В настоящее время для лечения различных болезней большое значение приобретают биологически активные вещества растительного происхождения, обладающие меньшим побочным действием, чем синтетические препараты и сходные по структуре и действию с естественными компонентами организма человека [1]. Среди различных классов растительных соединений, обусловливающих их лечебный эффект, значительное место занимают флавоноиды, которые составляют мощную антиоксидантную систему в растениях, способную восстанавливать окисленные формы антиоксидантных соединений [5, 6, 7]. В настоящее время известно более 3000 растительных антиоксидантов. Активность антиоксидантной системы может быть использована также для оценки степени стресса и адаптации растения к неблагоприятным условиям среды. Особенности климатических условий обусловливают специфику обменных процессов, протекающих в растениях, способствуют синтезу и накоплению в них биологически активных веществ (БАВ), определяющих лекарственные свойства конкретного растения. В этой связи интересен вопрос изучения градиента абиотических факторов, влияющих на процесс накопления БАВ в различных растениях [5, 8, 11]. Важной актуальной задачей исследователей остается выявление структуры изменчивости накопления вторичных метаболитов на внутрипопуляционном и межпопуляционном уровнях дифференциации. Кроме того, проблемы выявления биохимической дифференциации имеют также практическое значение, так как связаны с освоением генетических ресурсов дикорастущей флоры, с поиском источников растительного сырья в природной флоре и среди интродуцентов, богатых фенольными соединениями и обладающих антиоксидантными свойствами [1, 3, 5, 7].
Среди природных биологически активных соединений, обусловливающих терапевтический эффект лекарственных растений, применяемых для лечения различных заболеваний, особое значение имеют растения сем. Lamiасеае Lindl., которое состоит из 200 родов и 3500 видов и широко распространено по всему земному шару. Основными действующими компонентами представителей этого семейства являются эфирные масла, алкалоиды, иридоиды, гликозиды, органические кислоты, карбоновые кислоты, флавоноиды, дубильные вещества, фитонциды, сапонины и ряд других БАВ. Одним из родов Lamiасеае Lindl является Satureja L. Во флоре Дагестана род Satureja L. представлен 3 видами [4].
Дагестанские виды рода Satureja до сих пор не изучены с точки зрения химического состава. Наши исследования по изучению химического состава и влияния различных факторов среды на накопление биологически активных веществ в природных и интродуцированных образцах некоторых дагестанских видов Satureja являются первыми.
Целью настоящей работы явилось изучение изменчивости суммарного содержания флавоноидов и антиоксидантных свойств надземной части природных и культурных образцов Satureja subdentata Boiss. (далее S. subdentata) флоры Дагестана в зависимости от высоты над уровнем моря места произрастания сырья и отбор наиболее перспективных флавоноидсодержащих популяций.
Материал и методы исследования
В качестве объекта исследования нами выбран чабер мелкозубчатый (S. subdentata), сем. Lаmiaceaе Lindl., являющийся эндемичным видом Дагестана [4]. Он является многолетним полукустарником, занимающим щебнистые и каменистые горные склоны и долины, трещины скал. Ксерофит, петрофит, занимает как щелочные, так и кислые почвы. В Дагестане вид встречается на высотах от 600 до 2350 м над уровнем моря и растет всегда небольшими, хорошо изолированными популяциями с малой плотностью, образуя четкие морфологически различимые экотипы, отличающиеся сроками и продолжительностью фенофаз и размерами годичного побега от 10 до 60 см.
Некоторые виды рода используются как пищевые добавки и лекарственные растения при различных болезнях горла, легких и т.д. Несмотря на это, в литературе нет данных об использовании S. subdentata Boiss. как ресурсного вида.
Сырье для фитохимического анализа было собрано в период цветения: август-сентябрь как в природных популяциях на высотах от 600 до 1800 м над уровнем моря, так и с интродукционных участков ГЭБ (Гунибская экспериментальная база; 1650 м над уровнем моря) и ЦЭБ (Цудахарская экспериментальная база, 1100 м над уровнем моря); высушено при комнатной температуре, в тени до воздушно-сухой массы.
Для количественного определения суммы флавоноидов использовалась методика с применением реакции образования комплексных соединений с хлоридом алюминия по ГФ; в качестве стандарта использовали ГСО рутина [2] Математическая обработка результатов и построение графиков проводились с помощью пакета обработки данных Statistica 5.5. Суммарную антиоксидантную активность измеряли по методике А.Я. Яшина амперометрическим методом [10].
Результаты исследования и их обсуждение
По данным анализа суммарного содержания флавоноидов и антиоксидантов в сырье S. subdentata нами были выявлены закономерности изменчивости в связи с происхождением и места сбора сырья вдоль высотного градиента. Результаты исследования представлены таблицей, рисунками.
Содержание суммарных антиоксидантов в надземной части изучаемого вида на высоте с 600 до 1800 м над уровнем моря возрастает от 4,3 до 7,9 мг/г, а содержание флавоноидов в надземной части возрастает от 1,9 до 2,9 % в пересчете на воздушно-сухое сырье соответственно. Для обеспечения устойчивой сырьевой базы изученного вида были предприняты попытки введения его в культуру на экспериментальных участках Гунибской и Цудахарской экспериментальных баз (ГЭБ и ЦЭБ соответственно). Поскольку в литературе имеются данные об изменении метаболических процессов под влиянием факторов внешней среды, вследствие чего при перенесении растений в непривычную среду в процессе интродукции и даже введения в культуру утрачивались ценные метаболиты, нами была изучена изменчивость суммарного содержания флавоноидов и антиоксидантов в интродукционных образцах изучаемого вида.
