Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии  

На правах рукописи

       БАБЫКИНА АНАСТАСИЯ МИХАЙЛОВНА

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

НА НАКОПЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

ВЕЩЕСТВ  В  PAPAVER  NUDICAULE  L. И  PAPAVER RUBRO-AYRANTIАCUM FISHER EX R. SWEET

(ЗАПАДНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)

03.02.08 - Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Улан-Удэ - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

Научный руководитель:        

доктор биологических наук, профессор        Анцупова Татьяна Петровна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,

ведущий научный сотрудник,

Институт общей и экспериментальной

биологии СО РАН               Кашин Владимир Капсимович 

       

кандидат биологических наук, доцент,

Бурятский

государственный университет Жигжитжапова Светлана Васильевна

Ведущая организация:         Бурятская государственная сельскохозяйственная

академия им. В.Р. Филиппова

Защита состоится  27 марта 2012 г. в 9 час. 30 мин. на заседании Диссертационного совета Д 212.022.03  при Бурятском государственном университете по адресу: 670000. г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, конференц-зал.

Факс: (3012) 210588, e-mail: d21202203@mail.ru; anastasua_12_84@mail.ru

С диссертацией  можно ознакомиться в библиотеке  Бурятского государственного университета и на сайте БГУ www.bsu.ru.

Автореферат  разослан л 24   февраля 2012г.

Ученый  секретарь

диссертационного  совета,

кандидат  биологических наук                                                Шорноева Н.А. 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Забайкалье  имеет свою богатую лекарственную флору, в ряде случаев не повторяющуюся в других районах страны. Поэтому изучение растительных ресурсов Сибири и связанный с этим поиск новых лекарственных растений остаются в настоящее время основными задачами биологической и фармацевтической науки. Чтобы решать эти задачи, необходимо, в частности, изучение вопросов о взаимодействии растительного организма с условиями внешней среды, в том числе - изучение накопления биологически активных веществ в зависимости от некоторых эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов.

       Лекарственные растения давно привлекают внимание многих ученых. И хотя новейшие препараты, выпускаемые химико-фармацевтической промышленностью, бывают очень эффективны, лекарственные растения по-прежнему пользуются доверием пациентов. И это вполне оправдано, т.к. терапевтическая ценность многих растений очень высока. В частности, мак (Papaver L.) широко используется в народной и тибетской медицине. Надземная часть и цветки мака используются в тибетской медицине при воспалении легких, плевритах и диспепсии у детей (Варлаков, 1963), а также как ранозаживляющее, снотворное и при диарее (Минаева, 1991), в Монголии - в качестве жаропонижающего и анестезирующего средства (Хайдав, Меньшикова, 1978).

       Основными биологически активными веществами (БАВ) маков являются алкалоиды. Содержание алкалоидов зависит от различных эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов, а также от сезонного развития растений. В связи с этим представляет большой интерес изучение динамики накопления алкалоидов в зависимости от различных факторов для выяснения практических вопросов о сроках сбора сырья.

       Кроме алкалоидов и других биологически активных веществ, все виды мака, как и других растений, содержат микроэлементы, которые в комплексе с БАВ влияют на фармакологическую активность лекарственных растений. Несмотря на широкое распространение, виды мака, произрастающие в Забайкалье, до сих пор остаются практически неизученными.

       Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы послужило выявление зависимости накопления алкалоидов и микроэлементов мака оранжево-красного (Papaver rubro-aurantiacum Fischerex R. Sweet) и мака голостебельного (Papaver nudicaule L.) от эколого-фитоценотической приуроченности видов и других факторов. Для выполнения указанной цели необходимо решение следующих задач:

1. Изучить фитоценотическую приуроченность Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule  в условиях Бурятии.
2. Определить количественное содержание алкалоидов в зависимости от сроков и места сбора растения.
3. Выявить зависимость содержания алкалоидов от фитоценотической приуроченности видов и некоторых эколого-географических факторов.
4. Изучить микроэлементный состав исследуемых растений и почв из корнеобитаемого слоя.

Научная новизна. Впервые изучено влияние эколого-фитоценотических  и эколого-географических факторов Западного Забайкалья на накопление алкалоидов Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule. Определено содержание суммы алкалоидов в указанных видах по органам и фазам развития. Изучен микроэлементный состав мака оранжево-красного в надземных и подземных органах и почвы из корнеобитаемого слоя.

Практическая и теоретическая значимость. Полученные данные об алкалоидах и микроэлементах Papaver rubro-aurantiacum  и P. nudicaule расширяют и дополняют сведения о динамике накопления биологически активных веществ в лекарственных растениях и подтверждают зависимость их содержания от условий произрастания и сроков сбора сырья. Материалы диссертации могут быть рекомендованы при проведении спецкурсов по изучению лекарственных и ядовитых растений для ботаников и экологов

Основные положения, выносимые на защиту.

