Фенольные соединения видов рода Allium L. флоры Северного Причерноморья

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 582.573.16:547.631.4(477.7)

Фенольные соединения видов рода Allium L. флоры Северного Причерноморья

Левон В.Ф.,

Булах П.Е.,

Марценюк И.М.

Приведены результаты сравнительного исследования фенольных соединений луков флоры Северного Причерноморья в естественных местообитаниях и условиях культуры. Показано различие в содержании исследуемых веществ в онтогенезе растений.

Биохимические исследования занимают важное место в комплексном изучении полезных растений природной флоры. Они позволяют прогнозировать рациональные пути использования растительных ресурсов. На всех этапах, начиная с предварительного определения наличия тех или иных биологически активных веществ и заканчивая изучением их метаболизма в растениях, биохимия даёт обоснование для наиболее эффективного использования видов природной флоры.

Важными задачами биохимических исследований в интродукции растений являются выявление закономерностей метаболизма и накопления веществ вторичного обмена у перспективных полезных растений в природе и при переселении их в культуру [6,12,15]. Их решению во многом способствует интродукция растений родовыми комплексами. В настоящее время метод родовых (филогенетических) комплексов является одним из основных в интродукционной работе и противопоставляется бессистемной хаотической интродукции. Сущность метода состоит в мобилизации как можно большего количества видов определенного рода и сравнительном изучении их приспособительных возможностей в новых условиях. К наиболее существенным преимуществам метода родовых комплексов относится возможность проведения сравнительного анализа однородного интродукционного материала в одинаковых условиях и отбора лучших из них по интересующим интродуктора признакам.

Большой интерес с точки зрения использования в сельском хозяйстве и медицине представляют виды рода Allium. Луки - древнейшая и широко распространённая культура. Издавна виды этого рода использовались в народной медицине как бактерицидное средство для лечения многих заболеваний, а также как пищевые растения. К сожалению, применение находит лишь незначительная часть видов большого рода. Однако, опыт использования дикорастущих видов, а также многочисленные литературные источники свидетельствуют, что многие виды луков природной флоры по ряду показателей не уступают, а по некоторым и превосходят культурные виды. фенольный флора онтогенез

Многие луки природной флоры относятся к диким сородичам культурных растений [5] и имеют пищевое значение. Некоторые из них представляют интерес для селекции лука репчатого как жаро- и засухоустойчивые, нетребовательные к почве, устойчивые к вредителям и болезням растения. Выявленный в дикорастущих видах широкий спектр соединений вторичного метаболизма позволяет рассматривать луки как источник сырья для фармацевтической промышленности. В связи с этим следует отметить значительное содержание фенольных соединений и стероидных сапонинов. Некоторые виды имеют техническое значение (как источники клеящих веществ и красителей) и являются хорошими медоносами. Нельзя не отметить и декоративные качества отдельных видов, к которым проявляют повышенный интерес зарубежные цветоводческие фирмы. Интродукция дикорастущих луков имеет также большое значение для сохранения генофонда эндемичных, редких и исчезающих видов.

Задачей нашей работы являлось сравнительное изучение фенольных соединений в луках флоры Северного Причерноморья. Эти соединения относятся к веществам вторичного происхождения, многие из которых определяют ценность пищевых и лекарственных растений. Помимо этого вещества фенольной природы рассматриваются как экологические маркеры растений и участвуют в приспособительных реакциях организма [11,12]. Известно, что фенольный комплекс растений в значительной степени отражает эколого-исторические особенности формирования видов [6,12]. Часто, в силу эколого-генетических особенностей у полезных растений в условиях культуры образуется значительно большее количество тех или иных биологически активных веществ. Поэтому сравнительный биохимический анализ луков Северного Причерноморья в природе и культуре представляет значительный интерес.

