Элементный состав надземной части орляка соснового Pteridium pinetorum

Полная исследовательская публикация _____________________ Шишмарева Т.М. и Шишмарев В.М.

Размещено на http://www.allbest.ru/

90 _______________ http://butlerov.com/ _____________ ©--Butlerov Communications. 2014. Vol.39. No.10. P.89-93.

Тематический раздел: Биохимические исследования. Полная исследовательская публикация

Подраздел: Элементный состав расстений. Регистрационный код публикации: 14-39-10-89

г. Казань. Республика Татарстан. Россия. __________ ©--Бутлеровские сообщения. 2014. Т.39. №10. ________ 89

Элементный состав надземной части орляка соснового Pteridium pinetorum

Шишмарева Татьяна Михайловна и Шишмарев Вячеслав Михайлович

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и экспериментальной биологии. Сибирское отделение Российской академии наук. Ул. Сахьяновой, 6. г. Улан-Удэ, 670047. Республика Бурятия. Россия. Тел.: (3012) 43-47-43. Е-mail: shishmarevatm@rambler.ru

В работе рассматривается элементный состав надземной части орляка соснового (Pteridium pinetorum) сем. Hypolepidaceae, собранного на территории Юго-Восточного Прибайкалья. Атомно-абсорбционным методом определено содержание 9 микроэлементов, в том числе токсичных металлов - свинца и кадмия, в разных растительных сообществах Pteridium pinetorum. Элементный состав надземной части орляка соснового изучен впервые.

Ключевые слова: элементный состав, орляк сосновый, Pteridium pinetorum, Hypolepidaceae.

На современном этапе медицинская и пищевая промышленность предлагает потреби-телю широкий ассортимент пищевых растений, многочисленных биологически активных добавок (БАД) и высокоэффективных продуктов питания, обогащенных растительными ком-понентами, концентратами лекарственного растительного сырья или веществами раститель-ного происхождения. Растения являются источником поступления в организм человека всевозможных химических элементов, разнообразных по своей физиологической и биологи-ческой роли, с достаточно высокой биодоступностью. С практической точки зрения сведения о химическом составе пищевых и лекарственных растений необходимы как для сбалансированного питания человека, так и для профилактики и лечения заболеваний, связанных с дисэлементозами.

Минеральный состав многих пищевых и лекарственных растений до сих пор не изучен [1-4]. В этом плане большой интерес представляет орляк сосновый - ценное пищевое и лекарственное растение [5-7]. В Сибири и на Дальнем Востоке, в Японии, Корее, Китае, некоторых странах Южной Африки, на островах Полинезии орляк издавна приобрел большую популярность как ценный пищевой продукт, напоминающий по вкусу грибы.

Орляк сосновый Pteridium pinetorum C.N. Page et R.R. Mill (Hypolepidaceae) - много-летнее травянистое растение. Вайи 50-150 см высотой, обычно слабо согнутые у основания яйцевидно-треугольной или продолговато-треугольной пластинки, с перьями, расположен-ными не в одной плоскости и почти до верхушки сильно рассеченными. Листовая пластинка вай орляка соснового имеет треугольную форму. Корневище орляка сплющенное или круглое, ветвистое и длинное, без листовых чешуй, гладкое и плотное на ощупь, на излом хрупкое, черного или черно-бурого цвета. Главное отличие P. pinetorum от других папоротников в том, что на нижней части листа мешочков со спорами нет. На спороносных листьях спорангии образуют непрерывный ряд вдоль края листа; с одной стороны они прикрыты покрывальцем, с другой - загнутым краем сегмента листа. Споры пылевидные, буроватые, округлые, четырехгранные, почти невидимые с бородавочками в виде зерен. Размножается главным об-разом вегетативно (реже - через споры). Вегетирует с конца апреля по сентябрь. Споро-ношение в июне - августе [8-10].