1.Оба вида мака содержат алкалоиды, при этом их накопление зависит от фазы вегетации, а также от некоторых эколого-фитоценотических  и эколого-географических факторов. С повышением температуры воздуха и уменьшением количества осадков содержание алкалоидов повышается, что вероятно связано с активизацией синтеза алкалоидов и повышением приспосабливаемости видов к экстремальным условиям Западного Забайкалья.

2.Растения характеризуются повышенным содержанием таких элементов, как Cr, Cu, Zn, которые сравнительно интенсивно поглощаются из почвы. Такие элементы, как Ti и Fe переходят в надземные органы в незначительных количествах. Вероятно, это связано с избирательным поглощением этих элементов корневой системой, и может служить видовым специфическим признаком исследованных маков.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены на Международной конференции Возобновляемые лесные и растительные ресурсы: химия, технология, фармакология, медицина (Санкт-Петербург, 2011),  научных конференциях сотрудников и аспирантов Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления (Улан-Удэ, 2009, 2010, 2011 гг.), Всероссийской научно-практической конференции Растительность Байкальского региона и сопредельных территорий (Улан-Удэ, 2011)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 в издании, рекомендуемом ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка используемой литературы. Работа изложена на  108 страницах машинописного текста. Содержит  31 рисунок, 14 таблиц. Список литературы состоит из 160 наименований, в том числе  16 на иностранных языках.

Благодарности. Автор работы выражает глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю д.б.н., проф. Т.П. Анцуповой за чуткое руководство, плодотворное обсуждение результатов и внимательное отношение на всех этапах работы, Главному металлургу ОАО У-УАЗ Попову П.И. за оказанную помощь и поддержку при подготовке работы, заведующему  кафедрой Неорганическая и аналитическая химия ВСГУТУ д.х.н., проф. Танганову Б.Б., а также к.б.н. Павловой Е.П., к.б.н. Жамбаловой А.А. за ценные советы и консультации, без которых данная работа не могла состояться.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор литературы

Проведен обзор литературных данных по содержанию в растениях алкалоидов, как основных биологически активных веществ видов рода Papaver, о их роли в растительном организме. В частности, указывается, что виды мака содержат алкалоиды, относящиеся к группе изохинолинов, которые широко применяются в медицине. Многие виды мака широко распространены в южных степных районах России, преимущественно на Кавказе и в Средней Азии. В то же время отмечается, что маки, распространенные на территории Бурятии, остаются практически неизученными, главным образом в отношении химического состава, а также фитоценотической приуроченности.

Глава 2. Природные условия района исследования

В главе приводится характеристика природно-климатических условий Забайкалья. Для исследуемой территории характерен резко континентальный климат с большими годовыми и суточными колебаниями температуры воздуха и с неравномерным распределением атмосферных осадков по сезонам года. Почвенный покров представлен каштановыми, чернозёмными, дерновыми серыми лесными почвами. Выделяются следующие растительные пояса: гольцовый и подгольцовый (высокогорная растительность), горно-таежный (лесная растительность), лесостепной (лесостепная растительность) и степной (степная растительность). Также выделяется и лугово-болотная растительность. Описываются особенности рельефа, климата, почв и растительности.

Глава 3. Объекты и методы исследования

Объектами исследования являются два вида мака Papaver rubro-aurantiacum Fischer  ex R. Sweet  и Papaver nudicaule L., широко распространенные на территории Забайкалья. Виды относятся к роду Мак - Papaver L., семейство маковые - Papaveraceae Juss (Флора Сибири, 1994).

Методы исследования

Основой для работы послужили материалы, собранные автором в 2009, 2010, 2011 гг., на территории Забайкалья в трех административных районах Республики Бурятия: Кяхтинский, Селенгинский, Бичурский, а также окрестностях г.Улан-Удэ.

Для изучения фитоценотической приуроченности Papaver были использованы маршрутный и детально-маршрутные методы (Толмачев, 1986). При классификации растительности использован доминантно-детерминантный подход, сочетающий критерии  флористической и эколого-фитоценотической классификаций (Намзалов,1994; Василевич, 1995).

Для фитохимического анализа собранные растения высушивались до воздушно-сухого состояния и измельчались до размера частиц 0,5 мм (Правила Е, 1989). Наличие БАВ определяли по общепринятым методикам (Гринкевич, Сафронич, 1983; Методы Е, 1987; Георгиевский и др., 1990).

Определение количественного содержания алкалоидов проводили весовым методом (Государственная Е, 1987). Содержание суммы алкалоидов в % рассчитывали по отношению к массе абсолютно-сухого сырья. Для определения содержания алкалоидов в зависимости от фазы вегетации образцы растений Р. rubro-aurantiacum собирали в течение вегетационного периода 2009-2011гг. в разные фенологические фазы (начало вегетации, цветение, плодоношение). Собранный материал фракционировали следующим образом: корни и корневища, стебли, листья, цветки и плоды.

Элементный состав определяли в почве и в растительной массе. Образцы почв отбирали из корнеобитаемого слоя на глубине 10-15 см. Подготовку проб почв и растительного сырья проводили по общепринятым методикам (Методы определенияЕ,1987; Кашин, Иванов, 2002).Содержание микроэлементов определяли атомно-абсорбционном методом на спектрометре S4 Pioneer, Bruker, Germany.