Фенольный комплекс биологически активных соединений в растениях представляет интерес с точки зрения тех функций, которые он выполняет. Эти соединения участвуют в процессах дыхания, роста и развития растений, выполняют защитную функцию, определяют естественную окраску различных органов, имеют большое значение в аллелопатии растений [3,9]. Одной из наиболее распространённых в природе групп фенольных соединений являются флавоноиды. Образовывать такие соединения способны, в основном, высшие растения [11]. Флавоноиды - неоднородная группа кислородсодержащих гетероциклических соединений. По степени окисленности выделяются следующие группы флавоноидных веществ: катехины, лейкоантоцианы, флавононы, дигидрофлавонолы, флавоны, флавонолы, халконы, ауроны, антоцианы, изофлавоноиды, бифлавоноиды [8]. Этот неполный перечень структурных классов флавоноидов свидетельствует об их большом разнообразии. Полифункциональность флавоноидов, зависимость их превращений от жизненного состояния растений и условий их произрастания позволяют полагать, что эти соединения могут влиять на онтогенетические ритмы организма в изменяющихся условиях внешней среды [12]. Поэтому при биохимическом исследовании видов рода Allium мы обращали внимание на динамику изменений содержания флавоноидов (в луковицах и листьях) в онтогенезе растений.

Для количественного определения флавоноидов была использована методика [1], основанная на их способности образовывать окрашенный комплекс со спиртовым раствором хлорида алюминия, который вызывает батохромный сдвиг длинноволновой полосы поглощения и при этом дает основной максимум поглощения с длиной волны 400 нм.

Для количественного определения фенолов была использована методика [10], основанная на окислении реактива Фолина-Чокольте, содержащего вольфрамат натрия и фосфомолибдат натрия с образованием голубого комплекса, имеющего максимум поглощения при длине волны 730 нм, интенсивность окраски которого оценивается фотоэлектроколориметрическим методом.

Результаты исследований содержания фенольных соединений в видах рода Allium флоры Северного Причерноморья приведены в таблице 1. Анализ полученных результатов показывает, что по суммарному содержанию фенолов выделяются следующие виды: Allium scorodoprasum L., A. rotundum L. и A. sphaerocephalon L. У всех интродуцированных видов содержание фенольных соединений ниже по сравнению с природными условиями. В надземной части растений уровень накопления этих соединений оказался значительно выше, чем в луковицах. Сезонные изменения суммы фенолов в исследуемых видах подчиняются общей закономерности: в надземной и подземной частях растений максимальное их содержание отмечено в фазе бутонизации, минимальное - в фазе цветения. Сезонные колебания суммы фенольных соединений в листьях выражены сильнее, чем в луковицах. Анализ литературных данных о накоплении фенолов в течение вегетационного периода у травянистых растений свидетельствуют об отсутствии единого мнения по этому вопросу. Большинство исследователей указывают на максимальное накопление фенолов в фазе бутонизации [2,12,13], что согласуется с полученными нами данными. Некоторые авторы отмечают преимущественное накопление фенольных соединений в фазе цветения [4,16].

Результаты исследований суммарного содержания флавоноидов приведены в таблице 2. Анализ полученных данных показывает, что по количественному содержанию флавоноидов выделяются Allium scorodoprasum, A. rotundum и A. waldsteinii. В условиях культуры отмечено снижение содержания этих веществ. Сезонные изменения суммы флавоноидов и их распределение по органам растений подчиняются той же закономерности, которая характерна и для накопления фенольных соединений в луках.

Идентификация флавоноидного состава луков флоры Северного Причерноморья (использованы качественные реакции) показала преимущественное содержание в них флавонов. Это относительно стабильные вещества, которые могут быть использованы в хемотаксономии растений [7,17]. Флавоны - очень распространённая в растениях группа веществ [8], в отличие от других флавоноидов они часто образуют гликозиды - соединения, характерные для видов рода Allium.

В связи с тем, что виды рода Allium являются перспективным источником аскорбиновой кислоты [6], большой интерес с практической точки зрения представляет синергизм её действия и флавоноидов. Обычно лекарственную и пищевую ценность видов определяет содержание в них этих соединений. Синергизм обусловлен защитной функцией флавоноидов, препятствующих окислению аскорбиновой кислоты. В растениях часто наблюдается прямая корреляция между накоплением аскорбиновой кислоты и флавоноидов и обратная - между накоплением этих соединений и активностью аскорбатоксидазы [6,14].

