochroleuca и особенно Cynoglossum officinale подошла к Байкалу с запада очень недавно — в четвертичное время, когда, несомненно, уже существовала Scabiosa fischeri и Cynoglossum divaricatum. Следовательно, Монголия в конце неогена была более влажной страной и имела множество древне-средиземноморских групп, которые в плейстоцене и голоцене вымерли. Единственной причиной такого вымирания могло быть только сильное усыхание страны (Попов, 1963).
Остатки вымерших в Монголии древне-средиземноморских групп следует искать не только на северной окраине Монгольской провинции — в дауро-монгольских степях, но и на юге ее — в горных хребтах северного Тибета.
Поскольку, в частности , Scabiosa fischeri доходит до Тихого океана и встречается даже на Японских островах, вполне закономерно заключение, что древне-средиземноморские группы в неогене доходили даже до Японской гряды, тогда еще не отделенной от азиатского материка. На японской дуге имеется особый вид Dipsacus japonicus, т.е. растение, относящееся к типично древне-средиземноморскому семейству и роду. Таким образом, в неогене был период сравнительной ксерофилизации тихоокеанского побережья, распространившийся и на Японию.Для изучения фитоценотической приуроченности скабиозы были использованы маршрутно-стационарный метод и метод ключевых участков (Крылова, Шретер, 1971; Методика..., 1986; Положий и др., 1988).
На каждой пробной площадке выкапывали 10-15 цветущих растений. Корни и надземную часть измельчали и высушивали до воздушно-сухого состояния.
Определение запасов сырья проводили на конкретных зарослях методом учетных площадок (Крылова, Шретер, 1971; Методика..., 1986; Положий и др., 1988). Площадь заросли определяли, приравнивая ее очертания к геометрической фигуре - прямоугольника и измеряли параметры (длину, ширину), необходимые для расчета площади этой фигуры. Учетные площадки (1м2) закладывали равномерно на определенном расстоянии друг от друга, так, чтобы по возможности охватить весь промысловый массив (заросль). В том случае, когда массив представлял отдельные пятна, занимающие определенный процент площади, площадки располагали только в пределах этих куртин (пятен) и не закладывали на участках, лишенных изучаемого вида (Методика..., 1986). Для данной территории рассчитывали общий запас сырья, кг.
В изученных растительных сообществах были взяты образцы почв. Пробы отбирали на глубине 10-15 см общепринятыми методами и помещали в полиэтиленовые пакеты во избежание загрязнения. Почву высушивали в тени, измельчали и просеивали через сито с диаметром ячеек 1 мм. В почвенных пробах были определены следующие химические показатели: рН водной суспензии — потенциометрически со стеклянным электродом (Аринушкина, 1970); валовое содержание элементов - методом атомно-абсорбционной спектроскопии (Ринькис и др., 1987).
Картирование местообитаний исследованных видов на территории Бурятии проводили по литературным данным и собственным наблюдениям точечным методом на картосхемах Бурятии.
Запасы сырья Scabiosa comosa и S. ochroleuca в исследованных растительных сообществах
На указанной территории проводилось обследование и определение запасов сырья скабиозы венечной и с. бледно-желтой. Согласно методическим указаниям ВИЛР (Крылова, Шретер, 1971; Методика..., 1986; Положий и др., 1988) определялись два показателя: численность, то есть число экземпляров на единицу площади (Х±тх), и массу сырья с модели (Y±my).
Численность моделей можно определить на счетных площадках 10 х 10 м . ДЛЯ определения массы моделей отбирали модельные особи на счетных площадках, не более 50 экземпляров.
Масса сырья (М±т) при данном способе рассчитывают как произведение численности моделей на единицу площади (Х±тх) на массу сырья 1 модели (Y±my).
Общий запас вычисляется как произведение трех статистических
величин по формуле: W = (S ± ms) х (X ± mx) х (Y± ту);
где (S ± ms) - площадь зарослей; (Х± тх) - численность моделей; (Y± Шу) - масса модели. Площадь зарослей (S±ms) определяется произведением площади массивов (Н) на процент, который составляют в них заросли. Полученные данные приведены в таблице 2. гдавд
Данные таблицы показывают, что запасы сырья Scabiosa comosa и S. ochroleuca в исследованных местах незначительны. Таким образом, сбор дикорастущего сырья экономически мало выгоден, так как скабиоза венечная и с. бледно-желтая в естественных условиях нигде не образуют крупных, имеющих промышленное значение, зарослей. Но мы можем рекомендовать использование сырья в небольшом количестве для нужд местного населения. Кроме того, Scabiosa comosa произрастает в соседних западных и восточных регионах, a S. ochroleuca — в соседних западных регионах. 3.3. Анатомическое строение и анатомо-диагностические признаки скабиозы венечной
Анатомическая структура растений является одним из доступных и признанных методов выявления адаптационных особенностей растений к различным экологическим условиям.
