Ресурсный потенциал по лютеолин-7-глюкозиду Veronica incana (Scrophulariaceae) в Центральной Якутии

Выявлены особенности накопления лютеолин-7-глюкозида в надземной части вероники седой Veronica incana L. с оценкой его ресурсного потенциала в зависимости от фитоценотических условий произрастания ценопопуляций на территории Центральной Якутии. Сбор материала проводился во время цветения Veronica incana в 7 ценопопуляциях, а также в коллекции Якутского ботанического сада. Определение содержания флавоноидов осуществляли методом ВЭЖХ. Высокие показатели содержания флавоноидов в биомассе генеративных растений отмечены в ценопопуляциях, находящихся в оптимальных условиях и низкие — в ценопопуляции, испытывающей сильное антропогенное воздействие. Кроме того, одним из факторов снижения уровня содержания флавоноидов в растениях является недостаточная освещенность местообитания. Наиболее высокий ресурсный потенциал по лютеолин-7-глюкозиду наблюдается в биомассе V. incana, произрастающих в типчаково-разнотравной степи и в культуре лютеолин глюкозид вероника якутия Ключевые слова: ЛЮТЕОЛИН-7-ГЛЮКОЗИД, РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, ВЕРОНИКА СЕДАЯ, ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЯКУТИЯ ЯКУТСКИЙ БОТАНИЧЕСКИЙ САД, КОЛЛЕКЦИЯ Вероника седая Veronica incana L. (Сем. Scrophulariaceae — Норичниковые) — евразиатский вид, ареал которого простирается от Западной и Восточной Европы до северо-востока России, Монголии и Китая. Широко распространен в Центральной Якутии, где является постоянным компонентом степных сообществ, также входит в состав травянистого яруса сухих сосновых лесов.

Вероника седая используется в народной медицине, её трава применяется в виде настоя от головных болей, ревматизма, хронических кожных болезней, туберкулеза легких, болезней почек и мочевого пузыря. Свежие листья употребляют при потливости ног, а также прикладывают к ранам для быстрого очищения и заживления. Ваннами из водного настоя травы лечат грибковые заболевания кожи, зудящие сыпи, ожоги и раны. В виде чая пьют при грыже, сердечных заболеваниях, лихорадке, от горла и простуды. Проявляет антибактериальную и антифунгальную активность.

В тибетской медицине используют веронику седую при подагре, нарушении обменных процессов и в качестве противокашлевого средства.

В якутской народной медицине применяется при желудочно-кишечных заболеваниях, гипертонии, туберкулезе легких, нервном возбуждении, болезнях печени, а также при угрях-гнойничках [1,2].

Препараты из растений рода Veronica L. обладают противовоспалительным, отхаркивающим, седативным, кровоостанавливающим, антитоксическим и рано-заживляющим действием [3−7]. Некоторые виды рода Veronica L. обладают противораковым действием, применяемые при раке желудка и кишечника [8]. Вероника лекарственная — Veronica officinalis L., кроме того, включена в состав многих сборов, лечебных чаев и биологически активных пищевых добавок [3−4, 9−13].

V. incana обладает высокими адаптационными возможностями. Вид толерантен к крайним условиям среды — хорошо переносит низкие зимние и высокие летние температуры, повышенную инсоляцию, недостаточное увлажнение, уплотненные почвы. Такая устойчивость обусловлена в определенной степени биоморфологическими адаптациями. Обладая пластичной биоморфой вид легко приспосабливается к различным условиям произрастания [14]. Но не меньшее значение в адаптации растений к неблагоприятным условиям среды имеет биохимические составляющие растений. Известно, что в процессе эволюции под воздействием резко сменяющихся условий формировалась способность растений к накоплению биологически активных веществ, выполняющих защитную функцию. Учитывая сложную историю формирования флоры Якутии, особенно развитие степной растительности, можно предполагать, что многие виды обладают большими потенциальными возможностями, которые могли быть использованы в медицине.

