CC BY
72
Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения
СОДЕРЖАНИЕ СТЕРОИДНЫХ ГЛИКОЗИДОВ И АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В РАСТЕНИЯХ ЯКУТИИ
Т.В. Рогожина, В.В. Рогожин
Якутская государственная сельскохозяйственная академия, Якутск.
E-mail: vvrogozhin@mail.ru
CONTENT OF STEROID GLYCOSIDES AND ASCORBIC ACID IN PLANTS OF YAKUTIA
T. V. Rogozhina, V. V. Rogozhin
Yakutsk State Agricultural Academy, Yakutsk.
The content of ascorbic acid and cardiac glycosides in 99 species of plants growing in Yakutia was studied. It was shown that those biologically active substances were accumulated most of all in leaves and fruits, and in a lesser extent -in flowers and roots. The distribution of ascorbic acid in different parts of plants is more or less even, whereas cardiac glycosides are accumulated in the main in fruits, leaves, flowers and in a very small amount - in a root system. It was supposed that the role of cardiac glycosides and ascorbic acid in plants is somewhat different. Cardiac glycosides play a regulatory role and their accumulation takes place in actively vegetating parts of a plant, whereas ascorbic acid is evenly distributed in all parts of a plant and is a main plastic material.
Сердечные гликозиды (СГ) и аскорбиновая кислота (АК) относятся к группе соединений, обладающих антиоксидантными свойствами.
Функциональная роль АК в метаболических процессах в основном была раскрыта в работе (Ругге и др, 1965), который показал, что окисление аскорбиновой кислоты происходит с образованием промежуточных продуктов ион-радикалов семихинонного типа. Им же высказано предположение, что способность АК отдавать электроны соответствующим акцепторам и образовывать ион-радикалы лежит в основе участия аскорбиновой кислоты в окислительно-восстановительных процессах, причем АК может участвовать в транспорте электронов и окислении пиридиновых коферментов растений.
Для животных тканей показано, что АК может выступать в качестве гидроксилирующего агента при образовании кортикостероидов в гомогенатах надпочечников (Мар80п, 1967). При дефиците АК нарушается биосинтез и превращения кортикостероидов. Экзогенное введение АК животным повышает экскрецию 17-кетостероидов в моче и увеличивает концентрацию в крови оксикортикостероидов. Участие АК в образовании функционально активных гормональных соединений стероидной природы не случайно, а является закономерным звеном в сложившейся системе регулирования интенсивности и направленности метаболических процессов в любом живом организме, хотя экспериментально показано пока только для животных. Понижение содержания АК в организме животных и растений приводит к возникновению у них стресса, понижению реактивности. Введение больших доз АК резко повышает устойчивость организма, его адаптационные способности к неблагоприятным воздействиям внешней среды (инфекции, перегревание, охлаждение, недостаток кислорода и др.), способствует процессам регенерации.
Сердечные гликозиды имеют важное физиологическое значение для растений. Следует прежде всего отметить, что при взаимодействии СГ с клеточными мембранами их проницаемость для ионов кальция резко возрастает (Богатский, 1960). Изучена роль СГ как природных биорегуляторов, которые могут обладать противоопухолевой и фунгицидной активностью, в зависимости от их химического строения (Кинтя, 1988).
При заражении растений патогенной микрофлорой происходит смещение конкурентного соотношения ферментативного и свободнорадикального окисления в клетке в сторону свободнорадикального, сопровождающегося образованием большого количества свободных перекисных радикалов, которые способствуют дестабилизации мембранной организации клетки (Журавлёв, 1975). Поэтому в лечебной практике очень часто используют медикаментозные препараты в которых содержатся вещества, подавляющие свободнорадикальные процессы (антиоксиданты) и, тем самым, повышающие общую резистентность организма к различным инфекциям. К таким соединениям можно отнести и СГ, высокая реактивность которых обусловлена подвижностью атома водорода агликона, который может образовать стабильный промежуточный радикал-ингибитор (Кинтя и др, 1982), выполняя роль антиоксиданта в клетках, ингибитора ПОЛ.
Таким образом, анализ действия СГ позволяет определить, что основная функциональная роль гликозидов заключается в их способности стимулировать проницаемость мембран как растительных, так и животных клеток; активировать процессы деления и роста клеток; за счет реактивной агликоновой части. Кроме того, СГ способны подавлять образование свободных радикалов, ингибировать ПОЛ, т.е выполнять в клетке роль антиоксидантов.