Приспособление к аридным условиям осуществляется за счет сокращения площади листовой пластинки, увеличения толщины наружной стенки эпидермиса, оглушенности его, мелкоклеточности и склерификации всех органов, обусловливающей механическую прочность листьев, в определенной мере предотвращающей отрицательное действие увядания растений при засухе (Эсау, 1980; Гамалей, 1984; Буинова, 1986, 1988; Буинова, Бадмаева, 1989, 1999; Buinova, Anenkhonov, 1999; Буинова и др., 2002).
Изучение адаптационных процессов привело к накоплению огромного количества данных о феноменологии и механизмах приспособлений к отдельным экологическим факторам и различным типам природной среды на разных уровнях организации: от молекулярно-биологического и биологического до биоценотического и экосистемного (Хочачка, Сомеро, 1977,1988; Озернюк, 1992,2000).
Адаптация растений к условиям среды проявляется на различных структурных уровнях. Известно, что в образовании экологических групп растений имели место открытые четыре основных направления эволюционного процесса, одним из которых является идиоадаптация — частное приспособление. При идиоадаптации у организмов вырабатываются приспособления к определенным условиям окружающей среды: к избытку или дефициту влаги, свету, вредным солям. Так, при идиоадаптации к солям появились различные группы галофитов, отличающиеся друг от друга степенью солеустойчивости, обменом веществ и водным режимом. Среди них есть и мезофиты, и гигрофиты, и ксерофиты. У большинства видов степных растений на поверхности листа формируются толстые наружные стенки эпидермальных клеток и мощно развитый кутикулярный слой, с различными по форме и размерам волосками: простыми и железистыми, в виде звездочек, чешуек и т.д.
Известно, что при засухе изменения в анатомическом строении касаются, главным образом, размеров клеток, межклетников и толщины эпидермиса. Мелкоклеточность тканей приводит к возрастанию густоты клеток и хлоропластов в листе (Мокроносов, 1981; Зверева, 1985 и др.). Уровень содержания зеленых пигментов зависит от степени и характера действия засухи.
Поддержание определенного ионного состава клеточного содержимого является одним из условий нормального функционирования клетки. Благодаря сбалансированным ионным потоком поддерживается гомеостаз клетки, отклонение ионного равновесия которого сопровождается переходом клетки из состояния покоя в состояние возбуждения (Гродзинский, 1983).
У растений с сезонной сменой климатических условий в течение года происходят глубокие изменения физиологического состояния. Для того чтобы перенести суровую зиму, растения должны пройти стадию органического (эмбрионального) покоя. Эта стадия начинается с прекращением роста побегов и длится до листопада. Если преждевременные морозы не дадут завершиться периоду органического покоя, то кристаллы льда, возникающие в клетках, могут непоправимо повредить ткани растений (Исаев, 2001).
С целью выявления признаков ксерофитизации нами проводилось исследование анатомического строения отдельных органов Scabiosa comosa. Литературные данные по анатомическому строению скабиозы венечной отсутствуют. Для изучения анатомических признаков использовали микроскоп, при этом пользовались естественным освещением и электрической лампой. Каждый временный препарат рассматривали при малом увеличении (в 56 раз), а затем при большом увеличении (в 720 раз).
Разработка методики количественного определения суммы флавоноидов в надземной части скабиозы
Для определения количественного содержания суммы флавоноидов в надземной части скабиозы нами разработана соответствующая методика.
if Для этого сначала провели изучение УФ-спектров извлечения из надземной
части скабиозы (рис.11). Для получения извлечения экстракцию проводили 96 % - м этанолом на кипящей водяной бане в течение 70 минут. На основании спектров обнаружили, что максимум поглощения извлечения в 96% этаноле составляет 370 нм. При проведении опытов с комплексообразующими добавками, в частности, с 2% спиртовым раствором АІСІз установили, что максимумы поглощения дифференциального спектра (раствор сравнения - водно-спиртовое извлечение травы скабиозы венечной) составляет 405 нм. В связи с этим в качестве аналитической выбрана длина волны - 400 нм. В качестве стандартного образца, по которому проводилось определение, был взят лютеолин-стандарт (рис. 12). Максимум поглощения комплексов лютеолин-стандарта и суммы флавоноидов с алюминия щ, хлоридом лежит в одной области при длине волны 400 нм (рис.13). Эта область спектра достаточно удалена от максимумов поглощения сопутствующих фенольных и других соединений, содержащихся в экстрактах сырья. Условия экстрагирования отрабатывались на сырье - надземной части скабиозы венечной, собранной в экспедиционный период в 2001 г. в фазу массового цветения.
При разработке методики было исследовано влияние различных технологических факторов на выход флавоноидов. Прежде всего, это -концентрация экстракта, степень измельчения сырья, время экстракции, температурный режим, соотношение сырья и экстрагента, а также были изучены условия комплексообразования флавоноидов с алюминия хлоридом.
