WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Вторичные метаболиты представителей семейства boraginaceae juss. в связи с таксономией и биологической активностью

На правах рукописи

ШИНКАРЕНКО Юлия Васильевна

ВТОРИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА BORAGINACEAE JUSS. В СВЯЗИ С ТАКСОНОМИЕЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ

03.00.05 – «Ботаника»

03.00.12 – «Физиология и биохимия растений»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Новосибирск – 2007

Работа выполнена в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН,

г. Новосибирск.

Научный руководитель – доктор биологических наук, с.н.с.

Высочина Галина Ивановна.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Барахтенова Людмила Алексеевна;

доктор биологических наук, с.н.с.

Никифорова Ольга Дмитриевна.

Ведущая организация – Главный ботанический сад РАН, г. Москва.

Защита состоится 19 июня 2007 года в 1330 ч. на заседании диссертационного совета Д 003.581.01 при Центральном сибирском ботаническом саде СО РАН по адресу: ул. Золотодолинская, 101, г. Новосибирск-90, 630090

Факс: (383) 330-19-86

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центрального сибирского ботанического сада.

Автореферат разослан 17 мая 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук

Ершова Э.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На территории Сибири произрастает 92 вида из 28 родов семейства Boraginaceae Juss. Большая часть видового состава принадлежит родам Myosotis L., Lappula Moench и Eritrichium Schrad. ex Gaudin (Овчинникова, Рыбинская, Никифорова, 1997).

Многие представители семейства Boraginaceae, особенно виды рода Myosotis, характеризуются полиморфизмом и широтой ареала, что обусловливает сложность систематики и делает это семейство перспективным объектом для хемотаксономических исследований. Сведения о химическом составе вносят в систематику растений дополнительные материалы о сходстве и различии таксонов, способствуя формированию естественной системы. Наиболее часто для этих целей используют данные о составе флавоноидов (Harborne, 1977; Пименов, Борисова, 1987; Высочина, 2004). Кроме того, исследование химического состава выявляет растения, перспективные для дальнейшего детального химического и фармакологического изучения.

Интерес к фитотерапии, значительно возросший в последние годы, а также необходимость выявления новых источников биологически активных веществ, способствуют исследованию ранее не востребованных объектов. Начальным этапом фитохимических исследований являются скрининговые работы. Они не предполагают детального изучения соединений, выявляя общие закономерности накопления различных групп веществ.

Наиболее подробно изучены алкалоиды и нафтохиноны представителей семейства Boraginaceae (Юнусов, 1974; Старченко, 1985). Данные о соединениях других классов малочисленны. Некоторые виды семейства Boraginaceae применяются в народной медицине. Из сибирских представителей это – Lithospermum officinale L., Cynoglossum officinale L., Echium vulgare L., Pulmonaria mollis Wulfen ex Hornem. и Symphytum officinale L. (Минаева, 1991).

Многие вещества вторичного синтеза обладают антимикробной активностью. Существуют данные о подавлении роста и развития микроорганизмов нафтохинонами, танинами, катехинами, фенолкарбоновыми кислотами, алкалоидами (Щербановский и др., 1972; Макаров, 2002).

Цель работы: изучить возможности применения данных о составе и содержании вторичных метаболитов в таксономии семейства Boraginaceae; выявить среди видов семейства, произрастающих на территории Сибири, потенциальные источники биологически активных веществ.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) на основании морфологических и эколого-географических характеристик представителей семейства Boraginaceae, произрастающих на территории Сибири, определить основные объекты биохимических исследований;

2) изучить фенольные соединения видов рода Myosotis, произрастающих на территории Сибири;

3) на примере видов рода Myosotis изучить индивидуальную, межпопуляционную, видовую и сезонную изменчивость содержания флавоноидов;

4) проанализировать возможности использования полученных данных для уточнения системы рода и выявления родственных отношений изученных видов;

5) провести скрининг на наличие фенольных соединений, сапонинов, алкалоидов и химических элементов в надземной части представителей семейства Boraginaceae, произрастающих на территории Сибири;

6) изучить антимикробное действие на различные виды патогенных и условно-патогенных микроорганизмов in vitro.

Защищаемые положения:

1. Виды семейства Boraginaceae Juss., произрастающие на территории Сибири, содержат комплекс биологически активных веществ, в состав которого входят флавоноиды, фенолкарбоновые кислоты, сапонины, алкалоиды, танины, кумарины. Echium vulgare L., Eritrichium pectinatum (Pall.) DC. и виды секции Alpestres (T.N. Pop.) O. Nikiforova рода Myosotis L. представляют интерес как источники флавоноидов вследствие их высокого содержания.

