CC BY
25
Серия «Биология. Экология»
2008. Т. 1, № 2. С. 75-77 Онлайн-доступ к журналу: http://isu.ru/izvestia
И З В Е С Т И Я
Иркутского
государственного
университета
УДК 573.06.086.835:633/63
Биотехнологический потенциал Thalictrum minus l.
О. А. Белых
Иркутский государственный педагогический университет, Иркутск E-mail: о^а_1гк@шаИги
Аннотация. Изучался биотехнологический потенциал перспективного лекарственного растения Thalictrum minus L.. Определено содержание тритерпеновых сапонинов, обладающих цитотоксическими и контрацептивными свойствами в растительном сырье из природных и панмиктической интродукционной популяций. Рассмотрена возможность использовать клеточные культуры Thalictrum minus L. в качестве источника получения гарантированно стандартизованного сырья для фармацевтических целей.
Ключевые слова: лекарственные растения, сапонины, растительное сырье, клеточные культуры.
Лекарственные растения, содержащие различные биологически активные вещества все больше привлекают внимание биотехнологов в связи с биологической ролью их вторичных метаболитов в регуляции процессов жизнедеятельности живых организмов. Современный рынок биотехнологической фарминдустрии связан не только с выпуском новых препаратов, но и включает большие возможности модификации традиционных технологий с целью получения эффективных лекарственных веществ и препаратов [9]. Это обусловило в последние 20 лет интенсивные физиологобиохимические исследования полезных растений и оценку их биотехнологического потенциала [8]. Сбор лекарственных растений в природе зависит от экологических условий развития растений и формирования и накопления БАВ и требует стандартизации растительного сырья, что определяет трудности в выделении целевого продукта, который представляется индивидуальным веществом. Получение культуры клеток лекарственных видов растений -является эффективным источником фитогормонов, органических и других ценных соединений, позволяющих использовать биомассу в качестве лекарственного сырья.
Материалы и методы
Thalictrum minus L. (василисник малый) -многолетнее травянистое растение из семейства (Ranunculaceae). Высота растений до 50-130 см, стебель прямой или коленчато-изогнутый, голый. Листья крупные, тройчатосложные, широкотреугольные. Цветки желтоватые, поникающие, собраны в пирамидальную много-
цветковую метелку. Плоды - ребристые семянки. Цветет в июне - июле. Встречается на лесных полянах, опушках, влажных лугах, в пойменных кустарниках в лесной лесостепной и степной зонах.
Надземная часть растения содержит алкалоиды (тальминин, тальмин, лауцин и др.), аскорбиновую кислоту, цианогликозид, флавоно-вые вещества, горечи, фитонциды; плоды -алкалоиды (берберин, магнофлорин), флаво-ноиды, холин. Трава василисника малого используется в составе сбора М. Н. Здренко, для лечения некоторых злокачественных опухолей, язвенной болезни желудка, гастритов, как ана-цидное средство. Алкалоиды из василисника малого применяются в кардиологической практике. Медицина признает этот вид василисника как сердечно-сосудистое средство гипотензивного действия. Настойка травы эффективна при ранних формах гипертонической болезни, подтверждено противоопухолевое действие василисника при лечении саркомы и других злокачественных опухолей [2]. Фитохимическое изучение василисника малого произрастающего в Сибирской части его ареала, показало, что в нем содержатся тритерпеновые сапонины, которые обладают широким спектром лечебного действия. Обнаружена их положительная активность в отношении многих штаммов перевиваемых опухолей, цитотоксическая и контрацептивная активность, выявлена способность регулировать уровень некоторых гормонов [5; 6]. В задачи нашей работы входило -изучение содержания биологически активного сапонина в растительном сырье из природных и интродукционной популяций и возможность
16
О. А. БЕЛЫХ
использовать клеточные культуры Thalictrum minus L. в качестве источника получения гарантированно стандартизованного сырья для фармацевтических целей.
Качественный анализ суммы сапонинов осуществляли методом тонкослойной хроматографии. Количественное определение сапонина - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по ранее разработанной методике [4].