Для определения оптимальных условий экстракции флавоноидные извлечения готовили нижеследующим способом, варьируя исследуемый параметр экстракции.
В колбу помещали 1 г (точная навеска) сырья, измельченного до размера частиц 1 мм, добавляли 50 мл экстрагента и вьщерживали в течение 1 часа при температуре кипения на водяной бане.
Все значения получены из 3 параллельных определений.
Результаты опытов с использованием различных концентраций экстрагентов приведены в таблице 5. Данные таблицы показывают, что оптимальным экстрагентом является 70% спирт этиловый.
Существенное влияние на скорость процесса экстракции оказывает температурный режим экстрагирования. В этой связи изучено влияние температуры на выход суммы флавоноидов при соотношении 1:50, экстрагент -70% этиловый спирт. Результаты анализа приведены в таблице 6.
Как видно из таблицы 6, при однократном заливе сырья максимальный выход достигается при кипении водяной бани.
Далее было изучено влияние степени измельчения сырья на выход суммы флавоноидов. Сырье измельчали и просеивали через сита с отверстиями диаметром 1, 2, 3 мм. Результаты представлены в таблице 7. Таблица 7.
Результаты таблицы свидетельствуют, что наилучшим временем экстрагирования является 60 минут, дальнейшее увеличениевремени нецелесообразно ввиду незначительноговыхода флавоноидов. Немаловажным параметром при разработке методики является зависимость соотношения сырья и экстрагента, поэтому нами проанализирован выход суммы флавоноидов при различных соотношениях, а именно, 1 :30; 1 :50; 1 : 100.
. Выход суммы флавоноидов в зависимости от соотношения сырье экстрагент
№ п/п Соотношение сырье-экстрагент Содержание суммыфлавоноидов в пересчете налютеолин, %
1 1 :30 0.55
2 1:50 0.72
На основании полученных данных можно заключить, что оптимальным соотношением между сырьем и экстрагентом является соотношение 1 : 50. Для определения оптимального времени комплексообразования суммы флавоноидов скабиозы с алюминием хлористым определяли оптическую плотность полученного комплекса на фоне чистого извлечения через равные Щр промежутки времени. Полученные результаты представлены в таблице 10.
Таблица 10. Зависимость величины оптической плотности от времени реакции комплексообразования суммы флавоноидов скабиозы венечной с алюминием хлорида
Время, мин 10 20 30 40 50 60 75 90 Оптическая плотность, 0.36 0.38 0.40 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 у.е. 70
Данные таблицы свидетельствуют о том, что через 40 минут величина оптической плотности исследуемого комплекса достигает максимального значения и остается постоянной в течение 90 минут.
Для определения зависимости величины поглощения от концентрации раствора определяли область подчинения раствора закону Бугера-Ламберта-Бера. Для этого были приготовлены 10 разведений первоначального раствора. Для каждого раствора измеряли величину оптической плотности при длине волны 400 нм. Полученные данные приведены на рис. 14.
Влияние экологических факторов на содержание биологически активных веществ Scabiosa comosa
Изучение влияния экологических факторов и условий местообитания на содержание в растениях биологически активных веществ чрезвычайно важно как для разработки теоретических вопросов ресурсоведения, так и для обеспечения медицинской промышленности высококачественным сырьем. Это позволяет выявить оптимальные районы заготовки для каждого вида и заготавливать сырье высокого качества.
Многочисленные исследования по изучению влияния условий произрастания на накопление растениями флавоноидов и алкалоидов показывают, что факторы внешней среды могут обусловливать значительные изменения в количественном содержании вторичных метаболитов. Так, изменения в составе флавоноидов в контролируемых условиях внешней среды были изучены на примере водного растения Spirodela oligoriza (Harborne, Turner, 1984). Растения выращивали в 52 вариантах сочетания внешних условий, таких как: интенсивность освещения, температура, состав и содержание питательных веществ и т.д., в 4-кратной повторности. Во всех изучаемых случаях наблюдали количественные изменения в содержании флавоноидов, однако качественный состав 15 флавоноидов, обнаруженных в данном растении, оставался неизменным. На накопление флавоноидов оказывают влияние факторы внешней среды - высота над уровнем моря, метеорологические условия (Минаева, 1978).
Так, при изучении влияния географической изменчивости на состав флавоноидов спорыша - Polygonum aviculare, насчитывающего более 30 компонентов, было показано, что восточно-азиатская популяция четко отличается от популяций, занимающих другие ареалы этого вида (Высочина, 1999). На основании анализа результатов большого числа подобных исследований выявлено, что, без сомнения, экогеографический фактор оказывает заметное влияние на распространение вторичных метаболитов.