2. В роде Myosotis состав флавоноидов проявляет слабую видовую специфичность и изменчивость. Более информативны в таксономическом аспекте фенолкарбоновые кислоты, которые являются биохимическими маркерами секционного и подсекционного ранга.

3. Из 17 видов семейства Boraginaceae, обладающих антимикробной активностью в отношении патогенной микрофлоры, Eritrichium subrupestre M. Pop. угнетает наибольшее число видов микроорганизмов.

Научная новизна работы. Впервые исследован состав и содержание флавоноидов и состав фенолкарбоновых кислот 14 видов рода Myosotis и 1 вида рода Strophiostoma Turcz. – S. sparsiflorum (Mikhan ex Pohl) Turcz.; доказано, что состав фенолкарбоновых кислот является таксономическим признаком для рода Myosotis на уровне секций и подсекций.

Впервые проведен скрининг 17 сибирских видов Boraginaceae из родов Lithospermum L., Onosma L., Buglossoides Moench, Echium L., Nonea Medik., Brunnera Stev., Eritrichium Schrad. ex Gaudin, Lappula Moench, Amblynotus (A. DC.) Johnst., Cynoglossum L. и Myosotis L. на наличие основных групп вторичных метаболитов; исследовано содержание 19 макро- и микроэлементов: K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Pb. Впервые изучены антимикробные свойства масляных экстрактов листьев представителей семейства.

Практическая значимость. Выявлены перспективные для дальнейшего исследования объекты. Высокое содержание флавоноидов отмечено для Echium vulgare, Eritrichium pectinatum и видов секции Alpestres рода Myosotis. Обнаружено значительное количество алкалоидов в Amblynotus rupestris (Pall. ex Georgi) M. Pop. и Lappula consanguinea (Fisch. & C.A. Mey.) Guerke. Показана возможность практического применения масляных экстрактов растений семейства Boraginaceae в связи с их антимикробным действием.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на I и II молодёжной конференции «Исследования молодых ботаников Сибири» (Новосибирск, 2001; 2004); Международной научной конференции по систематике высших растений, посвященной 70–летию со дня рождения проф. В.Н. Тихомирова (Москва, 2002); I и V международной научно–практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2002; 2006); XI съезде Русского ботанического общества «Ботанические исследования в азиатской России» (Новосибирск–Барнаул, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы. Содержание диссертации изложено на 159 страницах и проиллюстрировано 32 рисунками и 16 таблицами. Список цитируемой литературы содержит 189 источников, в том числе 41 на иностранных языках.

Глава 1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На основании изучения морфологических и эколого–географических особенностей видов семейства Boraginaceae по литературным данным было отобрано для исследования вторичных метаболитов 17 видов из различных родов и триб. Из них наиболее широко распространены виды: Lithospermum officinale, Onosma simplicissima L., Buglossoides arvensis L., Myosotis palustris L., M. arvensis (L.) Hill, Echium vulgare, Nonea rossica Stev., Eritrichium pectinatum, E. subrupestre, Lappula consanguinea, L. squarrosa (Retz.) Dumort., Cynoglossum officinale; виды, часто встречающиеся на территории Сибири: L. intermedia (Ledeb.) M.Pop., Amblynotus rupestris, M. imitata Serg., M. krylovii Serg., Brunnera sibirica Stev. Приведена морфологическая характеристика 15 исследованных видов секций Myosotis, Sylvaticae и Alpestres рода Myosotis.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследовано 156 образцов 33 видов из 12 родов семейства Boraginaceae. Кроме собственных сборов, использовали материалы, предоставленные сотрудниками лаборатории систематики высших растений и флорогенетики ЦСБС СО РАН. Наиболее подробно исследован состав флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в видах рода Myosotis (122 образца 15 видов).

Изучали наличие вторичных метаболитов, состав и содержание химических элементов и антимикробную активность 17 видов семейства.

Содержание флавоноидов определяли спектрофотометрическими методами (Государственная фармакопея СССР, 1990; Высочина, 1998). Состав флавоноидов и фенолкарбоновых кислот исследовали хроматографией на бумаге FN5 и FN15 (Хроматография, 1986; Высочина, 1998) и методами ВЭЖХ, УФ-спектроскопии и масс-спектрометрии (МСД). Наличие катехинов, кумаринов, алкалоидов, сапонинов и карденолидов устанавливали общепринятыми методами.