О накоплении элементов в растениях судили по величине коэффициента биологического поглощения (КБП) (Брукс, 1986; Ловкова и др., 1989).

Для разделения суммы алкалоидов использовали метод  тонкослойной хроматографии. Сравнительное хромотографирование хлороформных извлечений из различных мест сбора сырья Papaver rubro-aurantiacum  и  P. nudicaule, проводили восходящим способом в различных системах растворителей: этанол-хлороформ (10:1); бензол-этанол (10:1,5); бутанол - уксусная кислота - дистиллированная вода (4:1:5). Детектирование осуществляли в УФ - свете.

Для описания климатических условий использовали многолетние данные (Цыбжитов, 1993; Цыбжитов и др. 1999).

Математическую обработку полученных результатов проводили с использованием компьютерных методов обработки данных: пакет программ Microsoft Excel-2000 и метода многоуровнего моделирования Б.Б. Танганова (1999).

Глава 4. Фитоценотическая приуроченность мака оранжево-красного и мака голостебельного

В целях поиска оптимальных мест сбора сырья и рационального использования мака необходимо изучение фитоценотической приуроченности видов. Поэтому нами была проведена глазомерная оценка категории обилия Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule, на основе которой было выбрано несколько фитоценозов для дальнейшего исследования.

Для Papaver rubro-aurantiacum было описано 9 типичных фитоценозов в Кяхтинском, Селенгинском  районах и окрестностях г. Улан-Удэ:

1. Кяхтинский район, пойма р. Сава, ивняк пырейниковый. Высота над уровнем моря 700 м. увлажнение атмосферное и грунтовое. Набор господствующих видов обилен и многообразен: Salix pseudopentandra (B. Flod.) B. Flod, Eleymus sibiricus L., Medicago falcata L., Sangusorba officinalis L.  и др.
2. Кяхтинский район, окрестности села Хоронхой, пятилистникововолодушковая степь. Высота над уровнем моря 800 м. участок расположен на склоне северной экспозиции. Видовой состав растений, произрастающих в данном сообществе, отмечен значительным участием Pentaphylloides parvifolia (Fisher ex Lehm.) Sojak, Poa prantensis L., Stipa capillata L., Cannabis sativa L.  и др.
3. Кяхтинский район, местность Харьяста. Хвощово-осоково-разнотравный луг. Высота над уровнем моря 750 м. Остепненный склон. В травяном покрое преобладают Eguisetum arvense L., Carex appendiculata (Trautv. et C. A. Mey.) Kuk., Pedicularis tristis L., Calamagrostis langsdorfil (Link) Trin., Scabiosa comosa Fisch. ex Roem and Schult. и др.
4. Селенгинский район, окрестности п. Гусиное Озеро. Высота над уровнем моря 650 м. Разнотравно-вейниково-осоковый луг. В сообществе преобладают Carex canecens L., Galamagrostis langsdorfii (Link.) Frin., Sanguisorba officinalis L.
5. Селенгинский район, долина р. Баян-Гол, нителистниково-кобрезиевые степи, характерные для местообитаний с резким переувлажнением и солонцеватыми почвами. Основу травостоя данного сообщества составляет Kobresia filifolia (Turcz.) Clarke,  при значительном участии  Carex atherodes Sprengel.
6. Селенгинский район, окрестности с. Муртой, житняково-осоково-тонконоговая степь. Высота над уровнем моря 700 м. Видовой состав данного местообитания обилен Carex appendiculata (Trautv. et C. A. Mey.) Kuk., Carex schmidtii Meinsh., Allium maximoviczii Regel., Agropyron cristatum L., Koeleria cristata L.
7. Окрестности г. Улан-Удэ, долина р. Селенга, суходольный склон. Высота над уровнем моря 700 м.  Ивняк разнотравный. Из видов доминирует Salix pseudopentandra,  отмечено обилие Aster alpinus L., Astragalus danicus Retz., Poa pratensis L., Hemerocallis minor Miller и др.
8. Окрестности г. Улан-Удэ, Верхняя Березовка, разнотравно-типчаково-ковыльная степь. Высота над уровнем моря 750 м. в данном сообществе набор видов обилен и многообразен:  Festuca sibirica Hacrel ex Boiss., Scabiosa comosa, Dianthus versicolor Fischer ex Link.,  Stipa krylovii Roshev.
9. Окрестности п. Эрхирик, долина р. Уда, высота над уровнем моря 800 м. Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь. Высота над уровнем моря 750 м. В группе разнотравья выделяются Eletrigia repens L., Elymus pubiflorus (Roshev.) Peschkova., Saussurea elongate DC., Saussurea purpurata (Fisch . ex Herd.) Lipsch., Heteropappus altaicus (Willd.) Novopokr.