Результаты и обсуждение
В ходе полевых исследований по изучению ценопопуляций василисника малого разной эколого-фитоценотической приуроченности в районах Западного Саяна и Восточного Саяна, нами было установлено, что в природных условиях растительное сырье василисника малого накапливает сапонинов около 1 % от веса воздушно-сухого сырья. Выявлено, что качественный состав сапонинов во всех образцах из различных экотипов одинаков, но в зависимости от местообитаний содержание их изменяется. Наибольшим накоплением сапонина в надземной части характеризуются растения лесного экотипа, в которых содержание биологически активного сапонина составило от 1,43 до 1,35 % от абсолютно сухой массы сырья. Различия между ценопопуляциями по данному признаку достоверны как в районах Западного Саяна - t = 4,2, так и в районах Восточного Саяна - t = 3,0. Интродукционный материал отбирался нами в ценопопуляциях, где было отмечено максимальное содержание в растительном сырье биологически активного сапонина.
Наиболее эффективным путем получения высокопродуктивных синтетических интро-дукционных популяций является отбор из географически отдаленных природных популяций особей с максимальным развитием хозяйственно-ценных признаков. Отбор и выращивание панмиктической интродукционной популяции Thalictrum minus L. осуществлялся на биостанции ГОУ ВПО «ИГПУ». Как указывает А. К. Скворцов [7], предшествующая история развития растений в эколого-климатических условиях сказывается на стойкости приобретенных ими признаков, на поведении в условиях интродукции и продуктивности биологически активных веществ. При переносе в культуру многих лекарственных растений исследователями отмечены изменения в их химическом составе, как в сторону увеличения вторичных метаболитов, так и в сторону их уменьшения [3]. В ходе на-
ших исследований выяснилось, что в панмик-тической популяции василисника малого содержание сапонинов незначительно снижается. Изучение динамики сапонина в онтогенезе показало увеличение данного вещества с возрастом. Наибольшим содержанием сапонина характеризуются 4-летние генеративные особи. Начиная со второго года вегетации (рис.), растения могут использоваться в качестве сырья, так как в надземной массе виргинильных растений наблюдается значительное накопление сапонина. Наибольшую урожайность воздушно-сухой фитомассы - 1 430 кг/га и содержание индивидуального вещества - 26,6 кг/га дают средневозрастные генеративные растения четвертого года возделывания.
II III
Рис. Урожайность надземной массы и содержание в ней сапонинов в интродукционной популяции
Thalictrum minus L.
Учитывая, что сбор лекарственных растений в природе и выращивание интродукцион-ных популяций, как нами отмечено выше, зависит от экологических условий развития растений и формирования и накопления БАВ, это определяет трудности в получении гарантированно стандартизованного сырья. А также, ожидание, что некоторые виды растений, пока не подлежащие охране, но обладающие ценными фармакологическими свойствами, станут объектами повышенной эксплуатации для целей фитотерапии, заставляют обратиться к возможностям биотехнологии. Одним из перспективных путей сохранения многообразия и мобилизации растительных ресурсов, в настоящее время признан метод микроклональ-ного размножения хозяйственно-ценных видов растений. Культуры клеток и тканей растений являются потенциальным источником специфических вторичных метаболитов, к которым относятся такие соединения, как алкалоиды и сапонины. Многие из этих веществ все еще получают путем экстракции из растений. Установлено, что суспензионные и каллусные культуры клеток синтезируют вторичные метабо-
Известия Иркутского государственного университета
литы в меньших количествах, чем целые растения. Однако при этом рост биомассы в ферментере может быть значительным, что позволяет использовать клеточные культуры в качестве дополнительного источника сырья при получении продуктов вторичного метаболизма,
имеющих широкое применение в медицинской промышленности. Например, при получении культуры тканей растений семейства Ranuncu-laceae: василисника малого (Thalictrum minus L.) - источника тритерпеновых сапонинов, содержание биологически активного сапонина в его надземной части колеблется от 0,08+0,005 % в зависимости от происхождения [1].