Определение химических элементов проводили методом рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения (РФА СИ) на станции элементного анализа в Институте ядерной физики СО РАН.

Антимикробную активность масляных экстрактов исследовали по методике, приведенной Г.И. Высочиной с соавторами (2003).

При определении таксономического значения фенолкарбоновых кислот использовали методы парных коэффициентов сходства и полигональных фигур (Ellison et all., 1962). Статистическую обработку количественных показателей осуществляли по Г.Н. Зайцеву  (1984) и С.А. Мамаеву (1973).

Глава 3. ВТОРИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ

СЕМЕЙСТВА BORAGINACEAE

Первая часть главы посвящена роли вторичных метаболитов в таксономии, вторая представляет собой обзор литературы о веществах вторичного биосинтеза представителей семейства Boraginaceae, произрастающих в Сибири.

Характерным признаком семейства Boraginaceae является наличие алкалоидов, что обусловливает применение некоторых видов в народной медицине (Полезные растения Западной Сибири…, 1972).

Наиболее исследованными фенольными соединениями семейства Boraginaceae являются нафтохиноны. Показано, что наличие нафтохинонов, их количество и качественный состав могут служить диагностическими признаками при характеристике родов, секций и видов (Старченко, 1980, 1985).

Флавоноиды, обнаруженные в растениях семейства, являются гликозидами кверцетина, кемпферола и изорамнетина (Бандюкова, Аванесов, 1971; Delorme, Jay, Ferry, 1977).

Наличие фенолкарбоновых кислот установлено для 9 сибирских видов семейства (Растительные ресурсы СССР..., 1990). Отмечают различия в качественном составе фенолкарбоновых кислот для различных родов и видов (Старченко, 1985).

Глава 4. ФЕНОЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ КАК БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ БОРЕАЛЬНЫХ ВИДОВ РОДА MYOSOTIS L.

4.1. Содержание флавоноидов в представителях рода Myosotis L.

Cодержание флавоноидов изучено в листьях 15 видов рода Myosotis. Оно варьировало в пределах от 0,6 до 7,4 %. Наибольшее количество отмечено у видов секции Alpestres, особенно у M.°asiatica – 7,4 %. Вариабельность содержания флавоноидов в пределах одной ценопопуляции средняя для M. arvensis (V=16,0 %) и низкая для M. caespitosa (V=7,2 %).

Сезонная динамика накопления флавоноидов в вегетативных органах M. krylovii характеризуется наличием двух максимумов: первый приходится на фазу массового цветения (2,7 %), второй – на фазу плодоношения (2,5 %). Растения, собранные в период массового цветения, можно использовать как флавоноидоносное сырье. Cезонная изменчивость содержания флавоноидов низкая (V=11,4 %). Это свидетельствует о стабильности данного признака и возможности сравнения образцов, собранных в разные фазы развития растений.

Содержание флавоноидов в образцах M. krylovii из различных регионов отличается средней вариабельностью (V=16,0 %), а в образцах M. imitata и M. austrobaicalensis – очень высокой (V=45,2 и V=46,9 % соответственно).

4.2. Возможности применения данных о составе фенольных соединений в таксономии рода Myosotis L.

Рассмотрен состав флавоноидов видов рода Myosotis и вида родственного рода Strophiostoma – S. sparsiflorum.

На основании данных высокоэффективной жидкостной хроматографии, УФ-спектроскопии и масс-спектрометрии установлено, что обнаруженные компоненты являются гликозидами флавонолов – кверцетина и кемпферола.

Флавоноидные профили исследованных нами видов рода Myosotis характеризуются значительным сходством. На хроматограммах обнаружено 7 флавоноловых компонентов (рис. 1).

Рис. 1. Схема расположения флавоноловых гликозидов на хроматограммах экстрактов листьев видов Myosotis L.

Примечание: желтый, желто-зеленый; Rf1 – в системе изопропиловый спирт– муравьиная кислота – вода (2:5:5); Rf2 – в системе бутанол – уксусная кислота –вода (40:12:28).

Гликозиды Ф1, Ф3 и Ф4 присутствуют во всех исследованных образцах. В большинстве видов секции Sylvaticae, за исключением M. austrobaicalensis и M. sajanensis, присутствует компонент Ф6. В видах секции Alpestres M. imitata, M. baicalensis, M.°popovii, M. asiatica и M. austrosibirica найден гликозид Ф7. Флавоноидный состав видов секции Myosotis – M. palustris и M. caespitosa – оказался более сходен с видами других секций, чем между собой. Профиль Strophiostoma sparsiflorum не отличается от профилей видов рода Myosotis (табл. 1).