Суровые природно-климатические условия Севера, оказывают влияние на функциональное развитие местной флоры. Короткое и жаркое лето сменяется длинной и продолжительной зимой, активная вегетация растений возможна только в течение 3-4 месяцев (Данилова, 1993). За этот короткий период растениям необходимо пройти полный цикл развития побегов, сформировать полноценные семена, способные прорасти в дальнейшем. Развитие растений в летний период обусловлено продолжительным круглосуточным солнечным ос-
вещением, что приводит к активации обменных процессов и свободнорадикальных реакций в клетках растения. Такие изменения возможны только при выработке в этот период биологически активных веществ, которые стимулируют протекание метаболических процессов в растениях, которые и являются антиоксидантами. Однако содержание сердечных гликозидов и аскорбиновой кислоты во флоре Якутии на разных стадиях вегетации мало изучено.
В данном сообщении мы приводим данные по содержанию сердечных гликозидов и аскорбиновой кислоты в некоторых растениях Якутии.
Для анализа использовали образцы растений, выращенных в коллекционном питомнике Ботанического сада Якутского института биологии СО РАН (г. Якутск) (ЯБС) - 77 видов, а также растений собранных в окрестностях г. Якутска (окрестности Чочур-Мурана) (Ч-Муран) -15 видов и поселка Т абага (25 км юго-западнее г. Якутска) - 7 видов. При сборе растений отмечали дату, место произрастания, фенологическое состояние.
Содержание стероидных гликозидов определяли по методике (Ермакова, 1987), аскорбиновой кислоты - по методике (Полевой и др., 1978). Все аналитические исследования выполнены на двухлучевом спектрофотометре DMS 100S UV/VIS фирмы Varian. Содержание стероидных гликозидов и аскорбиновой кислоты в различных частях растений, определяли в мг/100 г сухой массы.
Содержание аскорбиновой кислоты в тканях растений колебалось от 0.8 до 84.0 мг/100 г сухой массы. Поэтому все исследуемые растения по этому признаку были подразделены на три группы: с высоким (свыше 20 мг/100 г), средним (от 10 до 20 мг/100 г) и низким содержанием АК (менее 10 мг/100 г).
Средние показатели содержания АК в выделенных группах колеблются в первой от 28.6 до 33.3 мг/100 г, во второй - от 12.6 до 14.2 мг/100 г, в третьей - от 3.2-7.7 мг/100 г. В первую группу вошло 23 вида растений (23.2%), во вторую группу - 48 видов (48.5%) и третью группу - 28 видов растений (28.3%). Наибольшее содержание АК среди первой группы растений определяется в листьях копеечника щетинистоплодного, лабазника дланевидного, бадана толстолистного, герани луговой, иван-чая узколистного, иван-чая широколистного, шиповника иглистого, княженики и др.; в корнях лабазника длане-видного, гравилата алеппского, иван-чая узколистного, полыни монгольской и др.; в плодах иван-чая узколистного, лабазника длане-видного, копеечника щетинистоплодного.
Содержание аскорбиновой кислоты в органах исследованных растений хотя и распределяется в следующем убывающем порядке: листья, плоды, цветки и корни, однако не ощущается резких различий. Распределение идет более или менее равномерно по органам растений. Накопление аскорбиновой кислоты зависело от фенологической фазы растения и могло достигать максимальных величин в различные сроки вегетации. Так как сбор растений проводился в конце июля - начале августа, то основная масса собранных растений находилась в фазе массового цветения или конца цветения, а также в фазе осыпания плодов. Если сравнивать процент растений, приходящихся на выделенные группы, то выявлено преобладание растений в стадии конца цветения и осыпания плодов в группах с очень высоким содержанием АК. Это позволяет высказать предположение о том, что накопление АК в растениях происходит на поздних стадиях вегетации, обеспечивая восстановленный потенциал растений и подготовку к созреванию плодов.