К таким веществам относятся флавоноиды, которые являются наиболее обширной группой фенольных соединений и важной составной частью растительного организма. Их можно рассматривать как активные растительные метаболиты, в частности, они могут быть связаны с осуществлением в растении приспособительных функций и репродуктивных процессов [15]. Флавоноиды участвуют в окислительно-восстановительных процессах в растениях, являются необходимыми компонентами дыхательной пероксидазной системы растений, играют роль поглотителей ультрафиолетовых лучей, предохраняя тем самым хлорофилл и цитоплазму [16−18] и участвуют в важных процессах обмена веществ в растениях [19]. Ряд авторов предполагают, что флавоновые соединения повышают толерантность растений к неблагоприятным условиям среды [17, 20] и могут играть важную роль в адаптации растений к внешним неблагоприятным факторам благодаря широкому спектру действия данных соединений обладающих аллелопатическими, инсектицидными, фунгицидными и бактерицидными свойствами [21−24].

Особый интерес представляет флавоноид лютеолин-7-глюкозид (цинарозид), обладающий выраженным гипоазотемическим действием и высокими антиоксидантными свойствами [25]. Результатов исследований, связанных с оценкой ресурсного потенциала по лютеолин-7-глюкозиду в различных эколого-фитоценотических условиях в литературе нам не встречались.

Цель работы: оценка ресурсного потенциала флавоноида лютеолин-7-глюкозида в надземной части (трава) вероники седой в зависимости от местообитания.

РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЙ, материал и методы Работа проводилась в Центральной Якутии, в окр. г. Якутска. Характерными чертами района исследований являются резкая континентальность климата, проявляющаяся в низких зимних, высоких летних температурах и высокой засушливости (табл. 1). Годовая амплитуда минимальных и максимальных температур в Якутске составляет 102^оC [26]. Очень существенным фактором климата Центральной Якутии являются большая продолжительность и высокая интенсивность солнечного освещения в теплое время года, обусловленные северным положением территории, незначительной облачностью и исключительной прозрачностью воздуха [27].

Таблица 1.

Климатическая характеристика Центральной Якутии.

Материалом для исследований служила надземная масса Veronica incana, собранная в разных местообитаниях. Сбор материала проводился в июле 2014 г., во время цветения, одновременно (во избежание наложения фактора времени) в 7 природных ценопопуляциях (далее ЦП) в окр. г. Якутска и в коллекционном питомнике Якутского ботанического сада ИБПК СО РАН (табл.2).

ЦП 1 входит в состав разнотравно-тонконоговой степи, расположенной на 2-й надпойменной террасе долины среднего течения р. Лены. ЦП 2 произрастает в верониково-полынно-типчаковой степи на 2-й надпойменной террасе долины среднего течения р. Лены. ЦП 3 произрастает в тонкоконогово-разнотравно-осоковой степи на 2-й надпойменной террасе. ЦП 4 входит в состав ковыльной степи на склоне коренного берега р. Лены северо-восточной экспозиции (38−40^о). ЦП 5 произрастает в сосновом лесу, расположенном на склоне юго-западной экспозиции коренного берега р. Лены (35^о). ЦП 6 входит в состав злаково-разнотравной степи на склоне юго-западной экспозиции коренного берега р. Лены (25^о). ЦП 7 произрастает в типчаково-разнотравной степи на склоне юго-западной экспозиции коренного берега р. Лены (28−30 ^о).

Определение содержания флавоноидов в метанольных экстрактах осуществляли методом ВЭЖХ на микроколоночном хроматографе Милихром А-02 фирмы «ЭкоНова» (Россия) с последующей компьютерной обработкой результатов исследования, используя программу «Мулити-Хром» для «Windows». Измельченную (0,2 мм) навеску биомассы 0,05 г экстрагировали в 1,0 мл метанола (Merck) в течение 24 часов при постоянном перемешивании в комнатных условиях, после чего полученные экстракты пропускали через мембранный фильтр с диаметром пор 0,20 мкм.