Таблица 1.

Флавоноловые гликозиды видов рода Myosotis и Strophiostoma sparsiflorum

Вид Ф1 Ф2 Ф3 Ф4 Ф5 Ф6 Ф7
1. Myosotis palustris + + + + о + о
2. M. caespitosa + + + + + + о
3. M. krylovii + + + + + о о
4.

M. sylvatica

+ + + + + о +
5. M. sachalinensis + + + + о о о
6. M. arvensis + + + + + о о
7. M. austrobaicalensis + + + + + + о
8. M. sajanensis + + + + о + о
9. M. decumbens + о + + + о о
10. M. asiatica + + + + + + о
11. M. austrosibirica + + + + о + +
12. M. imitata + + + + о + +
13. M. popovii + + + + о + +
14. M. baicalensis + + + + о + +
15. Strophiostoma sparsiflorum + + + + о + о

Примечание: + - наличие компонента, о - отсутствие компонента.

Нами установлено, что компонентный состав флавоноидов у видов рода Myosotis беден, чёткая специфичность для видов и секций рода по этому признаку отсутствует. Полученные данные о составе флавоноидов свидетельствуют о близости изученных видов по этому признаку и подтверждают точку зрения О.Д. Никифоровой (2003) о сравнительно недавней дифференциации рода Myosotis.

Методами ВЭЖХ и МСД хроматографии в экстрактах двух видов рода Myosotis нами установлено наличие хлорогеновой и кофейной кислот (рис. 2).

 ВЭЖХ этанольного экстракта листьев Myosotis krylovii. А –-9

Рис. 2. ВЭЖХ этанольного экстракта листьев Myosotis krylovii.

А – хлорогеновая кислота, В – кофейная кислота.

Время выхода, УФ и масс-спектры для пика 16,13 соответствуют хлорогеновой кислоте (м. в. 351,1 m/z, max=246 и 326 нм), а для пика 16,6 – кофейной кислоте (м. в. 179,1 m/z, max=244 и 324 нм).

На двумерных хроматограммах помимо флавонолов обнаружено 11 компонентов с фиолетовой и голубой флуоресценцией в УФ-свете, которые определили как фенолкарбоновые кислоты (рис. 3). Вещества К1 и К2 найдены во всех изученных видах. Виды секций Myosotis и Sylvaticae, за исключением M. sajanensis, характеризует наличие К4 и К6. Только в двух видах секции Sylvaticae – M. arvensis и M. decumbens – не обнаружен К3, компонент К7 встречается только у видов данной секции – M. arvensis, M. decumbens и M. sylvatica. Во всех видах секции Alpestres присутствует К8. Изученные виды данной секции принадлежат к сериям Alpestres и Imitatae и отличаются друг от друга компонентом К5 в видах серии Imitatae (табл. 2).

Рис. 3. Схема расположения фенолкарбоновых кислот на хроматограммах экстрактов листьев видов Myosotis L.

Примечание: фиолетовый, голубой, бирюзовый; Rf1 – в системе изопропиловый спирт – муравьиная кислота – вода (2:5:5); Rf2 – в системе бутанол – уксусная кислота – вода (40:12:28).

Для получения сведений о сходстве и различии таксонов применяют парные коэффициенты сходства (ПС). Это соотношение общих компонентов на хроматограммах двух образцов к сумме компонентов. ПС вида для самого себя – 100 %. При сравнении более 10 объектов применяют графическое выражение полученных данных – «полигональные диаграммы», которые сравнивают по форме и площади.

На основании полученных нами данных установлено, что виды подсекции Sylvaticae секции Sylvaticae – M.krylovii, M. austrobaicalensis, M. sachalinensis и M. sylvatica, в особенности первые два, наиболее сходны. M. sylvatica более обособлен (рис. 4). Два вида из этой подсекции – M. sajanensis и M. arvensis хорошо отличаются от остальных.

Таблица 2.

