CC BY
9
УДК 630*1 Доц. В.К. ЗаТка, канд. с.-г. наук;
проф. Г. Т. Криницький, д-р бюл. наук - УкрДЛТУ
Б1ОСИНТЕЗ ТЕРПЕНОВИХ ВУГЛЕВОДН1В ДЕРЕВАМИ СОСНИ 3BM4AÏÏHOÏ В УМОВАХ РАД1АЦ1ЙНОГО ВПЛИВУ
Вивчено особливосп бiосинтезу терпенових вуглеводшв деревами сосни зви-чайно'1 рiзного ступеня радiацiйного опромiнення. Встановлено зниження бюсинтезу монотерпенових i збiльшення сескв^ерпенових вуглеводнiв радiацiйно ураженими деревами.
Ключов1 слова: сосна звичайна, радiацiйне опромiнення, терпеновi вуглеводнi.
Doc. V.K. Zaika;prof. H.T. Krynytskyy- USUFWT
Biosynthesis of terpene hydrocarbons of Scots pine (Pinus silvestris L.) in the conditions of radiation influence
It was studied the feature of biosynthesis of terpene hydrocarbons by the trees of Scots pine of different degree of radiation treatment. It was established that in the irradiation trees the biosynthesis of monoterpens was diminished and the biosynthesis of sesquiter-pene hydrocarbons was increased.
Keywords: Scots pine (Pinus silvestris L.), irradiation, terpens.
Вступ
Терпенов! вуглеводш e кшцевими продуктами метабол1зму деяких рослинних оргашзм1в. Особливо в великш кшькосп вони синтезуються у сосни звичайноь ïх роль для життед1яльност1 рослин e багатогранною [1, 5, 8-11]. Зокрема встановлено, що вони беруть активну участь у багатьох ф1з1-олого-бюх1м1чних процесах [3, 7, 8] та забезпечують стшюсть рослин до впливу шюдниюв, гриб1в, бактерш i в1руЫв [1, 13].
Висловлена думка, що бюсинтез терпеноадв e генетично детермшова-ним i на IX склад в рослинному оргашзм1 слабо впливають чинники навко-лишнього середовища [12]. У зв'язку з цим дане питання в умовах впливу ра-д1ацшного опромшення на деревт породи залишаеться не вивченим. Вперше ми провели таю дослщження у сосни звичайно1, яка зростае на рад1ацшно забруднених територ1ях в умовах хрошчного рад1ацшного впливу. Так до-
слiдження е вельми актуальними для Укра!ни, де близько третини земель ль сового фонду вважаються радiацiйно забрудненими. Вони дають змогу на бь охiмiчному рiвнi виявити реакцiю деревних видiв на радiацiйну дiю.
Мета роботи - вивчити вплив радiацiйного опромшення на бiосинтез терпенових вуглеводнiв у сосни звичайно!.
Об'екти 1 методика
Об'ектом дослiдження служили середньовiковi насадження сосни звичайно!, як в перюд авари на Чорнобильськiй АЕС поглинули вщ 1-2 до 11-20 Гр гострого радiацiйного опромiнення. У поставаршний перiод вони зростають на радiацiйно забруднених територiях i зазнають хронiчного радь ацiйного опромiнення. Бшьш детальну характеристику об'екта дослiдження наведено в наших попередшх роботах [4].
Зразки хво! для визначення вмюту терпенових вуглеводнiв вiдбирали в серпш з дворiчних пагонiв верхньо! частини крони модельних дерев. Екстрагування терпенових вуглеводiв проводили з подрiбнено! хво! до розмь рiв 1 -3 мм в диетиловому ефiрi протягом 72 годин [6]. Отриманий екстракт концентрували до 1 мм, який збер^али в запаяних ампулах. Ефiрнi екстракти аналiзували за методом газорщинно! хроматографи на хроматографi "Селмiх-ром-1". При цьому була використана колонка розмiром 2000x4 мм. Температура колонки становила 75-200 °С. Газ-носiй - азот. Витрата газiв була такою: азоту - 35 мл/хв., водню - 30 мл/хв., повiтря - 300 мл/хв. Об'ем проби становив 5 мкл. Твердий носш еЬгоша1;оп N-AW зернистiстю 0,200-0,250 мм, силанiзований ДМЦС, просочений 5 % БЕ-30. Компоненти щентифжували методом еталонних проб. Вмют окремих терпенiв розраховували методом нормування площ пiкiв [2].