  Papaver nudicaule был обнаружен только в двух фитоценозах в Бичурском районе:

Бичурский район, окрестности с. Окино Ключи, полынно-типчаково-ковыльная степь. Высота над уровнем моря 800 м. Видовой состав данного сообщества представлен видами: Artemisia gmelinii Web. ex Stechm., Stipa krylovii, Festuca sibirica, Potentilla canescens, Elytrigia repens (L.) Nevsri, Cannabis sativa L.  и др. Здесь мак голостебельный  образует почти сплошные заросли.

Бичурский район, окрестности с. Малый Куналей, пойма р. Хилок. Злаково-разнотравная степь. Высота над уровнем моря 750 м. В формировании травостоя принимают участие Carex pediformis C.A. Meyer., Sanguisorba officinalis L., Leontopodium ochroleucum Beauverd conglobatum (Turcz.) V. Khan., Serratula centauroides L.

На основании наших исследований можно отметить, что основными экотопами того и другого вида мака являются суходольные и поемные остепненные луга, каменистые южные склоны, лесостепные и степные районы, равнинные и горные степи. 

Глава 5. Фитохимический анализ  Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule

В связи с малой информативностью и отсутствием данных о химическом составе Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule, произрастающих на территории Забайкалья, нами были исследованы надземные (листья, стебли, цветки и плоды) и подземные (корневища с корнями) органы мака оранжево-красного и мака голостебельного из разных мест произрастания на наличие биологически активных веществ. При выполнении качественных реакций на присутствие БАВ (табл.1) отмечали визуально интенсивность образования осадка (Гринкевич, Сафронич, 1983). Полученные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 Наличие биологически активных веществ в надземных органах Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule

Органы растения		алкалоиды	сапонины	кумарины	флавоноиды	Дубильные вещества
Papaver nudicaule	истья	++	+	+	++	+++
	стебли	+++	+	+	++	++
	цветки	++++	_	+	++	++
Papaver rubro-aurantiacum	истья	++	+	+	++	+++
	стебли	+++	+	+	++	++
	цветки	++++	_	+	++	++

Примечание: л+ - БАВ присутствует в виде следов, л++ - БАВ присутствует, л+++ - БАВ присутствует в значительном количестве, л++++ - большое содержание БАВ, л- - БАВ отсутствует.

Приведенные данные показывают, что оба вида мака содержат алкалоиды, кумарины, флавоноиды и дубильные вещества. Сапонины присутствуют в виде следов в листьях и стеблях, в цветках наличие сапонинов не обнаружено.

Большая интенсивность образования осадка при действии соответствующих реактивов (Гринкевич, Сафронич, 1983; Гос. Фармакопея, 1987) наблюдалась при обнаружении алкалоидов и дубильных веществ, по сравнению с другими БАВ.

       Усредненное содержание суммы алкалоидов по органам растений в зависимости от фазы вегетации приведено в таблице 2.

Таблица 2 Усредненное содержание суммы алкалоидов в органах мака оранжево-красного и мака голостебельного по фазам вегетации, % от массы абсолютно сухого сырья

Фаза вегетации	Сумма алкалоидов
	истья	Стебли	Цветки и плоды	Корневища с корнями
Начало вегетации		-	-
Цветение
Плодоношение

В числителе указано суммарное содержание алкалоидов в Papaver nudicaule L, в знаменателе - Papaver rubro-aurantiacum.

Данные таблицы 2 показывают, что алкалоиды присутствуют во всех органах обоих исследованных видов мака. В период вегетационного развития растений происходит изменение накопления суммы алкалоидов в их органах. В целом, содержание алкалоидов в том и другом видах мака отличается незначительно. При этом следует отметить, что надземная часть более богата алкалоидами, чем подземная, хотя и подземные органы содержат достаточное количество алкалоидов. Из надземных органов максимальное содержание суммы алкалоидов выявлено в цветках и плодах обоих видов. В фазу плодоношения алкалоиды накапливаются в несколько больших количествах, чем в фазу цветения. Интересно, что в этот же период содержание алкалоидов в листьях и стеблях также несколько превышает их содержание по сравнению с фазой цветения, и значительно  превышает таковое, обнаруженное в начале вегетации. Полученные нами данные согласуются с приведенными в литературе (Анцупова, 1983) сведениями о том, что у большинства лекарственных растений Забайкалья надземные органы более богаты алкалоидами по сравнению с подземными.

       Содержание алкалоидов в растениях подвержено колебаниям, зависящим не только от органа растения и фазы развития, но и от места сбора и условий произрастания (Шретер, Борисова, 1979; Даулетмуратов, Комарова, 1980; Гозин, Яснецов, 1983; Фатхиев, 1990).

Для выявления влияния климатических факторов мы провели сравнительный анализ содержания алкалоидов Papaver rubro-aurantiacum за трехлетний период. Сбор сырья в районах исследования проводили с 2009 по 2011гг. в одних и тех же фитоценозах. При анализе климатических условий большое внимание уделяли количеству осадков и температуре воздуха за вегетационный период.

