Биологические науки/4. Ресурсоведение и интродукция растений

К.ф.н. Бомбела Т.В., Кроткова О.А.

Пермская государственная фармацевтическая академия, Россия

Изменчивость химических параметров травы очанки коротковолосистой в условиях интродукции

Внедрение новых видов лекарственных растений в научную медицину России и производство препаратов на их основе напрямую зависит от наличия обеспеченной сырьевой базы. Решение данной проблемы возможно путем изучения и освоения запасов дикорастущих видов [7], а также за счет интродукции [3]. При введении растения в культуру следует учитывать биологические особенности интродуцента, климатические, эдафические, биоэкологические, географические и ряд других факторов. Поскольку интродукция проводится с лекарственным растением, особое место следует уделять химическим показателям, учитывая их возможную изменчивость [11].

В настоящее время в народной медицине большой популярностью пользуются растения рода Очанка – Euphrasia L. семейства норичниковые – Scrophulariaceae Juss. для профилактики и лечения заболеваний глаз, сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, верхних дыхательных путей [8]. Виды рода Euphrasia – однолетние, полупаразитные травянистые растения со слабо развитой корневой системой, снабженной корневыми присосками – «гаусториями» [10]. Известно, что только E. brevipila Burnat et Gremli – о. коротковолосистая имеет широкое распространение в Уральском регионе [4], что нашло подтверждение в ходе геоботанических и ресурсоведческих исследований [5, 9]. Это явилось основной причиной выбора данного вида для более глубоких исследований.

При интродукции паразитирующих растений определяющее значение имеет установление доминирующих видов, как наиболее вероятных «растений-хозяев». Анализ фитоценотических связей о. коротковолосистой позволил установить, что Agrostis stolonifera L. – полевица побегообразующая (сем. Poaceae), Trifolium repens L. – клевер ползучий (сем. Fabaceae), Achillea millefolium L. – тысячелистник обыкновенный (сем. Asteraceae) и Prunella vulgaris L. – черноголовка обыкновенная (сем. Lamiaceae) преобладают по встречаемости и проективному покрытию в естественных ценопопуляциях.

Учитывая, что в растительных фитоценозах паразитирующие виды взаимодействуют с «растениями-хозяевами» на биохимическом уровне, а так же имеют общие обменные процессы [1], представляет интерес исследование количественного содержания основных групп биологически активных веществ (БАВ) в траве о. коротковолосистой, выращенной в условиях культуры с целью установления предпочтительного «растения-хозяина».

Исследования проводили в 1998 – 2009 гг. на питомнике лекарственных растений Пермской государственной фармацевтической академии. Для проведения эксперимента в 1998 г. были заложены 16 стационарных площадок размером 1м2  (по 4 повторности на каждого возможного «растения-хозяина»). Площадки расположены на хорошо освещенном месте с умеренным режимом почвенного увлажнения. Почва среднесуглинистая дерново-подзолистая. Исходный материал был представлен корневищными образцами (дернины 10 х 10 см) клевера ползучего, тысячелистника обыкновенного и черноголовки обыкновенной. Все они были взяты из природного местообитания и высажены на однородном почвенном фоне. Полевица побегообразующая выращена из семян АПК «Витус». Семенной материал о. коротковолосистой, собранный в природной ценопопуляции, начиная с 2001 г. высевался «под осень» для прохождения стратификации в естественных условиях. Уход за растениями сводился к регулярной прополке и осуществлялся в течение всего вегетационного периода, полив не производился. Контролем служила природная ценопопуляция о. коротковолосистой, расположенная в разнотравно-бобово-злаковом фитоценозе на территории питомника ПГФА. Образцы для анализа, с опытных и контрольной площадок, собирали в фазу цветения - начало плодоношения.

Оценку химических параметров проводили по содержанию преобладающих групп БАВ: флавоноидов – методом дифференциальной спектрофотометрии, в пересчете на цинарозид [6], иридоидов – фотоэлектроколориметрическим методом по Грегёру и Симхену [12], в пересчете на аукубин; окисляемых веществ – перманганатометрическим методом, в пересчете на танин [2].

Установлено, что в условиях культуры о. коротковолосистая проходит полный жизненный цикл. Интродуцируемый вид на опытных площадках растет и развивается примерно в одни сроки с контрольным образцом.