Фенолкарбоновые кислоты видов рода Myosotis и Strophiostoma sparsiflorum

Вид К1 К2 К3 К4 К5 К6 К7 К8 К9 К10 К11
1. Myosotis palustris + + о + о + о + о о о
2. M. caespitosa + + о + о + о о + о о
3. M. krylovii + + + + + + о + о о о
4. M. sylvatica + + + + + + + + + о +
5. M. sachalinensis + + + + + + о о о о о
6. M. arvensis + + о + о + + о о о о
7. M. austrobaicalensis + + + + о + о + о о о
8. M. sajanensis + + + о + о о + о о +
9. M. decumbens + + о + + + + + о + +
10. M. asiatica + + + о о о о + о о о
11. M. austrosibirica + + + о о + о + о о о
12. M. imitata + + + + + + о + о + +
13. M. popovii + + о + + о о + + о о
14. M. baicalensis + + + о + о о + + о о
15. Strophiostoma sparsiflorum + + о + + + о о + о о

Примечание: + - наличие компонента, о - отсутствие компонента.

Виды секции Alpestrеs проявляют значительное сходство между собой (рис. 5). Особенно сходны диаграммы M. asiatica и M. austrosibirica из серии Alpestrеs.

Среди всех исследованных видов наибольшую индивидуальность проявили M. sajanensis и M. popovii.

Форма диаграммы S. sparsiflorum наиболее близка к Myosotis arvensis. Оба вида являются однолетними травянистыми растениям.

Рис. 4. Полигональные фигуры профилей фенолкарбоновых кислот экстрактов листьев видов рода Myosotis секции Sylvaticae.

Рис. 5. Полигональные фигуры профилей фенолкарбоновых кислот экстрактов листьев видов рода Myosotis секции Alpestrеs.

Таким образом, состав фенолкарбоновых кислот для рода Myosotis является таксономическим признаком секционного и подсекционного ранга.

4.3. Фенольные соединения представителей различных родов семейства Boraginaceae

Для выявления таксономической значимости флавоноидов и фенолкарбоновых кислот изучали состав этих соединений в листьях 13 видов растений из триб Lithospermeae, Echieae, Anchuseae, Eritrichieae, Cynoglosseae.

Флавоноидные профили видов различных триб и родов семейства Boraginaceae значительно различаются как между собой, так и с видами рода Myosotis.

Фенолкарбоновые кислоты К1 и К2, присутствующие во всех видах трибы Myosotidae, встречаются у представителей трибы Lithospermeae и у Cynoglossum officinale; вероятно, они являются таксономическими маркерами на уровне триб.

Глава 5. ВТОРИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ И ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА BORAGINACEAE JUSS.

5.1. Вторичные метаболиты некоторых видов семейства Boraginaceae

Исследовали состав вторичных метаболитов в листьях 17 видов из различных триб и родов семейства. Во всех исследованных нами видах обнаружены сапонины, флавоноиды и фенолкарбоновые кислоты. Наличие алкалоидов отмечено в 11, а кумаринов в 10 образцах. Сердечные гликозиды в изученных видах не найдены.

Ранее сапонины были выявлены у Myosotis arvensis и Nonea rossica (Алимбаева и др., 1972; Алания и др., 1976). Наибольшая концентрация сапонинов обнаружена нами в Amblynotus rupestris и Cynoglossum officinale (табл. 3).

Согласно литературным данным, алкалоидоносными признаны такие виды как Lappula intermedia, L. squarrosa, Cynoglossum officinale, Echium vulgare (Манько, 1959, 1968; Манько, Васильков, 1968). Изученные нами образцы Lappula consanguinea и Amblynotus rupestris содержат больше алкалоидов по сравнению с вышеуказанными видами.

Таблица 3.

Вторичные метаболиты в листьях представителей семейства Boraginaceae

Вид Сапонины Алкалоиды Танины Катехины Кумарины
1 Lithospermum officinale ++ + ++ сл. +
2 Buglossoides arvensis + + сл. ++
3 Onosma simplicissima + + + сл.
4 Myosotis palustris ++ +++ сл. +
5 M. arvensis ++ +++ сл. ++
6 M. imitata ++ + ++
7 M. krylovii + ++
8 Echium vulgare ++ + + +
9 Nonea rossica ++ + +++
10 Brunnera sibirica ++ + + сл.
11 Lappula consanguinea + ++ + сл. ++
12 L. squarrosa ++ + ++ сл.
13 L. intermedia ++ + ++ сл. ++
14 Eritrichium subrupestre + + +++
15 E. pectinatum ++ ++ ++
16 Amblynotus rupestris +++ ++ ++ сл. ++++
17 Cynoglossum officinale +++ ++ сл.

Примечание: – - отсутствие реакции, + - низкое содержание, ++ - среднее, +++ - высокое.

