ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ ФЛАВОНОИДОВ В НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ОРТИЛИИ ОДНОБОКОЙ (ORTHILIA SECUNDA (L.) HOUSE) © С.С. Ломбоева1, Л.М. Танхаева2, Д.Н. Оленников2* 1Иркутская государственная сельскохозяйственная академия,
пос. Молодежный, Иркутская обл., Иркутск, 664031 (Россия) 2Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ, 670047 (Россия) E-mail: oldaniil@rambler.ru
Изучена сезонная динамика накопления флавоноидов в надземной части ортилии однобокой и установлено, что их максимальное содержание (3,01%) наблюдается в фазе бутонизации – начала цветения (середина июня – середина июля). Исследовано влияние эколого-фитоценотических условий на содержание флавоноидов.
Ключевые слова: флавоноиды, Orthilia Secunda (L.) House, биологически активные соединения.
Введение
Образование и накопление в лекарственных растениях биологически активных соединений (БАС) является динамическим процессом, изменяющимся в онтогенезе растения, а также зависящим от многочисленных факторов окружающей среды [1–3].
Изучение динамики накопления флавоноидов имеет как практическое, так и теоретическое значение. С теоретической точки зрения изучение динамики важно для выяснения биохимической роли флавоноидов в жизни растения [4]. Одной из физиологических особенностей растений является неравномерность распределения флавоноидов по органам и тканям растения с преимущественной локализацией в определенных органах. С практической стороны, в целях рационального использования ресурсов лекарственного растения важно установить оптимальные сроки сбора сырья (период максимального накопления БАС), выявить морфологическую часть растения, наиболее богатую БАС, изучить влияние эколого-ценотического окружения на образование и накопление БАС в сырьевой фитомассе.
Цель настоящей работы – изучение динамики накопления флавоноидов в надземной части ортилии однобокой и исследование влияния эколого-фитоценотических условий на образование флавоноидов в данном растении.
Экспериментальные условия
Растительным объектом служила надземная часть ортилии однобокой, собранная в 1999–2003 гг. в разных районах Республики Бурятия. В работе использовали ГСО рутина – ФС 42-2508-87, остальные реактивы имели степень чистоты ч.д.а. Спектроскопические исследования проводили на спектрофотометре Cecil CE 2011.
Работа по изучению эколого-биологических особенностей ортилии однобокой проводилась на 11 ценопопуляциях в разных точках ареала в Западном Забайкалье, различающихся по эколого-фитоценотическим условиям. Названия ценопопуляций (ЦП) даны по их местонахождению – по географическим пунктам, вблизи которых они изучались (рис. 1). Фитоценотическая характеристика сообществ дается на основании геоботанических описаний, проводившихся по общепринятой методике [5, 6]. Экологические факторы оценивали количественно. Механический состав почв устанавливали методом раскатывания [7]. В образцах почвы, взятых из корнеобитаемого слоя, определяли ряд агрохимических показателей: кислотность – потенциометрически в солевом растворе, содержание гумуса – по Тюрину в модификации Никитина, общего азота – методом Къельдаля в модификации Шай-Мухамедова, подвижного фосфора и обменного калия – по Чирикову, ионов кальция и магния – по Айдиняну [8, 9], содержание флавоноидов определяли по ранее разработанной методике [10].
Содержание флавоноидов в органах ортилии однобокой и динамика их накопления в течение вегетационного периода. В результате проведенных исследований выявлены различия в содержании суммы флавоноидов и экстрактивных веществ в различных органах растений, собранных в одну фазу вегетации (бутонизации – начала цветения); данные представлены в таблице 1. В качестве модельных экземпляров использовали растения виргинильного и генеративного возрастного состояния ценопопуляции Горячинск-3.
Как следует из приведенных данных, флавоноиды встречаются во всех органах растения, но распределены они неравномерно. Проведенный анализ показал, что в целом суммарное содержание флавоноидов и экстрактивных веществ в надземных органах значительно выше, чем в корневищах и, соответственно, в качестве лекарственного сырья предпочтительнее использование надземных побегов.
Для выяснения закономерностей накопления флавоноидов в течение вегетационного периода и сезонного развития растения, анализировали содержание их суммы по фазам вегетации (табл. 2).
Как показали результаты определения, в надземной части ортилии однобокой во все периоды активной вегетации происходит постоянное изменение содержания флавоноидов. В репродуктивных органах наибольшее содержание наблюдается в бутонах в начале цветения, наименьшее – в плодах. Максимальное их количество в надземной части наблюдается в период бутонизации – начала цветения, а затем происходит постепенное снижение содержания до минимального значения в период окончания плодоношения и осенней вегетации.