У этих же видов растений нами были определены и сердечные гли-козиды. По содержанию этой группы биологически активных веществ все растения были подразделены также на три группы: с высоким (свыше 14 мг/100 г), их оказалось 18.2%; со средним (от 5 до 14 мг/100 г), (71.7%); низким (менее 5 мг/г), (10.1%). Высокое содержание сердечных гликозидов в листья отмечается у бадана толстолистного, ге-теропаппуса щетинистоволосистого, дриады восьмилепестной, змееголовника пальчатого, солонечника даурского. Цветки горечавки бо-
Международная конференция
Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения
ЛИТЕРАТУРА
Богатский A.B., Назарова Н.Ю., Kuнтя ПЖ. и др. 1960. Модификация бислойных липидных мембран среди стероидных гликозидов // Докл. ЛН CCCP. Т. 252. № 1. C.235-237.
Данилова Н.С. 1993. Интродукция многолетних травянистых растений флоры Якутии. - Якутск: ЯкутНЦ CO PAR 164 с.
Журавлёв A.И. 1975. Биоантиокислители в животном организме // Биоантиокислители. - М.: Наука. C.15-20.
Kuнтя ПЖ., Бурцева E.A., ^валь-чук Л.П. и др. 1982. Поиск антиоксиданта в ряду стероидных гликозидов // Химико-фарм. журн. № 1. C.95-97.
Kuнтя П-K. 1988. Природные биорегуляторы стероидной природы // Журн. Всес. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. Т.33. № 5. C. 584-586.
Методы биохимического исследования растений / Под ред. A.R Ермакова. 1987. - Л.: Aгрoпрoмиздaт. 430 с.
Методы биохимического анализа растений / Под ред. В.В. Полевого, Г.Б. Максимова. 1978. - Л.: Изд-во ЛГУ. C.133-135.
Ругге Ж., Блюменфельд Л.A. 1965. Cвoбoдные радикалы аскорбиновой кислоты, возникающие при взаимодействии с белками // Биофизика. № 10. C. 689-695.
Mapson L. W. 1967. L-Ascorbinsaure Biochemical System // The Vitamins. Chemistry, Physiology, Methods / Ed. W.H. Sebrell, Jr & R.S. Harris. - New York - London. 386 p.
родатой, полыни монгольской и эстрагон в период массового цветения накапливали в большом количестве СГ. Богаты СГ и плоды гетеропаппу-са щетинистоволосистого, лабазника вязолистного и дланевидного, льнянки остролопастной и солонечника даурского. Низкое содержание СГ отмечено у горечавки лежачей, донника ароматного, донника белого, качима Самбука, колокольчика Турчанинова, крапивы двудомной, лука душистого, подорожника прижатого, рябинника рябинолистного, синюхи северной.
Таким образом, было показано, что почти 90% исследованных растений содержали в достаточно больших количествах СГ. Причем среди этой группы есть растения, перспективные для промышленного выращивания - змееголовник пальчатый, прострел желтеющий солонечник даурский, тысячелистник обыкновенный.
Однако содержание СГ в различных частях растений неравномерно. Высокое содержание СГ наблюдается в плодах (19.2±4.4 мг/100 г), затем по убывающей в листьях (18.2+3.6 мг/100 г), цветках (16.1±7.3 мг/100 г) и самое низкое содержание кардиостеройдов отмечается в корнях (7.3±4.7 мг/100 г). Причем в корнях во всех выделенных группах содержание сердечных гликозидов было снижено, по сравнению с другими органами растений. Причем, как и для АК, содержание СГ в растениях мало зависело от места сбора, о чем свидетельствует незначительные колебания в процентном составе растений в выделенных группах.
Можно отметить, что основное накопление СГ происходило в растениях в стадиях от массового цветения до осыпания плодов с незначительным снижением в конце цветения. Последнее, возможно, связано со сменой интенсивности протекания обменных процессов в вегетирующих органах.
Проведенное изучение содержания аскорбиновой кислоты и сердечных гликозидов у 99 видов растений, произрастающих в Якутии, позволило установить, что данные биологически активные вещества больше всего накапливаются в листьях и плодах, а затем по убывающей в цветках и корнях. Если содержание аскорбиновой кислоты в различных частях растения распределяется более менее равномерно, то сердечные гликозиды, в основном накапливаются в плодах, листьях, цветках и очень незначительно в корневой системе. Неравномерное распределение этих функционально активных соединений в различных органах растений вызвано их несколько разной биологической ролью. По-видимому, сердечные гликозиды преимущественно выполняют регуляторную роль и их накопление происходит в активно вегетирующих частях растения, тогда как АК распределяется равномерно, являясь основным пластическим материалом.