Результати 1 обговорення
У видшених екстрактах хво! сосни звичайно! iдентифiкували 24 терпенових вуглеводш, якi належать до монотерпешв, кисневмiсних монотерпенiв i сесквiтерпенiв та !х кисневмiсних похiдних (табл. 1).
Найбiльш представленими серед терпенових вуглеводшв хво! сосни е монотепенова i сесквiтепенова фракцi!. Вмют монотерпенiв у дослiдних варь анлв перебувае в межах 46,81-57,63 %. Кшьюсть сесквiтерпенiв становить 41,31-52,09 %. Водночас, сума кисневмюних монотерпенiв становить близько 1 %. Серед монотерпешв високим вмютом видшяються а-шнен i А -карен. Вмiст а-тнену становить 27,68-33,86 %, а А -карену - 6,52-16,65 %. Особливо низьким вмютом в екстрагованш фракцi! видiляються трициклен (0,01-0,07 %), i у-тершнен (0,01-0,11 %). У сесквггерпеновш фракцi! високи-ми показниками вмюту видiляються капаен-iланген (3,63-4,78 %), Р-кадшол (1,53-3,24 %), у-муролен (2,80-4,56 %), а-колокорен (2,61-5,03 %), лонпфолен (4,84-8,16 %) i 5+у-кадшен (20,76-27,72 %) (табл. 1).
Необхiдно вiдзнaчити, що рaдiaцiйне опромiнення значно вплинуло на бюсинтез терпенових вуглеводнiв. Так, вмют монотерпенiв у рaдiaцiйно ура-жених дерев сосни звичайно! знизився на 10-11 %, а бюсинтез сесквггерпешв вщповщно зрю. Зниження кшькосп монотерпешв вщбулось в основному за
10
Збiрник науково-технiчних праць
3 ,
рахунок А -карену. Иого вмют у контрольному вар1ант1 становить 16,65 %. У рад1ацшно опромшених дерев сосни кшькють А3-карену змшюеться вщ 6,52 до 12,85 % (табл. 1). Вмют а-шнену на контрол1 1 в дослщних насаджен-нях становить вщповщно 33,86 % 1 27,68-35,38 %.
Табл. 1. Вм^т терпенових вуглеводшв в екстрагованих речовинах хво1 сосни _звичайноХ рiзного ступеня радiацiйного ураження, %_
Терпени Доза поглинуто! рад1аци, Гр
контроль слабка (1-2) середня (6-10) сильна (11-20)
Трициклен 0,07 0,01 0,03 0,05
а-тнен 33,86 31,13 35,38 27,68
Камфен 0,87 0,49 0,71 1,30
В-тнен 1,14 0,60 0,79 0,75
М1рцен 1,09 0,92 0,95 1,04
А3-карен 16,65 10,36 6,52 12,85
Л1монен+Р-феландрен 0,47 1,11 0,60 0,59
а-тертнен 0,87 1,08 1,17 1,13
у-тертнен 0,11 0,05 0,01 0,08
Тертнолен 2,50 1,34 0,94 1,30
Сума монотерпетв 57,63 47,07 47,10 46,81
Борнеол 0,02 0,03 0,09 0,04
1зоборнеол 0,08 0,05 0,12 0,16
Борнш-ацетат 0,59 0,63 0,29 0,30
Тершнш-ацетат 0,37 0,44 0,39 0,61
Сума кисневмшних монотерпетв 1,06 1,14 0,89 1,11
Лонгшшен 0,97 1,08 0,97 1,19
Капаен-шанген 3,63 4,78 4,48 3,95
Лонпфолен 7,29 4,84 7,33 8,16
Карюфшен 0,47 0,79 0,82 1,47
а-гумулен 0,19 0,09 0,22 0,51
а-муролен 1,07 1,15 1,80 1,31
у-муролен 2,80 4,56 4,48 3,67
5+у-кадшен 20,76 27,10 27,72 24,51
а-колокорен 2,61 4,74 5,03 4,07
Р-кадшол 1,53 2,67 2,18 3,24
Сума сесквггерпешв та гх кисневмшних похвдних 41,31 51,79 52,01 52,09
Серед сесквггерпешв найбшьш1 змши тд д1ею рад1ацшного опромь нення пройшли в бюсинтез1 у-муролену, 5+у-кадшену, а-колокорену 1 Р-кадь нолу. Так, вмют у-муролену в контрольних дерев становив 2,80 %, а в радь ацшно опромшених - 3,67-4,56 %. Сума 5- 1 у-кадшену зросла вщ 20,76 % - у контрольного вар1анту до 24,51-27,72 % - у дослщних. Вмют а-колокорену вщповщно збшьшився вщ 2,61 % до 4,07-5,03 %, а Р-кадшолу - вщ 1,53 до 2,18-3,24 %.