В целом лето 2009 года было достаточно теплым и дождливым. Средняя температура июня составила 20,8С, июля - 23,7С, августа - 20,96С.  Аномалия температуры составила +0,58С, аномалия осадков составила +12,9 мм/месяц (превышение нормы в 2-3 раза) - столь влажные летние сезоны в Забайкалье наблюдаются, в среднем, один раз в 6-7 лет.

2010 год был жарким, средняя температура июня-22,6С, июля-26С, августа-21,6С.  В Забайкалье аномалия температуры составила +1,43С - так тепло в этом регионе бывает один раз в 14-15 лет. Аномалия осадков составила -2,1 мм/месяц, что в несколько раз ниже нормы.

2011 год был рекордно теплым, средняя температура июня-26С, июля-23С, августа-23,06С. Аномалия температуры составила +1,78С.

Для мака оранжево-красного мы проследили зависимость содержания алкалоидов по годам, отличающимся температурными и влажностными условиями. Полученные данные представлены на рисунках 1 и 2, при этом указана среднелетняя температура и количество осадков за три месяца сбора - июнь, июль, август.

Приведенные на рис. 1 данные показывают, что содержание алкалоидов в образцах из 3 разных районов сбора отличается незначительно. Вероятно, это связано с тем, что фитоценотическая приуроченность растений в данных местообитаниях отличается также незначительно. Содержание алкалоидов в зависимости от среднелетней температуры по годам показывает, что оно повышается в надземных органах мака оранжево-красного при повышении температуры, тогда как в подземных органах четкой зависимости не наблюдается.

а- листья и стебли, б- цветки и плоды, в- корни и корневища

Рис. 1 Зависимость содержания суммы алкалоидов в Papaver rubro-aurantiacum от средней температуры воздуха в летние месяцы (2009-2011гг.) и от района сбора сырья.

При изучении влияния количества осадков, выпавших в течение вегетационного периода за 3 года наблюдений, на накопление алкалоидов (рис.2), можно отметить, что в наиболее влажном 2009 г. содержание алкалоидов в надземных органах растения меньше, чем в более засушливые 2010 и 2011 гг.  В то же время колебания в содержании алкалоидов в подземных органах оказались незначительными. В 2009 году осадков было гораздо больше (79,2мм), чем 2010-2011 гг. (34,5-39,2мм). Это явление значительно повлияло на содержание алкалоидов в маке, так в 2009 году в цветках и плодах обнаружено 0,46% суммы алкалоидов, тогда как в 2010-2011гг. - 0,53 -0,55% соответственно в тех же частях растения. Наименьшее количество алкалоидов наблюдалось в корнях и корневищах, собранных в 2010 году, при количестве осадков- 34,5 мм.

Рис.2 Зависимость содержания суммы алкалоидов в Papaver rubro-aurantiacum от количества осадков  в летние месяцы (2009-2011гг.).

Для выявления зависимости содержания алкалоидов от фитоценотической приуроченности растений было определено их количественное содержание в 11 фитоценозах. Полученные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3 Содержание алкалоидов в Papaver rubro-aurantiacum и Papaver nudicaule в зависимости от места обитания (% от массы абсолютно-сухого сырья)

Фитоценоз	Местонахождение	Сумма алкалоидов
		истья и стебли	Цветки и плоды	Корни и корневища
Papaver rubro-aurantiacum
Ивняково- пырейниковый луг	Кяхтинский район, пойма р. Сава	0,280,02	0,500,02	0,200,01
Хвощово-осоково-разнотравный луг	Кяхтинский район, местность Харьяста	0,320,02	0,500,01	0,200,02
Разнотравно-вейниково-осоковый луг	Селенгинский район, окрестности п. Гусиное Озеро	0,290,04	0,450,03	0,210,02
Ивняково- разнотравный луг	Окрестности г. Улан-Удэ, долина р. Селенга	0,270,03	0,480,03	0,210,03
Пятилистниково-володушковая степь	Кяхтинский район, окрестности села Хоронхой	0,320,03	0,510,04	0,190,01
Нителистниково-кобрезиевая степь	Селенгинский район, долина р. Баян-Гол	0,310,03	0,530,05	0,180,01
Житняково-осоково Цтонконоговая степь	Селенгинский район, окрестности с. Муртой	0,330,02	0,500,02	0,190,02
Разнотравно-типчаково-ковыльная степь	Окрестности г. Улан-Удэ, Верхняя Березовка	0,340,05	0,550,05	0,180,01
Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь	Окрестности п. Эрхирик, долина р.Уда	0,330,02	0,530,04	0,200,02
Papaver nudicaule
Полынно-типчаково-ковыльная степь	Бичурский район, окрестности с. Окино Ключи	0,270,02	0,530,06	0,220,02
Злаково-разнотравная степь	Бичурский район, окр. села Малый-Куналей, пойма реки Хилок	0,290,03	0,540,05	0,200,01

Данные таблицы показывают, что содержание алкалоидов в образцах мака оранжево-красного, собранных в разных фитоценозах, колеблется в следующих пределах: от 0,27% до 0,34% в листьях и стеблях, от 0,45% до 0,55% в цветках и плодах, от 0,18% до 0,21% в подземных органах. В образцах мака голостебельного содержание алкалоидов в листьях и стеблях составляет 0,27-0,29%, в цветках и плодах -  0,53-0,54%, в корнях - 0,20-0,22%. При этом образцы растений, собранные в степных фитоценозах, отличаются большим накоплением алкалоидов в надземных органах по сравнению с теми, что были собраны на лугу.