Разделение проводили на хроматографической колонке ProntoSIL 120−5-С18 AQ размером 2×75 мм. Оптимальное разделение соединений было достигнуто при следующих условиях: подвижная фаза элюент, А — 0.2%-ный водный раствор ортофосфорной кислоты; В — ацетонитрил, градиентный режим элюирования с возрастанием доли В от 10 до 75% в течение 50 мин при скорости потока 50 мкл/мин и температуре колонки 40 °C. Объем проб 4 мкл. Детектирование осуществляли с помощью УФ-спектрофотометрического детектора при длине волны 350 нм. В качестве стандартных образцов использовали лютеолин-7-О-глюкозид, производства Sigma-Aldrich. Смесь растворов стандартных образцов готовили в концентрациях 6,25; 12,5; 25,0; 50,0; 100,0 и 200,0 мкг/мл в метиловом спирте. В качестве градуировочных зависимостей использовали уравнения линейной регрессии, связывающие концентрации характеризуемых соединений и площади пиков. Содержание индивидуальных компонентов в образцах определяли методом внешнего стандарта как оптимального при хроматографическом анализе многокомпонентных смесей.

Под ресурсным потенциалом фитосырья принималась оценка содержания лютеолин-7-глюкозида в сухой фитомассе зрелых генеративных растений Veronica incana, рассчитываемая как произведение количества лютеолин-7-глюкозида мкг/г _{фитомассы} на её фитомассу.

Результаты и их обсуждение Исследования показали межпопуляционную изменчивость содержания лютеолин-7-глюкозида в надземных частях вероники седой. Его накопление в растениях меняется в зависимости от условий произрастания, что свидетельствует о том, что лютеолин-7-глюкозид является активным растительным метаболитом.

Изученные сообщества различаются между собой по уровню солнечной инсоляции, температурному режиму, интенсивностью антропогенного воздействия и их сочетанным влиянием. В литературе имеются сведения о содержании вторичных метаболитов, которое зависит от условий их произрастания — на накопление флавоноидов в растениях влияют освещенность, температуры и стрессовые условия [15, 28−30].

Ранее нами проведена оценка состояния изученных ценопопуляций V. incana по организменным (высота растения, длина соцветия, биомасса особи) и популяционным признакам (плотность особей на единицу площади, доля молодой фракции возрастного спектра, доля генеративной фракции возрастного спектра). Диапазон каждого из 6 признаков разбивался на 5 классов с одинаковым объемом по равномерной шкале; каждому классу присваивался 1 балл. Сумма наименьших баллов соответствовала 6, наибольших — 30. Соответственно этой оценке благоприятные условия для произрастания V. incana складываются в степных сообществах на второй надпойменной террасе (ЦП 2, 25 баллов) и на склонах коренного берега (ЦП 4 — 23 балла и ЦП 7 — 24 балла), в которых отмечается совпадение экологического и фитоценотического оптимумов. В стрессовых условиях находятся ЦП 1, 3, 6, которые испытывают сильную антропогенную нагрузку (16−18 баллов) [14] (табл. 2).