Реакщя сосни звичайно! на рад1ацшне опромшення носить шдивщу-альний характер. Оброблення отриманих результата методами кластерного анал1зу показуе, що за характером бюсинтезу терпенових вуглеводшв моделью дерева роздшились на три групи (рис.).
л К й н о
'и й и о
и и Й
60
50 -
40 -
30 -
20 -
10 -
0
Сн_2 Ср_5 Сл_2 Ср_14 К_5 Ср_11 К_10 Сл_8 Ср_10 Сн_13 Сн_9 К_8 Ср_6 Ср_8 Сл_10 К_11 Сл_7 Сн_5 Сл_1 Сл_9 К_6 Сн_10 Сн_4 К_4
Рис. Дендрограма зв 'язшв мiж деревами сосни звичайно'1 рiзного ступеня радiацiйного ураження (метод повного зв'язування): К - контроль; Сл - слабка доза поглинутоград1ацп (1-2 Гр);Ср - середня (6-10 Гр); Сн - сильна (11-20 Гр.,
числа - номери модельних дерев
1з рисунка видно, що до видшених груп увшшли модельш дерева рiз-ного ступеня радiацiйного ураження. Так, до першо! групи увшшли: дерева 5, 11 контрольного насадження; 2, 10 - слабкого ступеня радiацiйного ураження; 5, 6, 8, 14 - середнього i 2 - сильного. Вони характеризуются високими показниками бюсинтезу монотерпенових вуглеводшв i низькими - сесквггер-пешв та !х кисневмюних похщних. Дерева, що утворили третю групу, харак-теризуються низьким вмютом монотерпенiв i вiдповiдно високим вмютом сесквiтерпенiв. В И склад входять моделi рiзних доз поглинуто! радоаци - вiд контрольних до сильного ступеня радiацiйного ураження.
Висновки:
1. Радiацiйно ураженi дерева сосни звичайно! характеризуються знижен-
ням бюсинтезу монотерпенових вуглеводшв i збiльшенням вмюту сес-
квiтерпенiв та !х кисневмюних похiдних.
2. Реакцiя бiосинтезу терпенових вуглеводшв деревами сосни звичайно!
на радiацiйне опромiнення носить iндивiдуальний характер.
Лгтература
1. Балковая Е.Н. Физиолого-биохимическая характеристика эфирномасляничных растений. - Днепропетровск, 1958. - 183 с.
2. Бараков Т.В., Перышкина Г.И. Методы анализа и химический состав пихтового масла// Производство и анализ пихтового масла. - Красноярск, 1977. - С. 22-64.
3. Дурмишидзе С.В. Вопросы метаболизма компонентов эфирных масел// IV Международный конгресс по эфирным маслам. - Тбилиси, 1972, ч. 2. - С. 64-67.
4. ЗаТка В.К. Рют сосни звичайно! в умовах рад1ацшного опромшення// Наук. вюник УкрДЛТУ: Лшвницью дослщження в Укрш'ш "IV-i Погребнякiвськi читання". - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2000, вип. 10.4. - С. 25-30.
5. Зауралов О.А. О физиологическом значении эфирных масел в растении// Растительные ресурсы. - 1975, т. 10, вып. 2. - С. 289-304.