Количественное содержание алкалоидов в подземных органах во всех фитоценозах отличается незначительно, поэтому не представляется возможным установить здесь какую-то закономерность.

Papaver nudicaule был собран только в двух фитоценозах; при этом значительной разницы в содержании алкалоидов не отмечено ни в надземных, ни в подземных органах.

Растения, собранные в степных фитоценозах (пятилистниково-володушковая, нителистниково-кобрезиевая, житняково-осоково-тонконоговая и пырейно-горькушево-гетеропаппусовая степи) отличаются большим накоплением алкалоидов в надземных органах по сравнению с растениями, произрастающими в луговых фитоценозах.

Таким образом, можно отметить, что содержание алкалоидов в маке (оранжево-красном) зависит от фитоценотической приуроченности и таких экологических факторов, как температура и количество осадков. С повышением температуры воздуха и уменьшением количества осадков содержание алкалоидов в надземных органах мака повышается, что вероятно, связано с активизацией синтеза алкалоидов и повышением адаптационной способности вида к меняющимся условиям внешней среды.

Для прогнозирования содержания алкалоидов в исследуемых видах мака в зависимости от эколого-географических факторов мы применили метод многоуровнего моделирования и взяли следующие факторы: высота над уровнем моря - х1, количество осадков - х2 среднемесячная температура воздуха, - х3; а, в, с, е - коэффициенты уравнения.

Исходя из  уравнения:  Y=ах1+вх2+сх3 +е,получили следующую зависимость

Y= - 0,011h(м)- 0.057w(мм)+ 1,286 t- 38,826

с Кк=0,969

Полученные данные показывают, что содержание алкалоидов в маке изменяется при изменении указанных факторов, наиболее информативным из которых является температура в  течение вегетационного периода. При увеличении температуры содержание алкалоидов возрастает. Следовательно, это позволяет прогнозировать оптимальные сроки сбора сырья, с учетом приведенных факторов, для использования местным населением. Сбор сырья целесообразно проводить в степных фитоценозах в фазу плодоношения растений.

Для предполагаемого установления различий качественного состава алкалоидов указанных видов мы провели сравнительно-хроматографический анализ.

На хроматограммах сумм алкалоидов, выделенных из надземной части Papaver rubro-aurantiacum обнаруживаются 6-14 оснований в зависимости от системы растворителей и района сбора. Сумма алкалоидов, выделенных из надземной части P. nudicaule, разделяется на 7 оснований. При сравнении расположения пятен на хроматограммах выяснено, что виды мака значительно различаются по величинам Rf и окраске пятен в УФ свете. Это свидетельствует о разном  наборе алкалоидов в том и другом виде мака, что подтверждает их видовое различие. Можно предположить, что полученные данные могут быть использованы в хемосистематике указанных видов, которые трудно различаются при сборе по морфологическим признакам.

Нами проведено определение элементного состава растительного сырья и почвы из корнеобитаемого слоя мака оранжево-красного. Всего в растительном сырье было определено содержание 21 макро- и микроэлемента, в почве-19 элементов.

Результаты количественного определения исследуемых образцов приведены в таблицах 4 и 5

Результаты, приведенные в таблице 4, свидетельствуют о том, что в почвах из корнеобитаемого слоя исследованных образцов содержатся значительные количества макроэлементов Na, Al, Si, K и микроэлементов - Ba, Zn, V, Cr. 

Таблица 4 Содержание элементов в почве

Элементы	Места сбора сырья
	Кяхтинский район (Ивняково- пырейниковый луг)	Селенгинский район (Нителистниково-кобрезиевая степь)	Верхняя Березовка (Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь)
Na (%)	2,64	1,82	1,85
Mg (%)	0,43	0,89	0,83
Al (%)	5,86	6,81	6,46
Si (%)	32,41	26,61	24,12
P (%)	0,05	0,16	0,15
S (%)	0,02	0,10	0,15
K (%)	2,48	2,69	2,31
Ca (%)	1,53	1,43	2,15
Ti (%)	0,14	0,39	0,32
Mn (%)	0,02	0,08	0,06
Fe (%)	0,98	2,63	2,28
Ba (мг/кг)	767	1040	761
V (мг/кг)	25	63	62
Cr (мг/кг)	21	51	44
Ni (мг/кг)	10	21	24
Co (мг/кг)	47	10,7	10,7
Cu (мг/кг)	10	28	18
Zn (мг/кг)	25	143	85
Pb (мг/кг)	8	45	15

Пробы почв и сырья, собранные в различных местообитаниях, характеризуются колебаниями элементного состава. Данные таблицы 4 показывают, что мак  приурочен к почвам, богатым кремнием, алюминием, натрием и калием, а из числа микроэлементов - барием, цинком, ванадием, хромом. При этом в зависимости от района сбора сырья, показатели значительно варьируют. Так, образцы почв из Кяхтинского района оказались значительно беднее по содержанию 13 элементов по сравнению с почвами из других мест сбора, и только 3 элемента (Si, Na и особенно Со) накапливаются в больших количествах по сравнению с другими районами.