Таблица 2

Ресурсный потенциал по лютеолин-7-гликозида V. incana

Примечание: * р?0,05; ЦП — ценопопуляция; ЯБС — Якутский ботанический сад В окрестностях г. Якутска изученные растительные сообщества испытывают рекреационную нагрузку разной степени. В нашем эксперименте сильное антропогенное воздействие испытывают ЦП 1 и 3, расположенные на 2 надпойменной террасе и ЦП 6 — на юго-западном склоне коренного берега. На этих участках зафиксированы низкие значения как организменных, так и популяционных признаков. На открытых, хорошо освещаемых солнцем степных участках с достаточно сильным антропогенным воздействием (ЦП 1, 6) ресурсный потенциал по содержанию лютеолин-7-глюкозида был одинаков (82,63±4,12 и 89,06±4,45 мкг в сух фитомассе, соответственно). На наш взгляд, это связано с адаптацией растений к стрессовым условиям среды, как антропогенного, так и природного происхождения. Дальнейшее нарастание антропогенного давления (ЦП 3; 16 баллов) приводит к снижению ресурсного потенциала по содержанию лютеолин-7-глюкозида в биомассе зрелых генеративных растений до 26,95±1,35 _{мкг в сух фитомассе}, что составляет минимальное значение среди исследованной выборки ЦП (табл. 2). На этих участках растения угнетены, что сказывается на их общем облике — уменьшаются их размеры, снижаются показатели фитомассы. Эти ценопопуляции, подвергающиеся сильному антропогенному воздействию, в силу неблагоприятного экологического состояния среды, являются непригодными для сбора сырья. Следует отметить, что освещенность местообитания ЦП так же отражается на ресурсном потенциале V. incana, но в меньшей степени, чем влияние антропогенного воздействия: так, у растений ЦП 5, произрастающих в cосновом лесу наблюдается низкий ресурсный потенциал по содержанию лютеолин-7-глюкозида, что составляет 45,07±2,25 мкг в сух фитомассе при, более или менее благоприятных условий произрастания (20 баллов).

В оптимальных условиях произрастания фитоценоза находятся растения ЦП 2, 4 и 7 (23−25 баллов), что отражается на высоком содержании в биомассе зрелых генеративных растений V. incana лютеолин-7-глюкозида. Эти ценопопуляции, испытывающие слабую или умеренную антропогенную нагрузку (табл. 2), могут служить источником сырья для получения биопрепарата. Следует отметить, что максимальный ресурсный потенциал по содержанию флавоноида (365,35±18,27 мкг в сух фитомассе) среди исследованных ЦП отмечен у растений, произрастающих в типчаково-разнотравной степи (ЦП 7) на склоне юго-западной экспозиции коренного берега р. Лены. На этом участке отмечено совпадение экологического и фитоценотического оптимумов (24 балла), о чем свидетельствуют максимальная плотность ценопопуляции, высокая доля молодой фракции в онтогенетическом спектре, а также растения характеризуются высокими организменными характеристиками, такими как размеры и биомасса средневозрастной генеративной особи (Данилова, Семенова, 2015). Поэтому можно предположить, что условия произрастания на склоне юго-западной экспозиции наиболее оптимальны для накопления в тканях вероники лютеолин-7-глюкозида. Склоны юго-западной экспозиции — это световые склоны, которые интенсивно освещаются и соответственно сильнее прогреваются. Большие суммы тепла в Якутске определяются не только большой длительностью солнечного освещения, но и большим напряжением солнечной радиации. По напряжению радиации на перпендикулярную поверхность в истинный полдень, Якутск не уступает Ташкенту [31]. Возможно, повышенный синтез метаболитов в особях, произрастающих на склонах юго-западной экспозиции связан с адаптацией растений к условиям среды. Предполагается, что благодаря способности поглощать ультрафиолетовое излучение (330=350 нм) и часть видимых лучей (520=560 нм) флавоноиды защищают растительные ткани от избыточной радиации [29, 32−33].

В условиях культуры на агротехническом фоне, в отсутствии фитоценотической конкуренции, а также отрицательного антропогенного воздействия вероника седая в генеративном возрасте накапливает довольно большое количество лютеолин-7-глюкозида и по ресурсному потенциалу (382,39±19,12 мкг в сух фитомассе) не уступает растениям из ЦП 7.

Возможно, этому способствует хорошо развитое крупное многоцветковое соцветие, т.к. наибольшее количество флавоноидов накапливается в растениях в фазе цветения и локализовано в цветках [34]. При производственном выращивании сырья, как правило, все растения одновозрастны и поэтому доля генеративных растений, имеющих наибольшее содержание флавоноидов, будет максимальной. Сравнение фитомассы генеративных особей из разных местообитаний показало, что наименьший показатель отмечен в ценопопуляциях, находящихся под сильным антропогенным воздействием (0,49 г.), а наибольшей фитомассой обладают интродуценты (4,95 г).