Анализ изменчивости химических параметров о. коротковолосистой показал зависимость количественного содержания действующих веществ от погодных условий вегетационного сезона. Максимальное количество фенольных соединений и иридоидов накапливается в теплое и сухое лето 2009 года. В июне - августе среднемесячная температура составила 20 - 250С; влажность воздуха – 68%; облачность – 55%, средняя; не более 10-12 дождливых дней в месяц. Образцы о. коротковолосистой, собранные в 2007 году содержат наименьшее количество всех групп БАВ, а в 2006 году их содержание не превышает среднего значения. Вегетационный период 2006 и 2007 гг. характеризовался холодным и коротким летом. В июне - августе среднемесячная температура составила 15 - 170С; влажность воздуха – 73%; облачность – 75%, сильная; 9-20 дождливых дней в месяц. Данные о погодных условия вегетационного сезона 2002 года отсутствуют.

Установлено, что количество действующих веществ и характер их накопления в траве о. коротковолосистой зависит от вида вероятного «растения – хозяина». Содержание БАВ в образцах, собранных на опытных площадках, в разные годы колеблется в пределах – флавоноидов от 2,6 до 5,7%; иридоидов от 0,37 до 0,54%; окисляемых веществ от 5,61 до 7,47% (табл.). Средние значения исследуемых химических параметров представлены на круговой диаграмме (рис.).

Максимальное количество флавоноидов и окисляемых веществ накапливается в траве о. коротковолосистой, выращенной в условиях монокультуры A. millefolium. Содержание флавоноидов по годам варьирует от 4,5 до 9,3%, а окисляемых веществ от 7,14 до 13%. Наибольшее количество иридоидов от 0,62 до 0,88% накапливается при совместном произрастании очанки с вероятным «растением-хозяином» – T. repens. Максимальное количество действующих веществ в 1,5 – 2 раза превышает среднее значение БАВ по годам сбора и в 2 – 3 раза минимальное.

Таблица

Изменчивость химических параметров E. brevipila в природной и интродукционной популяциях

Содержание БАВ, %

Год сбора

Интродукционная популяция

Природная популяция**

Среднее значение

Agrostis stolonifera*

Trifolium repens

Achillea millefolium

Prunella vulgaris

Флавоноиды

2002

5,53 ± 0,15

2,86 ± 0,13

7,97 ± 0,32

3,68 ± 0,14

2,89 ± 0,12

4,59

2006

3,52 ± 0,13

2,41 ± 0,09

5,22 ± 0,21

3,48 ± 0,12

2,39 ± 0,09

3,40

2007

2,23 ±0,07

2,11 ± 0,07

4,51 ± 0,18

2,06 ±0,09

2,09 ± 0,07

2,6

2009

5,9 ± 0,18

4,39 ± 0,17

9,3 ± 41

4,48 ± 0,19

4,36 ± 0,12

5,69

Иридоиды

2002

0,39 ± 0,01

0,77 ± 0,03

0,39 ± 0,01

0,35 ± 0,00

0,43 ±0,01

0,47

2006

0,27 ± 0,01

0,75 ± 0,02

0,45 ±0,01

0,29 ± 0,00

0,33 ±0,01

0,42

2007

0,25 ± 0,00

0,62 ± 0,02

0,37 ±0,00

0,28 ± 0,01

0,35 ±0,00

0,37

2009

0,41 ± 0,01

0,88 ± 0,03

0,65 ± 0,02

0,40 ± 0,01

0,44 ±0,01

0,56

Окисляемые вещества

2002

8,73 ± 0,34

3,61 ± 0,13

13,0 ± 0,54

4,16 ± 0,18

4,07 ± 0,19

6,71

2006

7,91 ± 0,31

4,55 ± 0,16

9,2 ± 0,38

4,98 ± 0,21

5,08 ± 0,23

6,3

2007

6,84 ±0,22

2,55 ± 0,09

7,14 ± 0,26

6,10 ± 0,31

5,42 ± 0,17

5,61

2009

8,11 ±0,32

4,76 ± 0,18

11,3 ± 0,47

6,57 ± 0,33

6,81 ± 0,21

7,51

Примечание: * - монокультура вероятного «растения-хозяина»; ** - разнотравно-злаковый фитоценоз (контроль).