В литературе встречаются сведения о наличии дубильных веществ в надземной части Lithospermum officinale и Cynoglossum officinale (Лапынина, 1957; Каррыев, 1979; Aufmkolk, 1984). По нашим данным Myosotis palustris, M. arvensis и Nonea rossica содержат больше танинов по сравнению с вышеуказанными видами. Катехины обнаружены в следовых количествах в листьях 11 видов.

Максимальное количество кумаринов найдено в Amblynotus rupestris и Eritrichium subrupestre. Значительно меньше кумаринов у Buglossoides arvensis, Myosotis arvensis, Lappula consanguinea, L. intermedia и Eritrichium pectinatum.

5.2. Флавоноиды видов семейства Boraginaceae

Наиболее высоким содержанием флавоноидов характеризуются Eritrichium pectinatum (4,1 %) и Echium vulgare (3,9 %). Минимальные показатели принадлежат представителям трибы Eritrichieae – Lappula intermedia (0,8 %) и Amblynotus rupestris (1,5 %); остальные виды содержали от 2,0 % до 3,0 % флавоноидов.

Состав агликонов флавоноидов этанольных экстрактов листьев определяли методами хроматографии на бумаге и ВЭЖХ. У всех видов, за исключением Eritrichium subrupestre, обнаружены кверцетин и кемпферол (рис. 6). В большинстве образцов кверцетин был преобладающим компонентом. Он доминировал у 10 исследованных видов: Lithospermum officinale, Buglossoides arvensis, Brunnera sibirica, Eritrichium pectinatum, Lappula consanguinea, Amblynotus rupestris, Cynoglossum officinale, Myosotis palustris, M imitata, M. krylovii.

 ВЭЖХ агликонов флавоноидов, обнаруженных в гидролизатах экстрактов-31

Рис. 6. ВЭЖХ агликонов флавоноидов, обнаруженных в гидролизатах экстрактов листьев Lithospermum officinale.

Примечание: Qu – кверцетин, Km – кемпферол.

У Nonea rossica, Myosotis arvensis, Onosma simplicissima кемпферола оказалось значительно больше, чем кверцетина. В образце Eritrichium  subrupestre обнаружен только кемпферол. Почти равное количество кверцетина и кемпферола содержат Echium vulgare, Lappula squarrosa и L. intermedia.

5.3. Состав макро- и микроэлементов видов семейства Boraginaceae

Состав химических элементов в листьях представителей Boraginaceae изучали методом рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения (РФА СИ).

Наибольшее количество калия (К) содержится у Myosotis imitata и Cynoglossum officinale, а наименьшее – у Lappula intermedia. Максимум для кальция (Са) отмечен у Lithospermum officinale. Содержание железа (Fe) варьировало от 145 мкг/г (Buglossoides arvensis) до 1450 мкг/г (Amblynotus rupestris). Для Amblynotus rupestris отмечено также высокое содержание титана (Ti), ванадия (V), циркония (Zr) и кобальта (Co). Наибольшее количество никеля (Ni) – около 11 мкг/г – выявлено для Cynoglossum officinale и Myosotis krylovii. Максимальное количество меди (Cu) обнаружено у Echium vulgare – 7,4 мкг/г. У Onosma simplicissima обнаружено высокое содержание иттрия (Y), стронция (Sr) и рубидия (Rb). Бром (Br) в большом количестве присутствует у Brunnera sibirica. Содержание молибдена (Mo) превышало 2 мкг/г для трех видов: Echium vulgare, Cynoglossum officinale и Myosotis palustris. Количество свинца (Pb) и цинка (Zn) у Myosotis krylovii в 2 раза превышало содержание их в других образцах. Более 100 мкг/г марганца (Mn) обнаружено в листьях 4 видов: Cynoglossum officinale, Myosotis palustris, Lappula consanguinea и Eritrichium pectinatum. Мышьяк (As) содержится у 9, хром (Cr) – у 6 изученных видов семейства Boraginaceae.

Многие химические элементы в растениях взаимосвязаны (Битюцкий, 1999). Нами подтверждено наличие сходных тенденций накопления K и Rb. Зависимость содержания Cu и Zn, а также K и Ca имела обратный характер.

Обнаруженные в составе сырья As, Zn, Cu и Pb не представляют опасности для здоровья человека, так как их содержание не превышает ПДК для чая.

В большинстве изученных видов семейства Boraginaceae, характеризующихся большим количеством сапонинов, содержание Mo оказалось выше среднего значения. Виды семейства, содержащие алкалоиды, характеризуются высокой концентрацией Сu, Zn и Co (см. 5.1.).