Заключение

Сравнительная оценка ресурсного потенциала лютеолин-7-глюкозида в зависимости от эколого-фитоценотических условий показала, что достаточно высокие его значения отмечены в верониково-полынно-типчаковой и ковыльной степях, испытывающих слабое и умеренное антропогенное воздействие. Возрастание антропогенной нагрузки приводит к снижению ресурсного потенциала (разнотравно-тонконоговая и злаково-разнотравная степь). Очень низкие показатели ресурсного потенциала отмечены в растениях тонкоконогово-разнотравно-осоковой степи, испытывающей сильное антропогенное воздействие. Также одним из фактором снижения уровня содержания лютеолин-7-глюкозида в растениях также является недостаточная освещенность местообитания (сосновый лес, расположенный на склоне юго-западной экспозиции коренного берега р. Лены).

Наиболее высокий ресурсный потенциал по лютеолин-7-глюкозиду наблюдается в растениях, произрастающих в типчаково-разнотравной степи и в культуре (365,35 и 382,39 мкг в сухой фитомассе). С экономической точки зрения наиболее приемлемо плантационное выращивание V. incana. Сбор сырья V. incana в культуре рекомендуется проводить на 2−3 год жизни растений во время фазы цветения.

Работа выполнена в рамках НИР VI.52.1.11. «Разнообразие растительного мира таежной зоны Якутии: структура, динамика, сохранение» (№ госрегистрации 1 201 282 190) и НИР VI.56.1.5. «Физиолого-биохимические механизмы формирования адаптивного потенциала, устойчивости и продуктивности растительных компонентов экосистем Южной и Центральной Якутии» (№ госрегистрации — 1 201 282 194).

• 1. Телятьев В. А. Целебные клады: растения, продукты животного и минерального происхождения Центральной Сибири и их лечебные свойства. Иркутск; Восточно-Сибирское кн. изд., 1991. 400 с.
• 2. Атлас лекарственных растений Якутии. Т. 2: Лекарственные растения, используемые в народной медицине / Под. ред. Б. И. Иванова. Якутск, 2005. 224 с.
• 3. Насыров X. М. Фармакологические свойства некоторых растений семейства норичниковых, произрастающих в Башкирии: Автореф. дис. … канд. мед. наук. Уфа, 1970. 22 с.
• 3. Насыров X. М., Ворошилова Н. Н., Глухарёв Ю. А. Антибактериальные свойства некоторых растений семейства норичниковых // Дикорастущие и интродуцируемые полезные растения в Башкирии. 1971. Вып. З. С. 112−116.
• 5. Махлаюк В. П. Лекарственные растения в народной медицине. М.; Нива России, 1992. 478 с.
• 6. Орлова Е. А. Фитотерапия. М.; 20 001.506 с.
• 7. Кьосев П. А. Полный справочник лекарственных растений. М.; Эксмл, 2005. 992 с.
• 8. Гольдберг Е. Д., Зуева Е. П. Препараты растений в комплексной терапии злокачественных новообразований. Томск; Изд-во Томск ун-та, 2000. 129 с.
• 9. Сафонов, Н. Н. Лечебные травы для ваших питомцев. М.; ТОО Транспорт, 1996. С. 11 -12.
• 10. Носаль М. А., Носаль И. М. Лекарственные растения и способы их применения. Минск; Полымя, 1997. С. 270 — 272.
• 11. Твичел Пол. Магические травы. М.; ФАИР, 1998. 147 с.
• 12. Преображенский, В. И. Современная энциклопедия лекарственных растений. Ростов-на-Дону; Баро-Пресс, 2001. 453 с.
• 13. Лавренов, В. К. Лавренова Г. В. Современная энциклопедия лекарственных растений. СПб.; Нева, 2006. 272 с.
• 14. Данилова Н. С., Семенова В. В. Онтогенетическая структура и состояние ценопопуляций Veronica incana (Scrophulariaceae) в Центральной Якутии // Растительные ресурсы. 2015. № 3. С. 542−553.
• 15. Минаева В. Г. Флавоноиды в онтогенезе растений и их практическое внедрение. Новосибирск, 1978. 252 с.
• 16. Благовещенский А. В. Биохимическая эволюция цветковых растений. М.; Наука, 1966. 327 с.
• 17. Георгиевский В. П., Рыбаченко А. И., Казаков А. Л. Физико-химические и аналитические характеристики флавоноидных соединений. Ростов н/Д.; Изд-во Рост. ун-та, 1988. 142 с.
• 18. Кенжебаева С. Т., Кульмагамбетова ЭА., Прибыткова Л. Н., Aдекенов С. М. Флавоноиды Achillea glabella Kar. Et Kir // Матер междунар. совещ., посв-e памяти Минаевой В. Г. Новосибирск, 1998. С. 56.
• 19. Гусев Н. Ф., Немерешина О. Н. Влияние техногенного загрязнения на содержание флавоноидов в растениях семейства норичниковых Степного Предуралья // Вестник ОГУ. 2004. № 10. С.123−126.
• 20. Олешко Г. И., Зеленина М. В., Вотинова Т. И., Марценюк В. Б., Елабугина О. В., Челпанова Е. В. Влияние условий обитания на накопление флавоноидов некоторыми видами рода вероника и брусника региона Урала // Матер. юбилейной науч-практ. конференции, посв. 60-летию Пермской государственной фармацевтической академии. Пермь, 1997. С. 15−16.
• 21. Харборн Дж.