Результаты наших исследований и анализ литературных данных позволяют сделать вывод о перспективе использования данных о накоплении веществ фенольной природы с целью прогнозирования интродукционной способности растений. По данным М. Лукнера [11], эти вещества являются резервуаром химического потенциала, который может быть использован в дальнейшем развитии организма. У исследованных нами видов отмечается большая изменчивость содержания фенольных соединений. Установлено, что виды рода Allium значительно отличаются содержанием фенолов и приспособление к новым условиям существования сопровождается снижением их количества и увеличением размеров растений. Эти данные, а также результаты других исследований, характеризующих высокую лабильность фенольных соединений [12], свидетельствуют об их приспособительной функции. Таким образом, вещества фенольной природы, содержание которых постоянно варьирует в зависимости от соответствия окружающей среды требованиям организма, позволяют растению максимально приспособиться к условиям обитания, как в пределах, так и за пределами ареала.

Следовательно, виды, являющиеся источником фенольных соединений, можно считать перспективными для интродукции. Из изученных нами видов к таковым относятся Allium scorodoprasum, A. rotundum, A. spharaerocephalon, и A. waldsteinii. Разумеется, подобный биохимический прогноз целесообразно использовать совместно с другими методами прогнозирования интродукционных способностей растений.

Таблица 1. Динамика содержания фенольных соединений в исследованных видах рода Allium (% на сухой вес)

Таблица 2. Динамика содержания флавоноидов в исследованных видах рода Allium (мг/г на сухой вес)

Литература

1. Андреева В.Ю., Калинкина Г.И. Разработка методики количественного определения флавоноидов в манжетке обыкновенной Alchemilla vulgaris L.S.L. // Химия растительного сырья. - 2000. - №1. - С. 85-88.

2. Балтабаева Г.Р. Содержание флавоноидных соединений в цитварной полыни // Тез. II Всесоюз. Симпоз. по фенольным соединениям. - Алма-Ата: Наука, 1970. - С. 109-110.

3. Блажен, А.С., Шутый Л.П. Фенольные соединения растительного происхождения. М.: Мир, 1977. - 239 с.

4. Боброва А.Д. Динамика содержания катехинов в надземных органах горца Т. Панютина в процессе вегетативного развития // Природная флора Украины и Молдавии и обогащение её путём интродукции. - Киев: Наук. думка, 1972. - С. 12-14.

5. Брежнев Д.Д., Коровина О.Н. Дикие сородичи культурных растений флоры СССР. - Л.: Наука, 1981. 375 с.

6. Булах П.Е. Луки природной флоры Средней Азии и их интродукция в Украине. - Киев: Наук. думка, 1994. - 124 с.

7. Валуцкая А.Г. Закономерности накопления флавонолов некоторых видов рода Bupleurum L. Юго-Восточного Алтая: Автореф. дис. … канд биол. Наук. - Томск, 1969. - 24 с.

8. Запрометов М.Н. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и функции в растениях, М., Наука, - 1993. ? 272 с.

9. Клышев Л.К., Бандюкова В.А., Алюкина Л.С. Флавоноиды растений. Алма-Ата: Наука, 1978. - 220 с.

10. Ксендзова Э.Н. Прием количественного определения фенольных соединений в растительных тканях // Бюл. Всесоюзн. н.-и. ин-та защиты растений.- 1971.- №20.- С. 55-58.

11. Лукнер М. Вторичный метаболизм у микроорганизмов, растений и животных. - М.: Мир, 1979. - 548 с.

12. Минаева В.Г. Флавоноиды в онтогенезе растений и их практическое использование. - Новосибирск: Наука, 1978. - 255 с.

13. Риховская Т.В. Динамика флавоноидных компонентов полыни метельчатой // Мат. науч. конф. Молодых учёных. - Алма-ата, 1972. - С. 125-130.

14. Самородова-Бианки Г.Б. Флавоноиды как природные антиоксиданты аскорбиновой кислоты плодов и ягод // Биохимия. - 1965. - 30, вып. 2. - С. 248-254.

15. Соболевская К.А., Минаева В.Г. Актуальные вопросы ботанического ресурсоведения в Сибири // Новосибирск: Наука, 1976. - С. 3-11.

16. Сыртанова Г.А. Флавоноиды чистотела большого Chelidonium majus L.// Интродукция и акклиматизация полезных растений в Казахстане. - Алма-Ата: Наука, 1972. - С. 105-107.

17. Harborne J.B. Comparative biochemistry of the flavonoids. - London: Acad. Press, 1967. - 383 p.

Размещено на Allbest.ru