6. Максимов В.М. К методике извлечения эфирного масла из хвои сосны обыкновенной. - М. - 1982, № 11. - С. 103-122. - Рук. деп. в ЦБНТИлесхоз, № 112, ЛД - Д 82.
7. Николаев А.Г. Биологическая роль компонентов эфирных масел// Химическая изменчивость растений. - Кишенёв: Штиица, 1972. - С. 9-28.
12
Збiрник науково-техшчних праць
8. Пасешниченко В.А. Биосинтез и биологическая активность растительных терпено-идов и стероидов// Итоги науки и техники: Биологическая химия. - М.: ВИНИТИ. - 1987, т. 25. -С. 1-196.
9. Сухов Г.В. Применение радиоуглерода в исследовании биосинтеза терпенов// Сб. трудов ЦНИИЛХИ. - М.-Л.: Гослесбумиздат. - 1959, вып. 13. - С. 161-171.
10. Тавадзе П.Г., Гугунава Н.А. Интенсивность и продуктивность фотосинтеза и содержание эфирного масла у лавра благородного// IV Международный конгресс по эфирным маслам. - Тбилиси, 1972, ч. 2. - С. 181-184.
11. Танасиенко Ф.С. Эфирные масла. Содержание и состав в растениях. - К.: Наук. думка, 1985. - 264 с.
12. Чудный А.В., Проказин Е.П., Суворов В.И. Сохранение состава терпентинных масел при изменении физиологического состояния деревьев сосны обыкновенной// Физиология растений. - 1974, т. 21, № 1. - С. 98-101.
13. Banthorpe D.V., Charlwood B.V., Francis M.Y. The Biosinthesis of monoterpenes // Chem. Rew. - 1972. - Vol. 72. - № 2. - P. 115-151.
УДК 630*165.6 Ад'юнктЯ. Ковальчик1, канд. наук -НД1ЛГ;
доц. Р. Т. Гут2, канд. бюл. наук - УкрДЛТУ
ОСОБЛИВОСТ1 СЕЛЕКЦШНО1 ОЦ1НКИ П1ВС1БСОВИХ ПОТОМСТВ СОСНИ ЗВИЧАЙНО1 (PINUS SYLVESTRYS L.)3
Ефектившсть тестування родин значною мiрою залежить вщ методiв, моделей i способ1в аналiзу результат дослщжень i потребуе виконання дуже трудомютких вимiрiв i спостережень. У цш робот е представлення одного i3 найбшьш ефективних статистичних методiв для тестування материнських дерев на основi показниюв 'х потомства вщ вшьного запилення, а також встановлення родiв, потомства яких характеризуются найкращими ростом i розвитком тсля 10-рiчного вирощування.
Dr. Ya. Kowalczyk1 - FRI; doc. R.T. Gout2 - USUFWT Features of selection evaluation of Scots pine half sib progenies
Efficiency of testing of families to a great extent relies on methods, models and ways of analysis of results of measurements and requires implementation intensive measurement and observations which are expensive and time consuming . In this paper is presented one of the methods for evaluation of mother's trees on the basis of indexes of their half sib offspring for determination of families which are characterized by the best growth and development 10 years after plantation.
Вступ
Високий генетичний пол1морф1зм деревних рослин та р1зномангття чинниюв середовища, як впливають на генотип, спричиняють велику внутрь шньовидову мшливють ростових та шших фенотишчних ознак окремих осо-бин. Це значно ускладнюе оцшку селекцiйноi цшност материнських дере-восташв i селекцшно отриманих генотишв. З метою вивчення генетично'' структури популяци одночасно з методами класичноi генетики, в основ! яко''
1 Науково-дослвдний шститут лкового господарства, Варшава (Forest Research Institute, Warszawa)
2 Украшський державний лкотехшчний ушверситет, Льв1в (Ukrainian State University of Forestry and Wood Technology, Lviv)
3 Проведення дослвджень i написания статп стало можливим пвд час перебування на стажуванш доцента Украшського державного люотехшчного ушверситету Р.Гута в Науково-дослвдному шститут1 лкового господарства (IBL, Warszawa) при сприянш Народного Фонду Охорони Середовища i Водного Господарства (Польща), за що автори йому сердечно вдячш.