Минимальное содержание флавоноидов (2,11 – 4,39%) и окисляемых веществ (2,55 – 4,76%) найдено в траве о. коротковолосистой, выращенной в условиях монокультуры T. repens, тогда как иридоидов (0,25 – 0,41%) при доминировании A. stolonifera и P. vulgaris. Установлено, что контрольный образец о. коротковолосистой, произрастающий в природной популяции накапливает наименьшее количество действующих веществ (флавоноидов от 2,09 до 4,36%; иридоидов от 0,33 – 0,44%; окисляемых веществ от 4,07 до 6,81%) на протяжении всего эксперимента.

Рисунок. Круговые диаграммы изменчивости химических параметров E. brevipila в природной и интродукционной популяциях. Среднее содержание БАВ, %:              флавоноиды;            окисляемые вещества;            иридоиды.

Интродукционная популяции, представленная A. stolonifera сем. Злаковые, способствует накоплению в о. коротковолосистой фенольных соединений (флавоноиды – 4,3%; окисляемые вещества – 7,89%) в количестве, превышающем среднее значение. Содержание БАВ в сырье о. коротковолосистой, собранном с монокультуры P. vulgaris сем. Астровые, сопоставимо с контрольным образцом, произрастающим в разнотравно-бобово-злаковом фитоценозе и не превышает среднее значение.

Проведенные в течение ряда лет исследования химических параметров позволили установить, что количественное содержание БАВ меняется в зависимости от глубины и характера взаимного влияния паразита и его «хозяина». Высокое содержание иридоидов и максимальное количество фенольных соединений накапливается при совместном произрастании о. коротковолосистой с A. millefolium. Тогда как, доминирование T. repens в популяции приводит к низкому содержанию флавоноидов и окисляемых веществ в сырье и максимальному количеству иридоидов. Наиболее предпочтительными для сбора сырья о. коротковолосистой являются природные ценопопуляции с преобладанием в травостое представителей разнотравья – A. millefolium (сем. Астровые), сем. Бобовые – T. repens; сем. Злаковые - A. stolonifera.

Литература:

1.          Бейлин И.Г. Паразитизм и эпифитотиология // М.: Наука, 1986. 351 с.

2.          Государственная фармакопея СССР. 11-е изд. М.: Медицина, 1987. Вып. 1. Общие методы анализа. 334 с.

3.          Кудрявцева О.В., Вирачева Л.Л. Итоги интродукции некоторых видов рода Rhodiola (Crassulaceae) в Полярно-альпийском ботаническом саду (Кольский полуостров) // Растит. ресурсы. 2006. Т. 42, вып. 4. С. 28 – 34.

4.          Определитель сосудистых растений Урала. М.: Наука, 1994. 525 с.

5.          Петриченко В.М., Сухинина Т.В. Запасы и прогноз ресурсов Euphrasia brevipila Burnat. et Gremli на территории Пермской области // Генетические ресурсы лекарственных и ароматических растений: Сборник науч. тр. междунар. науч. конф. посв. памяти А.И. Шретера. В 2-х томах. М.: ВИЛАР, 2004. Т. 1. С. 60 – 62.

6.          Петриченко В.М., Сухинина Т.В., Фурса Н.С. Спектрофотометрический метод определения содержания флавоноидов в Euphrasia brevipila Burn. et Gremli // Растит. ресурсы. 2002. Т. 38. вып. 2. С. 104 – 109.

7.          Пименова М.Е. Биоморфологическая характеристика и прогнозная оценка сырьевой фитомассы ценопопуляций Conium maculatum L. в Горном Алтае (бассейн р. Маймы) // Растит. ресурсы. 2002. Т. 38. вып. 3. С. 1 – 9.

8.          Растительные ресурсы СССР: Цветковые растения, их химический состав, использование. Семейства Caprifoliaceae – Plantaginaceae. Л.: Наука, 1990. 362 с.

9.          Сухинина Т.В. Структура фитоценозов и синэкологический оптимум очанки коротковолосистой в Пермском крае // Вестник ПГФА. 2007. вып. 2. С. 288 – 291.

10.     Флора СССР / Под ред. Б.К. Шишкина. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1955. Т. XXII. 705 с.

11.     Храмов Е.П., Высочина Г.И. Изменчивость морфологических параметров и содержания флавоноидов в Pentaphylloides fruticosa (L.) O. Schwarz (Rosaceae) в условиях культуры // Химия растительного сырья. 2010. вып. 3. С. 135 – 141.

12.     Gröger D., Simchen P. Zur Kennthis iridoider Pflanzensteffe // Die Pharmazie. 1967. Vol. 22. № 6. S. 315.