P. pinetorum занимает более половины поверхности земной суши. Вид распространен в России, Атлантической, Центральной и Южной Европе, в горных районах Африки и Юго-Западной Азии. Указывается он также для Украины [11], запада Белоруссии [12] и юго-запада Финляндии [13,14]. В России P. pinetorum произрастает в хвойных, дубовых, сосновых и смешанных лесах, кустарниках, на лесных опушках, полянах и лугах, гарях, высокогорных лугах, в лесной и лесостепной зонах, от равнины до средне-, реже верхнегорного пояса [15].

Химический состав P. pinetorum представлен различными группами биологически активных веществ: сесквитерпенами, каротиноидами, стероидами, флавоноидами, феноль-ными кислотами, п-гидроксистиреновыми глюкозидами, углеводами, липидами, органичес-кими кислотами и другими [16].

Орляк сосновый принадлежит к числу наиболее известных и широко распространенных папоротников, используемых в качестве пищевого растения [17, 18]. Кроме этого он применя-ется в качестве лекарственного растения. P. pinetorum используется в традиционной тибетс-кой, китайской, индийской, монгольской медицине, а также медицине народов Сибири и Дальнего Востока. В лечебных целях используют надземную и подземную части P. pinetorum [19, 20]. В китайской медицине P. pinetorum применяется как диуретическое, жаропонижаю-щее средство [21], используемое также при инфекционном гепатите [22]. В индийской меди-цине отвар P. pinetorum применяют при инфильтрате селезенки [23]. В монгольской медицине P. pinetorum используют как ранозаживляющее, а отвар в качестве противолихорадочного средства [24]. Подземная часть P. pinetorum включена в список лекарственных растений Французской фармакопеи, используемых традиционно в составе или в форме препаратов [25]. По последним данным установлено наличие антиоксидантной активности извлечений P. pinetorum на модели Fe2+-индуцированного окисления суспензии лецитина [26].

Целью настоящей работы является изучение микроэлементного состава надземной части P. pinetorum, собранного на территории Юго-Восточного Прибайкалья (Кабанский и Прибай-кальский районы Республики Бурятия) с 5 мест произрастания растения.

Экспериментальная часть. Объектом исследования служила надземная часть орляка соснового. Ценопопуляции (ЦП) с участием P. pinetorum изучали на территории Юго-Восточного Прибайкалья (Кабанский и Прибай-кальский районы Республики Бурятия) в разных растительных сообществах в июне 2006-2007 гг. (во время отрастания молодых вай). В каждом сообществе через равные промежутки закладывали учетные площадки, числом 10-20, размером 1 м2. В ходе исследования было заложено 70 площадок, количество исследованных особей составило 440 экземпляров.

Содержание микроэлементов в надземной части P. pinetorum определяли атомно-абсорбцион-ным методом на приборе AAnalyst 400 Atomic Absorption Spectrometer (Perkin Elmer) после сухого озоления образцов в муфельной печи при 450С [27].

Полученные данные обработаны статистически [28] при помощи пакета программ MS Excel.

Результаты и их обсуждение. В исследованных районах сделано 5 геоботанических описаний в растительных сооб-ществах с участием P. pinetorum. Краткая характеристика изученных ценопопуляций P. pine-torum приведена в табл. 1.

В районе исследований орляк сосновый - обычный обитатель сложных по структуре вейниково-разнотравных березняков, с примесью хвойных пород, осины и значительным подростом кедра.

Табл. 1. Краткая характеристика изученных ценопопуляций P. Pinetorum

Примечание: ОПП - общее проективное покрытие травостоя, ПП - проективное покрытие P. pinetorum.

Табл. 2. Микроэлементный состав надземной части P. pinetorum, мкг/г к массе абс.-сух. сырья

Примечание: МЭ - микроэлементы.

При сравнении концентраций ряда элементов с величиной кларка (табл. 3), представ-ляющего собой величину среднего содержания, отклонения от которой свидетельствуют о характере накопления элемента, установлено, что надземная часть P. pinetorum является умеренным накопителем Co и Cr, причем для Cr наблюдаются случаи сверхконцентри-рования. По полученным данным Ni является сверхконцентратором.