|
Рис. 1. Карта-схема района исследований в Западном Забайкалье. 1, 2, 3 – ЦП Горячинск-1, Горячинск-2, Горячинск-3;
4 – ЦП Максимиха; 5 – ЦП Уро;
6, 7, 8 – ЦП Верхняя Березовка-1, Верхняя Березовка-2, Верхняя Березовка-3;
9 – ЦП Большой Куналей; 10 – ЦП Омулевая гора; 11 – ЦП Петуховка
|
Таблица 1. Суммарное содержание флавоноидов и экстрактивных веществ в органах ортилии однобокой, %
Органы растения
|
Виргинильные растения
|
Генеративные растения
|
Стебель
|
2,05±0,06
|
2,22±0,08
|
Лист
|
3,72±0,11
|
4,49±0,16
|
Генеративные органы
|
–
|
2,33±0,09
|
Корневище
|
0,52±0,02
|
0,50±0,02
|
Таблица 2. Динамика накопления флавоноидов в надземной части и генеративных органах ортилии однобокой по фенофазам, %
Фенофаза
|
Надземная часть
|
Генеративные органы
|
Вегетативная
|
2,72±0,07
|
–
|
Бутонизация – начало цветения
|
3,01±0,08
|
2,33±0,04
|
Цветение
|
2,98±0,04
|
2,29±0,05
|
Плодоношение
|
2,86±0,10
|
2,06±0,02
|
Конец плодоношения
|
2,68±0,05
|
–
|
Таким образом, в качестве лекарственного растительного сырья целесообразно использовать надземные побеги. Лучшими сроками для сбора сырья ортилии однобокой является период бутонизации и цветения растений с середины июня по конец июля.
Динамика накопления флавоноидов в онтогенезе ортилии однобокой. Динамика образования действующих веществ также подчиняется онтогенетическим закономерностям. Онтогенез сопровождается характерными изменениями обмена веществ, причем изменения в обмене белков, углеводов, липидов, а также ферментов, коферментов, витаминов, влекут за собой изменения и в динамике образования продуктов вторичного биосинтеза и, в частности, флавоноидов [11]. Изучение динамики накопления флавоноидов в онтогенезе ортилии однобокой показало повышение содержания этих веществ с увеличением биологического возраста растения, за исключением постгенеративного периода (рис. 2).
Наибольшим содержанием флавоноидов – 3,02–3,05% – характеризуются генеративные растения, причем значения для разных по календарному возрасту побегов практически не меняются. Схожие результаты – относительно стабильные величины от 2,8 до 2,89%, получены и при определении содержания флавоноидов у группы растений виргинильного периода, куда также вошли растения разных календарных возрастов. Содержание флавоноидов падает с переходом растений к постгенеративному периоду, и у субсенильных растений значение их составляет 2,36%. Наименьшее количественное содержание этих веществ – 2,25% – выявлено у ювенильных растений. Полученные данные свидетельствуют об изменении интенсивности биохимических процессов в онтогенезе и могут служить в качестве дополнительного признака, характеризующего возрастные состояния ортилии однобокой.
Рис. 2. Содержание флавоноидов в надземной части ортилии однобокой в зависимости от возрастного состояния: 1 – однолетние побеги; 2, 3, 4 – двух-, трех-, четырехлетние парциальные побеги; 5, 6, 7 – трех-, четырех-, пятилетние парциальные побеги;
8 – пяти-, шестилетние парциальные побеги
|
|
Содержание флавоноидов в надземной части ортилии однобокой в зависимости от эколого-фитоценотических условий. Еще больший спектр химической изменчивости наблюдается у растений под влиянием факторов окружающей среды (условий произрастания). Бесспорность влияния условий произрастания на образование и накопление флавоноидов доказана многими исследованиями [12, 13]. Воздействие комплекса внешних условий может выражаться в зависимости количества и состава флавоноидов от места произрастания в определенных географических пунктах [14].
Степень влияния отдельных факторов среды на образование флавоноидов выявлена еще недостаточно, хотя мнение большинства исследователей сходятся в одном: решающим фактором, оказывающим воздействие на эти процессы, служит свет [15–17]. Светозависимость биосинтеза флавоноидов в растениях проявляется в стимулирующем влиянии света на их количество и качественный состав [18, 19]. Энергичный синтез и накопление флавоноидов играют защитную роль и являются фактором приспособления растений к неблагоприятным условиям среды.
Почва как источник питательных веществ и среда с определенными химическим составом, содержанием воды и микрофлоры, механической структурой имеет важное значение, определенным образом воздействуя на метаболизм растений. Данные литературы свидетельствуют о том, что наибольшее влияние из составляющих эдафического фактора на образование флавоноидов оказывает обеспеченность растений элементами минерального питания. Рядом исследователей выявлено как положительное [20, 21], так и отрицательное [22] воздействие повышенных количеств фосфора и калия на накопление флавоноидов; также установлено, что дефицит азота в почве стимулирует накопление фенольных соединений, в том числе и флавоноидов [18].
Для выявления влияния эколого-фитоценотических факторов на накопление флавоноидов ортилии однобокой анализу подвергли образцы надземной части растений виргинильного возрастного состояния из 11 популяций ортилии однобокой. Изучение количественного содержания флавоноидных соединений в растениях разных местообитаний показало значительное межпопуляционное варьирование по этому показателю – от 2,52 до 3,39% (табл. 3).