При сравнении результатов измерений антиоксидантной активности на материале, собранном в эксперименте по реципрокным пересадкам этого вида на высотах 1100 и 1650 м над уровнем моря с соответствующими природными популяциями, обнаружено небольшое снижение содержания суммарных антиоксидантов в эксперименте. При этом наблюдается отсутствие статистически достоверных различий между пунктами посадки при сохранении межпопуляционного контраста фактически на том же уровне, что и в сборах из природных популяций на первом году эксперимента (таблица).
Описательные статистики содержания суммарных антиоксидантов, мг/г, Satureja subdentata Boiss., эксперимент с реципрокными пересадками, 2011 г.
|
Происхождение |
Пункт |
N |
Среднее |
Ст. ош. |
Ст. откл. |
|
|
Общие |
24 |
5,24 |
0,233 |
1,140 |
||
|
{1} Происхождение |
1100 |
12 |
5,74 |
0,302 |
1,045 |
|
|
{1} Происхождение |
1750 |
12 |
4,74 |
0,301 |
1,041 |
|
|
{2} пункт |
ЦЭБ |
8 |
4,51 |
0,215 |
0,609 |
|
|
{2} пункт |
ГЭБ |
8 |
4,58 |
0,183 |
0,519 |
|
|
{2} пункт |
Прир. |
8 |
6,63 |
0,200 |
0,566 |
|
|
1*2 |
1100 |
ЦЭБ |
4 |
5,07 |
0,078 |
0,157 |
|
1*2 |
1100 |
ГЭБ |
4 |
5,02 |
0,149 |
0,298 |
|
3.1*2 |
1100 |
Прир. |
4 |
7,12 |
0,108 |
0,215 |
|
1*2 |
1750 |
ЦЭБ |
4 |
3,96 |
0,073 |
0,145 |
|
1*2 |
1750 |
ГЭБ |
4 |
4,13 |
0,050 |
0,100 |
|
1*2 |
1750 |
Прир. |
4 |
6,13 |
0,108 |
0,216 |
Примечание. ЦЭБ – Цудахарская экспериментальная база; ГЭБ – Гунибская экспериментальная база; Прир. – природная популяция.
Изучено влияние высотного фактора на накопление суммарного содержания флавоноидов и антиоксидантной активности в надземной части вида S. subdentata (природные образцы и интродуценты). Используя регрессионный анализ, установлено, что с возрастанием высоты над уровнем моря места сбора сырья увеличивается содержание суммы флавоноидов и антиоксидантов (коэффициенты корреляции: r = 0,61; r = 0,67 соответственно) (рис. 1, 2). Причем эта тенденция выражена одинаково четко, что свидетельствует о высокой корреляции между содержанием флавоноидов и содержанием антиоксидантов. Кроме того, увеличение суммарного содержания флавоноидов, по нашему мнению, связано с их ролью, как мембраностабилизаторов, и является реакцией на повышение содержания ультрафиолетового излучения в солнечной радиации вдоль высотного градиента.
В интродукционных популяциях S. subdentatа содержание суммарных флавоноидов в надземной части также сохраняет тенденцию к возрастанию с набором высоты над уровнем моря исходной популяции.
Выводы
Суммарное содержание флавоноидов и антиоксидантов колеблется в пределах от 1,9 до 2,9 % и от 4,3 до 7,9 мг/г соответственно в пересчете на воздушно-сухое сырье.
Выявлена четкая тенденция к повышению антиоксидантной активности с набором высоты над уровнем моря места сбора S. subdentata Boiss (природные популяции) или происхождения интродукционного материала (интродукционные популяции). Это характерно для видов мезофитов, к которому относится S. subdentata с оптимумом в высокогорье, в отличие от видов ксерофитов или видов с оптимумом в низких высотах.
Рис. 1. Зависимость содержания суммарных флавоноидов в природных образцах S. subdentata Boiss. от высоты над уровнем моря места сбора сырья (N = 21, p ≤ 0,05)
Рис. 2. .Зависимость содержания суммарных антиоксидантов в природных образцах S. subdentata Boiss. от высоты над уровнем моря места сбора сырья (N = 21, p ≤ 0,05)
В природных популяциях S. subdentatа с возрастанием высоты над уровнем моря места сбора сырья, так и в интродукционных образцах с набором высоты над уровнем моря исходной популяции увеличивается содержание суммы флавоноидов.
Выявлена четкая корреляционная зависимость между суммарным содержанием флавоноидов и суммой антиоксидантов в надземной части S. subdentata.
Выявлен новый флавоноидсодержащий растительный источник во флоре Дагестана, обладающий антиоксидантными свойствами.
Таким образом, результаты проделанной работы свидетельствуют о незначительных изменениях, происходящих в количественном содержании антиоксидантов данного вида в культуре, по сравнению с природными образцами. Полученные результаты дадут возможность выявить закономерности, лежащие в основе механизмов биосинтеза вторичных метаболитов лекарственных растений и решить проблему с внедрением изучаемого вида в культуру.
Рецензенты:
Эмирбеков Э.З., д.б.н., профессор, руководитель филиала ЮФУ, академик РАЕН, г. Махачкала;
Магомедов А.М., д.б.н., профессор, зав. кафедрой биологии ДГМА, г. Махачкала.
Работа поступила в редакцию 23.01.2013.