Лекция №5-6 Влияние экологических факторов на накопление биологически активных веществ в лекарственных растениях
Суточная динамика накопления биологически активных веществ в лекарственном растительном сырье
жүктеу/скачать 46.61 Kb.
|
| 4. Суточная динамика накопления биологически активных веществ в лекарственном растительном сырье
Жизнь растений протекает в условиях весьма изменчивой и непостоянной, динамичной внешней среды. В разное время неодинакова интенсивность действующих на растение факторов, иногда с течением времени изменяется и их состав. В одних случаях изменения условий закономерно распределены во времени и носят регулярный характер: это периодические явления, связанные с вращением Земли, обращением ее вокруг Солнца. Таковы чередование света и темноты, повышенных и пониженных температур в суточном цикле; приливно-отливные циклы на побережьях морей и океанов; смена сезонов года и соответствующих им режимов экологических факторов в годичном цикле. В других случаях изменения среды имеют характер аритмических. Самым обычным примером их могут служить непродолжительные колебания погоды или изменение освещенности при прохождении облаков. Сочетание регулярных и случайных изменений среды создает тот динамичный экологический фон, который вызывает необходимость определенной организации жизни растений не только в пространстве, но и во времени. Растения используются в качестве лекарственных из-за их уникальной возможности накапливать вторичные метаболиты (фенольные соединения, алкалоиды, сапонины и прочие.). Растения, как организмы, лишенные мобильности, развили сложные механизмы защиты, включающие огромное разнообразие химических веществ для преодоления стрессовых состояний, поэтому вторичные метаболиты играют важную роль в адаптации растений к изменяющимся условиям. Растения имеют почти безграничные способность синтезировать эти вещества, однако синтез вторичных метаболитов обычно ограничен конкретными растительными тканями, онтогенетической фазой развития, или индуцируется в ответ на стимулирующее влияние. Образование и накопление в лекарственных растениях биологически активных веществ, их количество и качество является динамическим процессом, изменяющимся в онтогенезе растения, зависящим от многочисленных факторов окружающей среды и неравномерна для разных органов растения. При этом каждому виду присущи свои закономерности. Знание этих закономерностей прежде всего необходимо на практике. В целях рационального использования ресурсов лекарственных растений, для установления должных сроков заготовки лекарственного растительного сырья (период максимального накопления биологически активных веществ) требуется выявить морфологическую часть растения, наиболее богатую биологически активны-ми веществами, изучить влияние эколого-ценотического окружения на образование и накопление этих соединений в сырьевой фито массе, а так же учесть суточную и сезонную изменчивость количественного и качественного состава вторичных метаболитов. Суточная изменчивость обусловлена сменой дня и ночи, с которой сопряжено изменение различных факторов местообитания. Прежде всего, изменяются условия освещения, а вместе с ними изменяются температура, влажность и другие факторы. Растения реагируют на суточные изменения экологических условий изменением интенсивности процессов жизнедеятельности. Кроме того, у ряда видов растений существуют суточные ритмы в цветении, в расположении листьев или соцветий. Сезонная изменчивость, так же, как и суточная, характеризуется строгой периодичностью. Она обусловлена двумя причинами – сезонными изменениями экологических условий и особенностями сезонного роста и развития растений. С одной стороны, в процессе фенологического развития растения происходило изменение количественного состава некоторых биологически активных веществ, что можно объяснить образованием новых функциональных органов, в клетках которых синтезируется дополнительный набор веществ. С другой стороны, изменение качественного и количественного состава биологически активных веществ при переходе из одной фазу в другую можно объяснить их способностью накапливаться и выделяться в значительных количествах. Так, растения осуществляют двусторонние взаимодействия с другими растениями конкурентного характера в борьбе за средства существования, за землю с ее питательными веществами, выделяя при этом в окружающую среду монотерпеноиды. В тоже время растения осуществляют односторонние действия на насекомых, привлекая их для опыления или отпугивая в случае потребительского отношения последних к растению-продуценту. Существует множество проявлений ритмических изменений в жизни растений, соответствующих циклическим колебаниям окружающих условий: открывание и закрывание цветков в определенные часы суток; перестройка внутренней структуры листа благодаря суточным передвижениям хлоропластов внутри клеток; суточные и сезонные изменения интенсивности основных физиологических процессов; ежегодная смена фаз сезонного развития у многолетних растений. Фенология растений (фитофенология) – наука, изучающая сезонные явления в жизни растений и их связей с изменениями окружающей среды. Растения используются в качестве лекарственных из-за их уникальной возможности накапливать вторичные метаболиты (фенольные соединения, терпеноиды, алкалоиды, сапонины и прочие.). Растения, как организмы, лишенные мобильности, развили сложные механизмы защиты, включающие огромное разнообразие химических веществ для преодоления стрессовых состояний, поэтому вторичные метаболиты играют важную роль в адаптации растений к изменяющимся условиям. Растения имеют почти безграничные способность синтезировать эти вещества, однако синтез вторичных метаболитов обычно ограничен конкретными растительными