  Введение

  в экологическую биохимию. М., 1985. 312 с.

• 22. Запрометов М. Н. Фенольные соединения: Распространение, метаболизм и функции в растениях. М., 1993. 272 с.
• 23. Harborne J.B., William C.A. Advances in flavonoid research since 1992 // Phytochemistry. 2000. Vol. 55. P. 481−504.
• 24. Храмова Е. П., Высочина Г. И. Состав и содержания флавоноидов в Potentilla fruticosa (Rosaceae) в условиях техногенного загрязнения в г. Новосибирске // Растительные ресурсы, 2010. Т 46, вып. 2. С. 74−86.
• 25. Эргашев Н. А., Комилов Э.Дж., Ташбекова М. Х., Асраров М. И., Эшбакова К. А., Комилов. Б.Дж. Антиоксидантные свойства флавоноида цинарозида на модели митохондрий // 19-я Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых. Пущино, 2015 С. 151.
• 26. Гаврилова М. К. Климат Центральной Якутии. Якутск; Якут.кн.изд-во, 1973. 120 с.
• 27. Щербаков И. П. Лесной покров Северо-Востока СССР. Новосибирск; Наука, 1975. 344 с.
• 28. Биохимия фенольных соединений / Под ред. Дж. Харборн. М., 1968. 451 с.
• 29. Запрометов М. Н. Основы биохимии фенольных соединений. М., 1974. 123 с.
• 30. Кузнецова М. А. Лекарственное растительное сырье и препараты. М.; Высшая школа. Издание 2-е, перераб. и доп., 1987. 191 с.
• 31. Шашко Д. И. Климатические условия земледелия в Центральной Якутии. М.; Изд. АН СССР, 1961. 264 с.
• 32. Harborne J. В. Comparative biochemistry of the flavonoids, L. N. Y., 1967.
• 33. Harborne J. B., Mabry T. J., Mabry Н. The flavonoids. L., 1975.
• 34. Ibrahim L.F., Kawashty S.A., Baiuomy A.R., Shabana M.M., El-Eraky W.I., El-Negoumy S.I. A comparative study of the flavonoids and some biological activities of two Chenopodium species // Chem. Nat. Comp. 2007. Vol. 43, N 1. P. 24−28.