Наименьшее накопление флавоноидов наблюдается в образцах ортилии однобокой, собранных в березняке разнотравном (ЦП Верхняя Березовка-1), максимальное – в сосняке рододендроново-брусничном (ЦП Горячинск-2). Также высоким содержанием флавоноидов (более 3%) характеризуются растения, произрастающие в сосняках: редкопокровных (ЦП Петуховка, Верхняя Березовка-3), злаково-разнотравном (ЦП Омулевая гора), разнотравном (ЦП Большой Куналей); необходимо отметить, что в первых трех сообществах растение произрастает в условиях пониженной межвидовой конкуренции вследствие разреженности и скудности травяного покрова.
При сопоставлении данных о накоплении флавоноидов со степенью плодородия почв выявлено положительное влияние такого показателя, как обеспеченность подвижными формами фосфора. В местообитаниях, почвы которых характеризуются высоким содержанием этого элемента питания, растения накапливают значительное количество флавоноидов (табл. 3). К таким местообитаниям относится сосняк редкопокровный (ЦП Верхняя Березовка-3), сосняк редкопокровный (ЦП Петуховка), сосняк злаково-разнотравный (Омулевая гора), березово-сосновый лес разнотравный (ЦП Большой Куналей). Для почв всех изученных местообитаний ортилии однобокой характерно высокое содержание подвижных форм калия, низкое – общего азота, достаточное – гумуса, и влияние этих элементов питания на варьирование содержания флавоноидов в растении четко не прослеживается.
Таблица 3. Суммарное содержание флавоноидов в надземной части ортилии однобокой, собранной из разных местообитаний
№
|
Местообитание
|
Тип почвы
|
Обеспеченность элементами
минерального питания
|
Сомкнутость крон
|
Содержание флавоноидов, %
|
Гумус, %
|
Nобщий, %
|
Р2О5, мг/100 г
|
К2О, мг/100 г
|
1
|
Горячинск-2, сосняк рододендроново-брусничный
|
Дерново-лесная супесчаная
|
5,58
|
0,203
|
13,5
|
10,5
|
0-0,3
|
3,39±0,12
|
2
|
Петуховка, сосняк редкопокровный
|
Дерново-лесная суглинистая
|
5,41
|
0,189
|
25,0
|
30,75
|
0,3
|
3,37±0,11
|
3
|
Верхняя Березовка-3,
сосняк редкопокровный
|
Дерново-лесная супесчаная
|
8,53
|
0,280
|
27,5
|
22,0
|
0,3
|
3,33±0,09
|
4
|
Омулевая гора, сосняк злаково-разнотравный
|
Дерново-лесная суглинистая
|
12,3
|
0,245
|
23,25
|
15,0
|
0,4
|
3,15±0,10
|
5
|
Большой Куналей, березово-сосновый лес разнотравный
|
Дерново-лесная суглинистая
|
5,96
|
0,210
|
23,25
|
23,0
|
0,4
|
3,14±0,13
|
6
|
Горячинск-3, сосняк душекиево-разнотравный
|
Дерново-лесная суглинистая
|
4,96
|
0,182
|
4,75
|
15,0
|
0,4
|
2,88±0,09
|
7
|
Максимиха, сосняк душекиево-линнево-разнотравный
|
Дерново-лесная супесчаная
|
6,81
|
0,175
|
8,5
|
37,0
|
0,5
|
2,79±0,12
|
8
|
Уро, осинник разнотравный
|
Дерново-лесная суглинистая
|
4,11
|
0,133
|
4,5
|
15,0
|
0,4
|
2,75±0,07
|
9
|
Горячинск-1, березово-сосновый лес душекиево-разнотравный
|
Дерново-лесная суглинистая
|
6,56
|
0,224
|
1,25
|
9,5
|
0,5
|
2,64±0,10
|
10
|
Верхняя Березовка-1, сосняк душекиево-бадановый
|
Дерново-лесная суглинистая
|
15,77
|
0,322
|
4,0
|
18,25
|
0,6
|
2,56±0,09
|
11
|
Верхняя Березовка-2, березняк разнотравный
|
Дерново-карбонатная супесчаная
|
18,39
|
0,218
|
17,75
|
25,0
|
0,7
|
2,52±0,08
|
При рассмотрении влияния фактора освещенности на содержание флавоноидов ортилии однобокой выявлена несомненная зависимость накопления этих веществ, одной из физиологических функций которых является защита от ультрафиолетовой радиации, от данного фактора. Очевидно, что в растениях более освещенных местообитаний суммарное содержание флавоноидов выше, нежели у растений, произрастающих в более затененных условиях. Так, максимальное накопление флавоноидов – 3,39% – отмечено в надземной части ортилии однобокой, произрастающей на открытых участках соснового леса в условиях хорошего освещения (ЦП Горячинск-2), минимальное – 2,52% – у растений, произрастающих в условиях глубокого затенения при сомкнутости крон 0,7 в березняке разнотравном (ЦП Верхняя Березовка-2). Прямая зависимость накопления флавоноидных соединений ортилии однобокой от степени освещенности прослеживается во всех исследованных местообитаниях.
Достарыңызбен бөлісу: |