Таблица 5 Содержание элементов в растении

Элемент	Места сбора сырья
	Кяхтинский район (Ивняково- пырейниковый луг)		Селенгинский район (Нителистниково-кобрезиевая степь)		Верхняя Березовка (Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь)
	надземная часть	подземная часть	надземная часть	подземная часть	надземная часть	подземная часть
Na (%)	0,13	0,226	0,00	0,202	0,005	0,254
Mg (%)	0,176	0,229	0,151	0,221	0,171	0,255
Al (%)	0,032	0,789	0,004	0,683	0,019	1,094
Si (%)	0,136	2,768	0,120	2,518	0,157	3,253
P (%)	0,222	0,194	0,125	0,182	0,24	0,158
S (%)	0,181	0,177	0,101	0.16	0,158	0,12
K (%)	2,295	0,8	1,249	1,084	2,275	0,81
Ca (%)	0,653	1,27	1,039	1,228	1,051	1,154
Сl (%)	0,141	0,047	0,156	0,251	0,339	0,038
Ti (мг/кг)	13	263	3	227	10	489
Cr (мг/кг)	8,5	86	2,4	68	2,9	56
Mn(мг/кг)	23	110	17	116	25	143
Fe (%)	0,019	0,514	0,006	0,402	0,011	1,020
Ni (мг/кг)	4,2	23	1,9	14,4	2,5	13,2
Cu (мг/кг)	6,9	10,9	5,6	14,8	7,4	10
Zn (мг/кг)	26	35	14	28	21	38
Ba (мг/кг)	54	172	131	189	88	215
Pb (мг/кг)	3	5,4	3	5,5	3	6,7
Rb (мг/кг)	14	41	16	36	19	33
Sr ( мг/кг)	84	310	48	206	533	398
Zr (мг/кг)	1,5	14,3	1	8,7	10,8	13,4

Данные таблицы 5 показывают, что в маке оранжево-красном обнаружено значительное количество Cr, Mn, Zn, Ba и Ti в корневой системе.

Следует отметить, что поглощение элементов растениями из почвы отличается как для отдельных макро- и микроэлементов, так и для различных мест сбора. Для сравнения степени поглощения элементов нами рассчитаны КБП (коэффициенты биологического поглощения), представленные в таблице 6.

Таблица 6 Коэффициент биологического поглощения мака оранжево-красного

Место сбора	Кяхтинский район (Ивняково- пырейниковый луг)		Селенгинский район (Нителистниково-кобрезиевая степь)		Верхняя Березовка (Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь)
Элемент	Надземная часть	Подземная часть	Надземная часть	Подземная часть	Надземная часть	Подземная часть
Na	0,0049	0,085	0	0,11	0,00271	0,137
Mg	0,41	0,535	0,169	0,24	0,206	0,308
Al	0,00547	0,145	0,00058	0,1003	0,0029	0,169
Si	0,0041	0,085	0,0045	0,095	0,0065	0,135
P	4,6610	4,075	0,804	1,174	1,58	1,042
S	0,11	0,977	1,04	1,65	1,082	0,822
K	0,92	0,323	0,463	0,4029	0,985	0,35
Ca	0,426	0,828	0,728	0,861	0,489	0,537
Ti	0,0093	0,188	0,00076	0,0578	0,00315	0,1540
Mn	0,1060	0,5069	0,02	0,137	0,0389	0,2280
Fe	0,0193	0,6238	0,00228	0,1527	0,0048	0,447
Ba	0,07	0,224	0,126	0,182	0,116	0,283
Cr	0,404	4,09	0,047	1,33	0,066	1,272
Ni	0,42	2,3	0,09	0,685	0,104	0,55
Cu	0,69	1,09	0,2	0,529	0,41	0,55
Zn	1,04	1,4	0,098	0,196	0,247	0,447
Pb	0,375	0,675	0,066	0,122	0,2	0,446

       

Данные таблицы 6 показывают, что наиболее интенсивно поглощаются: из макроэлементов - фосфор и сера, из числа определенных микроэлементов в корневой системе мака накапливаются Сr (КБП>1), Ni и Cu, однако Ni и Cu интенсивно поглощались корнями только в образцах из Кяхтинского района. В других районах отмечена средняя степень накопления указанных элементов (КБП= 0.530-0.685). Значение КБП>1 отмечено для Zn  в образцах мака, собранных в том же Кяхтинском районе; при этом он накапливается как в подземных, так и в надземных органах растения. Меньше всего в надземной части мака  накапливаются Na, Al, Si, а из микроэлементов - Ti, Fe, (Pb, Ni, Mn - в двух районах).