тканями, онтогенетической фазой развития, или индуцируется в ответ на стимулирующее влияние. Образование и накопление в лекарственных растениях биологически активных веществ, их количество и качество является динамическим процессом, изменяющимся в онтогенезе растения, зависящим от многочисленных факторов окружающей среды и неравномерна для разных органов растения. При этом каждому виду присущи свои закономерности. Знание этих закономерностей прежде всего необходимо на практике. В целях рационального использования ресурсов лекарственных растений, для установления должных сроков заготовки лекарственного растительного сырья (период максимального накопления биологически активных веществ) требуется выявить морфологическую часть растения, наиболее богатую биологически активны-ми веществами, изучить влияние эколого-ценотического окружения на образование и накопление этих соединений в сырьевой фитомассе, а так же учесть суточную и сезонную изменчивость количественного и качественного состава вторичных метаболитов. Суточная изменчивость обусловлена сменой дня и ночи, с которой сопряжено изменение различных факторов местообитания. Прежде всего, изменяются условия освещения, а вместе с ними изменяются температура, влажность и другие факторы. Растения реагируют на суточные изменения экологических условий изменением интенсивности процессов жизнедеятельности. Кроме того, у ряда видов растений существуют суточные ритмы в цветении, в расположении листьев или соцветий. Сезонная изменчивость, так же, как и суточная, характеризуется строгой периодичностью. Она обусловлена двумя причинами – сезонными изменениями экологических условий и особенностями сезонного роста и развития растений. С одной стороны, в процессе фенологического развития растения происходило изменение количественного состава некоторых биологически активных веществ, что можно объяснить образованием новых функциональных органов, в клетках которых синтезируется дополнительный набор веществ. С другой стороны, изменение качественного и количественного состава биологически активных веществ при переходе из одной фазу в другую можно объяснить их способностью накапливаться и выделяться в значительных количествах. Так, растения осуществляют двусторонние взаимодействия с другими растениями конкурентного характера в борьбе за средства существования, за землю с ее питательными веществами, выделяя при этом в окружающую среду монотерпеноиды. В тоже время растения осуществляют односторонние действия на насекомых, привлекая их для опыления или отпугивая в случае потребительского (чреватого гибелью) отношения последних к растению-продуценту. Суточные ритмы обнаружены в самых различных проявлениях жизнедеятельности растений. Это ритм раскрывания и закрывания цветков, прилаженный к суточной активности определенных групп опылителей. Суточные движения листьев в определенных условиях могут служить регулятором теплового режима растений: вертикальное положение листьев ночью снижает радиационные потери тепла, а горизонтальное положение днем увеличивает получаемую радиацию. Суточную динамику можно проследить на примере сравнения уровня концентрации биологически активных веществ у представителей семейства Яснотковых или иначе Губоцветные в разное время суток. Основными причинами варьирования скорости биосинтеза вторичных метаболитов в течение суток ряд авторов считают изменения активности опыления насекомыми, температуры и влажности, освещения, испарения и других метеорологических показателей, а также общего физиологического состояния растений. При этом отдельные компоненты биохимического состава проявляют максимум своего накопления в разное время суток. Так, в 9-00 часов утра у многоколосника морщинистого (Agastache rugosa) наибольшим уровнем содержания характеризуются зольные вещества, все фракции растворимых сахаров, при наиболее широком соотношении глюкозы и фруктозы, а также моноз и сахарозы, протопектин, катехины, лигнин. В 12-00 часов наибольший уровень накопления в укосной массе растений проявляют хлорофиллы, b-каротин, при наиболее широком соотношении b-каротина и ксантофиллов, а также зеленых и желтых пигментов пластид, макроэлементы, тритерпеновые, аскорбиновая и особенно фенолкарбоновые кислоты, крахмал, гидропектин, жирные масла, лейкоантоцианы и дубильные вещества. В 15-00 часов установлено наиболее высокое содержание в укосной массе ксантофиллов, фруктозы, свободных органических кислот, антоцианов, флавонолов, клетчатки, нейтральных тритерпеноидов и эфирных масел. При исследовании иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis) (вид полукустарников) в 9-00 часов утра наибольшим накоплением в ней отличаются Ca, Mg, растворимые сахара, крахмал, фенолкарбоновые кислоты, нейтральные тритерпеноиды, катехины, антоциановые пигменты и дубильные вещества. В 12-00 часов наибольший уровень накопления в укосной массе проявляют клетчатка, эфирные масла и флавонолы. В 15-00 часов показано наиболее высокое содержание пигментов хлоропластов, N, P, K, пектиновых веществ, свободных органических и аскорбиновой кислот, жирных масел и лигнинов. Для цветков жасмина также важно время сбора. Так масло из цветков собранных утром, имеет лучшую комбинацию линалоола, бензилового спирта, цис-жасмона и индола, в то время как в цветах, собранных вечером, более высокое содержание эвгенола, бензилбензоата и метилсалицелата. Эвгенол и метилсалицелат придают аромату эфирного масла резкие и неприятные оттенки. В этой связи при заготовке лекарственного растительного сырья следует ориентироваться на время максимального накопления в нем интересующих биологически активных соединений, составляющих основу будущего лекарственного средства. жүктеу/скачать 46.61 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|