Табл. 3. Сравнительный анализ содержания некоторых микроэлементов со значением кларка в надземной части P. Pinetorum

Примечание: К - значение кларка микроэлемента, %;

К = 2-10 (растение - умеренный накопитель элемента);

К ? 10 (растение - сверхконцентратор элемента).

Анализ данных по накоплению токсичных элементов - свинца и кадмия показал сле-дующее. Концентрация свинца находится в пределах 0.26-2.40 мкг/г и не превышает пре-дельно допустимую концентрацию (ПДК), установленную для лекарственных растений - 6 мкг/г. Содержание кадмия имеет достаточно узкий диапазон варьирования 0.11-0.31 и также не превышает ПДК (1 мкг/г).

Все указанные элементы участвуют в биосинтезе фенольных соединений как компо-ненты ферментных систем [29], поэтому их присутствие и неравномерное распределение вполне закономерно.

Заключение

В растении Pteridium pinetorum атомно-абсорбционным методом определено содержание 9 микроэлементов, в том числе токсичных металлов - свинца и кадмия, в разных раститель-ных сообществах. Содержание микроэлементов в надземной части P. pinetorum, собранной в разных растительных сообществах характеризуется разной изменчивостью концентриро-вания. Ценопопуляции, находящиеся вблизи автотрасс характеризуются не только наиболь-шими показателями суммарного содержания металлов в надземной части орляка соснового, но и наибольшими показателями содержания индивидуальных металлов, чем ЦП, находя-щиеся далеко от автотрасс и железнодорожных насыпей. Надземная часть P. pinetorum является умеренным накопителем Co и Cr, а Ni является сверхконцентратором. Содержание токсичных элементов - свинца и кадмия не превышает предельно допустимую концентрацию, установленную для лекарственных растений.

Выводы

1. Атомно-абсорбционным методом определено содержание 9 микроэлементов в надземной части Pteridium pinetorum, собранного в разных растительных сообществах на территории Юго-Восточного Прибайкалья.

2. Установлены умеренные накопители (Co и Cr) и сверхконцентратор (Ni) надземной части Pteridium pinetorum. Определено содержание токсичных элементов - свинца и кадмия, которое не превышает предельно допустимую концентрацию, установленную для лекарст-венных растений.

Литература

орляк сосновый абсорбционный

1. Анцупова Т.П. Биологически активные вещества лекарственных растений Забайкалья. Бутлеровские сообщения. 2011. Т.27. №13. С.63-67.

2. Мухаметова С.В., Таланцев В.И. Весовые показатели плодов боярышника и содержание в них микроэлементов. Бутлеровские сообщения. 2013. Т.36. №11. С.119-127.

3. Слепян Л.И., Кириллова Н.В., Каухова И.Е., Марчено А.Л., Громова О.Н., Власенко М.А., Яковлева М.В., Шантырь И.И. Биоэлементный состав некоторых штаммов лекарственных расте-ний семейства Аралиевых (Araliaceae). Бутлеровские сообщения. 2013. Т.36. №11. С.128-133.

4. Слепян Л.И., Каухова И.Е., Громова О.Н., Пивоварова Н.С., Власенко М.А., Яковлева М.В., Шантырь И.И. Биоэлементы в листьях тропических лекарственных растений Polyscias filicifolia (Moore ex Fournier) Bailey (Araliaceae), Ginkgo biloba L. (Ginkgoaceae) и биологически активных добавок. Бутлеровские сообщения. 2014. Т.37. №3. С.79-84.

5. Далин И.В. Учет и использование орляка обыкновенного в лесах Дальнего Востока. Автореферат дисс. … канд. с-х. наук. Красноярск. 1981. 24с.

6. Стеценко Н.М. Хозяйственное применение папоротников Polypodiopsida (исключая использование в медицине). Растительные ресурсы. 1989. Т.25. Вып.2. С.302-308.