Заключение
Эффективность использования Thalictrum minus L. из семейства Ranunculaceae L. в качестве источника биологически активных сапонинов, зависит от качественного и количественного содержания комплекса тритерпеновых сапонинов. На накопление сапонинов в онтогенезе влияет способ выращивания культуры, агротехнические приемы, видовые особенности и местные условия роста.
Биотехнологический потенциал Thalictrum minus L. можно использовать в качестве интро-дукционных популяций, так и культуры тканей. При выращивании интродукционных популяций василисника малого получение растительного сырья в промышленных масштабах начинается только со второго года, максимальные сборы сырья наблюдаются на 4-й год возделывания. Эффективность получения лекарственно сырья за счет культуры клеток и тканей растений, достигается за счет увеличения объемов их выращивания и получения гарантированно стандартизованного сырья.
Литература
1. Белых О. А. Растения и грибы Верхнего При-ангарья как источник новых видов биотехнологического сырья / О. А. Белых, А. Н. Петров, А. Г. Ени-кеев // Сб. ст. международ. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы права, экономики и управления». - Иркутск : СиПЭУ. - 2008. - Т. 2, вып. 4. - С. 282-283.
2. Биотехнология лекарственных препаратов / под. ред. В. М. Быкова - М., 1999. - 303 с.
3. Васильев Н. В. Теоретические и практические аспекты изучения растений / Н. В. Васильев -Томск, 1996. - С. 40-42.
4. Ганенко Т. В. Количественное определение
сапонинов в растительных экстрактах методом ВЭЖХ / Т. В. Ганенко [и др.] // Тез. докл. II сибирс. конф. по метролог. обеспечению аналит. методов в сельском хозяйстве. - Новосибирск, 1990. -
С. 141-142.
5. Мац М. Н. Тритерпеновые гликозиды Thalictrum ninus L. и Thalictrum foetidum L. и их контрацептивная активность / М. Н. Мац,
B. В. Корхов, В. И. Луцкий // Раст. ресурсы. - 1988. -Т. 24, вып. 4. - С. 570-574.
6. Рахимов К. Д. Тритерпеновые гликозиды Thalictrum minus L. и Thalictrum foetidum L. и их противоопухолевая активность / К. Д. Рахимов [и др.] // Хим. фарм. журн. - 1987. - № 12. -
C. 1434-1436.
7. Скворцов А. К. Формирование устойчивых интродукционных популяций / А. К. Скворцов [и др.]. - М. : Наука, 2005. - 186 с.
8. Belikh O. The forest resources of the medicinal plants and fungi the upper Priangarie / O. Belikh,
A. Petrov // Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic park of Russia. Praga. - 2008. - S. 7.
9. Horvitz M. A. Protective immunity against tuberculosis induced by vaccination with major extracell proteins of mycobacterium / M. A. Horvitz, B. H. Lee,
B. D. Dilon // Proc. Nate. Acad. Sci. USA. - 1995. -Vol. 92. - P. 1530-1534.
The biotechnological potential of Thalictrum minus L.
O. A. Belykh
Irkutsk State Pedagogycal University, Irkutsk
Abstract. It was studied the biotechnological potential of perspective medicinal herb Thalictrum minus L. Was defined the maintenance of triterpen saponins with cytotoxic and contraceptive properties in vegetative raw materials from natural and introduction populations. It was considered the possibility of using cellular cultures Thalictrum minus L. as a source of getting raw materials for the pharmaceutical purposes.
Key words: Plant resources, saponins, populations, cellular cultures.
Белых Ольга Александровна
Иркутский государственный педагогический университет 664011, г. Иркутск, ул. Нижняя Набережная, 6 кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии тел. (393 2) 24-03-99, факс (393 2) 24-03-39 E-mail: [email protected]
Belykh Olga Aleksandrovna
Irkutsk State Pedagogical University
664011, Irkutsk, 6, Nizhnyaya Naberezhnaya St.
Ph. D. in Biology, ass. prof, Department of Biology phone: (395 2) 24-03-99, fax:(395 2) 24-05-59 E-mail: [email protected]
Серия «Биология. Экология» 2008. Т. 1, № 2