5.4. Связь окраски цветков Myosotis krylovii с фенольными соединениями и элементным составом

Растения M. krylovii в одних и тех же условиях произрастания имеют различную окраску венчика: белую, голубую различной интенсивности или светло-розовую. Наши исследования показали, что качественный состав флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в белых и голубых цветках M. krylovii идентичен. В голубых цветках содержится в три и более раз больше Y, Rb и As, чем в белых; меньшие различия в содержании Ti, Pb, Co, Ni, Mo и Fe.

Глава 6. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА BORAGINACEAE JUSS.

6.1. Возможности применения представителей семейства в хозяйственной деятельности

Приведены литературные данные, касающиеся применения представителей семейства Boraginaceae в качестве пищевых, медоносных, декоративных, технических и лекарственных растений. Среди видов семейства нет растений, применяющихся в официальной медицине. Несколько видов известны как лекарственные в народной медицине – Lithospermum officinale, Cynoglossum officinale, Echium vulgare, Pulmonaria mollis и Symphytum officinale (Минаева, 1991).

6.2. Изучение антибактериальных свойств некоторых видов семейства Boraginaceae

Изучено антибактериальное действие масляных экстрактов листьев некоторых представителей семейства Boraginaceae на культуры 8 видов патогенных и условно-патогенных микроорганизмов: Candida albicans, Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Enterobacter cloacae, Pseudomonas aeruginosa, Shigella sonnei (табл. 4).

Таблица 4.

Антибактериальная активность масляных экстрактов листьев некоторых видов семейства Boraginaceae

Вид Candida albicans Staphylococcus aureus Streptococcus faecalis Escherichia coli Klebsiella pneumonia Enterobacter cloacae Pseudomonas aeruginosa Shigella sonnei всего*
Lithospermum officinale + + + 3
Buglossoides arvensis + + + + + 5
Onosma simplicissima + + + + 4
Myosotis palustris + + + + 4
M. arvensis + + + + + 5
M. imitata + + + + 4
M. krylovii + 1
Echium vulgare + + + + 4
Nonea rossica + + + + 4
Brunnera sibirica + + + 3
Lappula consanguinea + + + + 4
L. squarrosa + + + + 4
L. intermedia + + + + + 5
Eritrichium subrupestre + + + + + + 6
E. pectinatum + + + 3
Amblynotus rupestris + + 2
Cynoglossum officinale + + + 3
всего видов** 6 6 9 9 11 7 3 13

Примечание: * - всего микроорганизмов, развитие которых подавляется видом семейства Boraginaceae, ** – всего растений семейства, подавляющих активность данного микроорганизма.

Антибактериальную активность проявляют все исследованные представители семейства. Наиболее восприимчивы к действию масляных экстрактов энтеробактерии – Enterobacter cloacae и Shigella sonnei, их активность подавляют 11 и 13 видов соответственно. Все исследованные виды рода Lappula угнетают развитие Streptococcus faecalis, Escherichia coli, Enterobacter cloacae и Klebsiella pneumonia. На грамположительные бактерии (St. aureus и Str. faecalis) оказывают влияние Myosotis arvensis и Nonea rossica.

Buglossoides arvensis, Lappula consanguinea, L. squarrosa и L. intermedia подавляют развитие всех исследованных микроорганизмов, вызывающих патологии дыхательной, мочевыделительной и кровеносной систем. Виды Boraginaceae, подавляющие развитие Pseudomonas aeruginosa – Myosotis palustris и Onosma simplicissima, содержат среднее количество сапонинов и высокую концентрацию молибдена.

Eritrichium subrupestre характеризуется наиболее широким спектром действия на исследованные микроорганизмы. Он подавляет активность 6 из 8 видов микроорганизмов, в том числе Candida albicans и Ps. aeruginosa.

ВЫВОДЫ

1. Проведено сравнительное изучение состава вторичных метаболитов 17 видов семейства Boraginaceae, произрастающих на территории Сибири. Растения всех исследованных видов содержат сапонины, флавоноиды и фенолкарбоновые кислоты. Наиболее высокая концентрация сапонинов обнаружена в листьях Amblynotus rupestris и Cynoglossum officinale, танинов – в Myosotis palustris, M. arvensis и Nonea rossica, кумаринов – в A. rupestris и E. subrupestre.

2. Изучены состав и содержание флавоноидов в 15 видах рода Myosotis. Наибольшее содержание флавоноидов отмечено для Echium vulgare (3,9 %), Eritrichium pectinatum (4,1 %) и видов секции Alpestres рода Myosotis (до 7,4 % в M. asiatica).