7. Шишмарев В.М. Эколого-биологическая оценка популяций Scutellaria baicalensis Georgi и Pteridium aquilinum (L.) Kuhn в Забайкалье. Автореферат дисс. … канд. биол. наук. Улан-Удэ. 2012. 20с.

8. Лекарственные и ядовитые растения Урала как фактор биологического риска: монография / Н.Ф. Гусев, О.Н. Немерешина, Г.В. Петрова, А.В. Филиппова. Оренбург: Издательский центр ОГАУ. 2011. 400с.

9. Смирнов А.А. Определитель сосудистых споровых растений Сахалина (плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные). Владивосток: Дальнаука. 2006. 71с.

10. Шмаков А.И. Определитель папоротников России. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та. 1999. 108с.

11. Дiдух Я.П., Протопопова В.В., Ермоленко В.М. Рiд Pteridium. Екофлора Украiни. Киiв. 2000. Т.1. С.200-203.

12. Тихомиров В.Н. Изменчивость морфологических признаков Pteridium aquilinum и Pteridium pinetorum в Белоруси. Актуальные проблемы изучения фито- и микобиоты. Минск. 2004. С.116-118.

13. Harmaja H. Suomessa on kandienlaista sananjalkaa. Lutukka. 1990. Vol.6. P.15-16.

14. Harmaja H. Notes on Pteridium. Helsinki. 2004. 13p.

15. Растительные ресурсы России и сопредельных государств: Часть I- Семейства Lycopodiaceae - Ephedraceae, часть II - Дополнения к 1-7-му томам. СПб: Мир и семья - 95. 1996. 571с.

16. Шишмарева Т.М., Шишмарев В.М. Химический состав Pteridium pinetorum. Бутлеровские сообщения. 2014. Т.38. №4. С.33-41.

17. Черепнин В.Л. Пищевые растения Сибири. Новосибирск. 1987. 188с.

18. Беркутенко А.Н., Вирек Э.Г. Лекарственные и пищевые растения Аляски и Дальнего Востока России. Науч. ред. И.М. Красноборов. Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та. 1995. 192с.

19. Шишмарева Т.М., Шишмарев В.М., Асеева Т.А. Перспективы использования Pteridium aquilinum в медицине. Вестник Бурятского государственного университета. 2012. №2. С.91-94.

20. Лекарственные растения дикорастущие. Под ред. А.Ф. Гаммерман, И.Д. Юркевича. 4-е изд. Минск. 1965. 380с.

21. Шретер А.И. Лекарственная флора советского Дальнего Востока. Москва. 1975. 328с.

22. Народные лекарственные средства, применяемые для лечения инфекционного гепатита. Чжэцзян чжунчи цжачжи. 1960. №5. С.223-225. (РЖ Биология и фармакология. 1961. №13. H.319).

23. Chopra R.N., Nayar S.L., Chopra J.C. Glossary of Indian medicinal plants. New Delhi. 1956. 329р.

24. Хайдав Б., Алтанчимэг, Варламова Т.С. Лекарственные растения в Монгольской медицине. Улан-Батор. 1985. С.67.

25. Pharmacopйe francaise. 10иme edition. Agence franзaise de sйcuritй sanitaire des produits de santй. Monographies. 1996.

26. Оленников Д.Н., Шишмарева Т.М., Танхаева Л.М., Шишмарев В.М. Антиоксидантная активность водных извлечений некоторых лекарственных растений. 3. Pteridium aquilinum (L.) Kuhn. Тезисы докладов VII Международной конференции «Биоантиоксидант». Москва. 2006. С.209-210.

27. Прайс В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектрофотометрия. Москва. 1976. 355с.

28. Зайцев Г.Н. Математика в экспериментальной ботанике. М.: Наука. 1990. 296с.

29. Бузук Н.Г., Ловкова М.Я., Соколова С.М., Тютекин Ю.В. Взаимосвязь изохинолиновых алкалоидов чистотела с макро- и микроэлементами. Прикладная биохимия и микробиология. 2001. Т.37. №5. С.586-592.

Размещено на Allbest.ru