Изменения содержания суммы флавоноидов в зависимости от высоты произрастания в различных районах Таджикистана изучалось М. И. Курбановым и др. (1993) на примере зверобоя шероховатого - Hypericum scabrum L.. Наиболее высокое их содержание было обнаружено в образце, собранном в пункте, расположенном на более высоком уровне.
В: работах Г.Н. Черняевой, Г.И. Перышкиной (1997) по изучению содержания и динамики фенольных веществ в коре пихты сибирской - Abies sibirica Ledeb. показано, что их содержание более всего зависит от сезона года. О влиянии температуры на накопление флавоноидов в литературе приводятся различные данные. С.С. Кузьминой (2002) установлено, что содержание флавоноидов в листьях и цветках кровохлебки аптечной -Sanguisorba officinalis L.,тысячелистника обыкновенного - Achillea millefolium L., герани луговой - Geranium pratense L., полыни монгольской - Artemisia mongolica Fisch. и очитка пурпурного - Sedum purpureum (L.) Schult. прямо пропорционально влагообеспеченности растений и обратно пропорционально средней температуре воздуха в июле.
Однако по другим литературным данным, с повышением температуры увеличивается накопление флавоноидов в плодах яблони (Бленда, 1972), в листьях донника. В то же время, например у Periploca graeca, отмечали положительное влияние на содержание флавоноидов понижения температур. Низкие температуры и сильная освещенность способствуют образованию больших количеств антоциана, отсюда глубокие тона окраски цветков. Сообщения о влиянии влажности на накопление флавоноидов тоже разнохарактерны.
Влиянию эколого-географических факторов на алкалоидоносность растений в условиях Азербайджана посвящены работы Н.М. Исмаилова (1972, 1973). При этом было установлено, что с повышением высоты местности над уровнем моря число алкалоидоносных видов растений уменьшается. Г.В. Лазурьевский и др.(1975) исследовали алкалоидоносные растения во флоре Молдавии и Таджикистана, при этом было установлено, что, несмотря на контрастность почвенных и климатических условий, алкалоидоносность этих территорий оказалась одного порядка.
При исследовании алкалоидоносных растений семейства Лилейных во флоре Бурятии Т.П. Анцуповой (1978, 1987) было установлено, что по эколого-географической приуроченности изученные виды подразделяются на шесть групп, из которых наиболее богата алкалоидоносными видами бореально-лесная флора.
Влияние температуры на синтез и накопление алкалоидов в растениях рассматривается в работе B.C. Соколова (1952). Для нормального развития алкалоидоносных растений желательна высокая температура воздуха. Понижение температуры вызывает уменьшение содержания алкалоидов в растениях.
Исследование продолжительности и интенсивности солнечного света на содержание алкалоидов было предметом специального изучения. Затенение проростков из семян дурмана Datura stramonium L. приводит к относительному увеличению в них алкалоидов. Следовательно, свет не оказывает стимулирующего влияния на биосинтез этих алкалоидов, зато ускоряет процессы дальнейшего обмена (Соколов, 1952).
Влажность, как экологический фактор, имеет разное влияние на процесс накопления алкалоидов (Briske, Camp, 1982; Flores, Galston, 1984).
Установлено, что дефицит влаги положительно влияет на накопление алкалоидов у катарантуса розового, белладонны обыкновенной (Шаин, 1993). Однако, для зиганденуса Zigadenus elegans Pursch. повышенная влажность не влияет заметно на процесс накопления алкалоидов (Гозин, Яснецов, 1980).
В литературе имеются сведения о содержании алкалоидов и флавоноидов в скабиозе венечной и с. бледно-желтой (Torsell, 1963; Земцова, Бандюкова, 1968; Резанова, Найдакова, 1974; Даргаева,1976), однако данных о влиянии экологических факторов на содержание этих веществ в указанных видах нам найти не удалось.
Нами была рассмотрена зависимость содержания алкалоидов и флавоноидов от эколого-географических факторов, таких как: среднемесячная температура, среднемесячная влажность воздуха, месячная сумма осадков, рН субстрата, географическое положение и высота над уровнем моря.
Растительное сырье скабиозы венечной и с. бледно-желтой собирали в фазу цветения в разных районах Бурятии (Тарбагатайский, Мухоршибирский, Заиграевский, Хоринский, Кижингинский,
Прибайкальский). Для характеристики экологических; условий в каждом местообитании определяли рН субстрата, на котором росла скабиоза, освещенность местообитания на склонах разной экспозиции и крутизны. Температурные данные, а также данные о количестве осадков и влажности были получены в Бурятском Республиканском центре по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Агроклиматические..., 1974).
Большое число образцов, собранных в указанных местообитаниях, существенно отличающихся по степени напряженности отдельных экологических факторов, позволило определить корреляционную связь между отдельными факторами и содержанием алкалоидов и флавоноидов.