3. Сезонная динамика накопления флавоноидов в вегетативных органах Myosotis krylovii характеризуется наличием двух максимумов: в фазу массового цветения (2,7 %) и в фазу плодоношения (2,5 %). Как флавоноидоносное сырье следует использовать растения, собранные в период массового цветения. Cезонная изменчивость содержания флавоноидов низкая, что свидетельствует о корректности сравнения растений разных фаз развития.

4. Содержание флавоноидов в образцах видов рода Myosotis из различных регионов характеризуется достаточно высокой вариабельностью. Вариабельность содержания флавоноидов в пределах одной ценопопуляции низкая или средняя.

5. Качественный состав флавоноловых гликозидов у видов рода Myosotis характеризуется значительным сходством, что затрудняет их применение как таксономических маркеров.

6. Состав фенолкарбоновых кислот является для рода Myosotis таксономическим признаком на уровне секций и подсекций. Наиболее сходны между собой виды подсекции Sylvaticae секции Sylvaticae. Myosotis krylovii и M. austrobaicalensis наиболее близки, а M. sylvatica обособлен от видов этой группы. Виды Strophiostoma sparsiflorum и Myosotis arvensis по составу фенолкарбоновых кислот сходны.

7. Виды семейства Boraginaceae, содержащие алкалоиды, характеризуются наличием больших количеств Cu, Zn или Co. Образцы Lappula consanguinea и Amblynotus rupestris содержат больше алкалоидов по сравнению с признанными алкалоидоносами L. intermedia, Cynoglossum officinale, Echium vulgare и L. squarrosa.

8. Все исследованные нами виды семейства Boraginaceae обладают антимикробной активностью. Наиболее широким спектром действия на протестированные микроорганизмы обладает Eritrichium subrupestre.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шинкаренко Ю.В. Изменчивость состава и содержания флавоноидов в некоторых видах рода Myosotis L. секции Sylvaticae // Исследования молодых ботаников Сибири / Тезисы докладов I молодежной конференции (Новосибирск, 20-22 февраля 2001 г.). Новосибирск, 2001. С. 95.

2. Шинкаренко Ю.В. О возможности применения состава и содержания флавоноидов в систематике рода Myosotis L. (Boraginaceae Juss.) // Международная научная конференция по систематике высших растений, к 70-летию со дня рождения проф. В.Н. Тихомирова / Тезисы докладов конференции (Москва, 28-31 января 2002 г.). М., 2002. С. 121–122.

3. Шинкаренко Ю.В. О необходимости привлечения химических признаков для систематики сибирских видов рода Myosotis L. (семейство Boraginaceae Juss.) // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии / Тезисы докладов I международной научно-практической конференции (26-28 ноября 2002 г., Барнаул). Барнаул, 2002. С. 46.

4. Шинкаренко Ю.В. Состав и содержание флавоноидов в видах рода Myosotis L. (Boraginaceae Juss.) из различных мест произрастания // Сибирский экологический журнал. 2003. T.10. № 1. С. 79–84.

5. Шинкаренко Ю.В. Флавоноиды сибирских видов родов Myosotis L. и Lappula Moench (семейство Boraginaceae Juss.) как таксоноспецифичные признаки // Ботанические исследования в азиатской России / Материалы XI Съезда Русского ботанического общества (Новосибирск – Барнаул, 18-22 августа 2003 г.). Барнаул, 2003. Т. 3. С. 64–65.

6. Шинкаренко Ю.В. Применение состава фенолкарбоновых кислот в хемосистематике рода Myosotis L. (Boraginaceae Juss.) // Исследования молодых ботаников Сибири / Тезисы докладов II молодежной конференции (Новосибирск, 24-26 февраля 2004 г.). Новосибирск, 2004. С. 80–81.

7. Шинкаренко Ю.В., Якимова Ю.Л. Изучение антибактериальных свойств некоторых видов семейства Boraginaceae Juss. // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии / Материалы V международной научно-практической конференции (Барнаул, 21-23 ноября 2006 г.). Барнаул, 2006. С. 321-324.

8. Шинкаренко Ю.В., Высочина Г.И. Оценка видового сходства в роде Myosotis L. (Boraginaceae Juss.) на примере полифенольных кислот // Сибирский ботанический вестник. 2006. Т. 1. № 1. С. 99-104. www.journal.csbg.ru



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.