Из полученных данных следует, что мак оранжево-красный является концентратором фосфора (исключение составляет образец из Селенгинского района, в надземной части которого КБП=0,8) и серы (образцы из Селенгинского района и надземная часть из окрестности г.Улан-Удэ имеют КБП 1 ). Из числа микроэлементов подземные органы мака из всех местообитаний оказались концентраторами Cr, в то время как надземные органы накапливают Cr в небольших количествах (КБП= 0,05 - 0,4). Образцы мака из Кяхтинского района накапливают Zn в надземной (КБП=1,04) и особенно в подземной частях (КБП=1,4). Кроме того подземная часть этого же образца отличается повышенным поглощением меди (КБП=1,1). При этом элементный состав мака значительно различается в зависимости от места и времени сбора сырья.

Указанные элементы (Zn, Cu, Cr) по данным М.Я. Ловковой (1998, 1999), способствуют содержанию алкалоидов в растениях, что и подтверждается нашими исследованиями.

       Проведенные исследования показали, что оба вида мака характеризуются значительным содержанием алкалоидов, накопление которых зависит от фитоценотической приуроченности и эколого-географических факторов, наиболее информативным из которых является температура воздуха в вегетационный период.

       Исследованные виды содержат значительное количество таких макроэлементов, как Na, Mg, P, S и микроэлементов Ti, Cr, Mn, Zn, Ba, Cu/

       Таким образом, мак оранжево-красный и мак голостебельный являются перспективными алкалоидоносными видами и могут быть рекомендованы для дальнейшего углубленного фитохимического и фармакологического изучения в качестве источников алкалоидов с целью возможного получения из них лекарственных средств.

ВЫВОДЫ

1. На территории Западного Забайкалья Papaver rubro-aurantiacum произрастает в пятилистникововолодушковой степи, ивняке пырейниковом, нителистнико-кобрезлевой степи, а также встречается в разнотравно-типчаково-ковыльной степи и разнотравно-вейниково-осоковом лугу. Papaver nudicaule является типичным представителем полынно-типчаково-ковыльной степи.
2. Оба вида мака содержат алкалоиды, причем в надземных органах их содержание больше, чем в подземных. При этом накопление алкалоидов зависит от органа растения и фазы вегетации. Наибольшее содержание суммы алкалоидов выявлено в цветках и плодах обоих видов в фазу плодоношения.
3. Содержание алкалоидов в маке зависит от фитоценотической приуроченности и таких экологических факторов, как температура и количество осадков. Растения, собранные в степных фитоценозах, отличаются большим накоплением алкалоидов в надземных и подземных органах по сравнению с произрастающим в луговых фитоценозах. С повышением температуры воздуха и уменьшением количества осадков содержание алкалоидов повышается, что, вероятно, связано с повышением активизационной способности вида к меняющимся условиям внешней среды.
4. Определено содержание микроэлементов в маке оранжево-красном и почвах из мест его произрастания. При этом обнаружено, что он является концентратором Р и S, а из числа микроэлементов - Zn, Cu, Cr. Меньше всего в надземной части мака накапливается -  Na, Al, Si, а из микроэлементов Ti, Fe. Вероятно, это связано с низким поглощением данных микроэлементов корневой системой, так как в почве выявлено более высокое содержание микроэлементов, что возможно связано с экологическими условиями районов исследования.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Бабыкина А.М. Элементный состав мака голостебельного (Papaver nudicaule L.) /Анцупова Т.П., Чупарина Е.В., Айсуева Т.С.// Вестник ВСГТУ.-2011.- №22(3). - С. 20 - 23.

В других изданиях:

2. Бабыкина А.М. Определение биологически активных веществ в маке /Анцупова Т.П.//  Сборник научных трудов ВСГТУ. Серия: Химия и биологически активные вещества природного происхождения. - Улан-Удэ: 2009. -  Вып. 14 - С.
3. Бабыкина А.М. Минеральный состав мака голостебельного /Анцупова Т.П.//  Сборник научных трудов ВСГТУ. Серия: Химия и биологически активные вещества природного происхождения. - Улан-Удэ: 2010. - Вып. 15- С.
4. Бабыкина А.М. Содержание алкалоидов в маке голостебельном /Анцупова Т.П.//  Сборник научных трудов. Серия: Химия и биологически активные вещества природных соединений. - Улан-Удэ: 2011. -  Вып.16. - С.
5. Бабыкина А.М. Biologically active substances of Papaver nudicaule L. /Анцупова Т.П.//  Сборник научных трудов. Серия: Биологически активные вещества из древесины и различных видов растений. - Санкт-Петербург: 2011. - С.
6. Бабыкина А.М. Фитохимическое исследование некоторых лекарственных растений Забайкалья /Анцупова Т.П., Дашиева Ж.Д// Сборник научных трудов. Растительность Байкальского региона и сопредельных территорий: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Улан-Удэ: 2011. - С. 24-25.

Подписано в печать 20.02.2012 г. Формат 6084  1/16

Усл.п.л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ №

Издательство ВСГУТУ

670013. г. Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40, в.

й ВСГУТУ, 2012 г.

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии