Cодержание веществ с инсектицидными и репеллентными свойствами в растениях семейства зонтичные (umbelliferae) флоры Беларуси Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

UDC 577.13 : 581.192 CONTENT OF SECONDARY METABOLITES WITH INSECTICIDE AND REPELLENT PROPERTIES IN PLANTS OF THE UMBELLIFERAE FAMILY OF FLORA OF BELARUS

УДК 577.13 : 581.192 СОДЕРЖАНИЕ ВЕЩЕСТВ С ИНСЕКТИЦИДНЫМИ И РЕПЕЛЛЕНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ В РАСТЕНИЯХ СЕМЕЙСТВА ЗОНТИЧНЫЕ (UMBELLIFERAE) ФЛОРЫ БЕЛАРУСИ А.Д. Раловец, БГУ

[email protected]

Как известно, вторичные метаболиты As it is растений выполняют защитную функцию metabolites of plants serve a protective и оказывают токсический эффект на function and have a toxic effect on insects.

Ralovets A.D., Belarusian State University

known, many of secondary

насекомых. Это лимитирующим

является фактором, расселение и

It is a limiting factor of phytophagous insects' resettlement. The study of the численность насекомых-фитофагов. biochemical composition of the plant cell Изучение биохимического состава sap may help to explain the different клеточного сока растений может помочь exposure of plants to pest attack. In объяснить различную подверженность Umbelliferae we have found 19 metabolites, растений атакам вредителей. В mostly terpens and their derivatives, that растениях семейства Зонтичные было have toxic and repellent effect.

обнаружено преимущественно производных, инсектицидным

19 веществ, Chaerophyllum aromaticum had the

терпенов и их greatest variety of metabolites with

обладающих insecticidal activity. Also we have learned

и репеллентным that during the plant flowering period the

действием. Наибольшим разнообразием concentration of toxic metabolites is the метаболитов инсектицидного действия biggest.

бутень ароматный. концентрация токсинов в период цветения

plant biochemistry, plant metabolites, essential oils,

отличался Максимальная наблюдалась растений.

Ключевые слова: биохимия растений, Keywords: вторичные метаболиты растений, secondary эфирные масла, семейство зонтичные, Umbelliferae Umbelliferae

ВВЕДЕНИЕ

Семейство Зонтичные (лат. Umbelliferae) либо Сельдерейные (лат. Apiaceae) относится к порядку Зонтикоцветные (лат. Apiales) подкласса Розиды (лат. Rosidae) класса Двудольные (лат. Magnoliopsida), отдел Покрытосеменные (лат. Magnoliophyta). Семейство Зонтичные является одним из наиболее многочисленных и хозяйственно важных среди семейств цветковых растений. До 400 родов и 3500 видов зонтичных распространены по всему земному шару и приспособлены к различным климатическим условиям [1]. Особенно часто они встречаются в умеренно-тёплых областях северного полушария и в субтропиках.

Зонтичные находят применение как пищевые, лекарственные, кормовые и технические растения. Из некоторых, например, кориандра (Coriandrum sativum), аниса (Pimpinella anisum), тмина (Carum carvi), выделяют эфирные масла, а овощные растения: морковь (Daucus carota), петрушка (Petroselinum crispum), сельдерей (Apium graveolens), укроп (Anethum graveolens), фенхель (Foeniculum vulgare), пастернак

(Pastinaca sativa) - используются в качестве приправ. Зонтичные используются в качестве лекарственных растений, поскольку в них высоко содержание кумаринов и их производных, а также вторичных метаболитов в целом.

Известно, что основная функция вторичных метаболитов растений - защитная. В связи с этим существует перспектива использования зонтичных как природного источника веществ инсектицидного и репеллентного действия, поскольку инсектициды, полученные из эфирных масел растений, являются менее токсичными для человека и других млекопитающих, чем их синтетические аналоги.

Целью работы было изучение содержания и компонентного состава вторичных метаболитов инсектицидного и репеллентного действия в бутене ароматном (Chaerophyllum aromaticum), купыре лесном (Anthriscus sylvestris) и сныти обыкновенной (Aegopodium podagraria) семейства Зонтичные флоры Беларуси.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В исследовании были использованы спиртовые экстракты бутеня ароматного, купыря лесного и сныти обыкновенной. Экстракты получали из зеленых частей растений, собранных в Минском р-не Республики Беларусь. Растения высушивали в термошкафу в течение 3 дней при 40°C. Экстракцию провели 75%-ным этанолом в весовом соотношении 10:1. Экстракты анализировали методом газовой хроматографии с использованием газового хроматографа с масс-селективным детектором в режиме электронной ионизации (Agilent 6850).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате расшифровки хроматограмм мы получили следующие данные для каждого растения. Спиртовой экстракт бутеня ароматного содержал 19 индивидуальных веществ, для которых известны выраженные инсектицидные или репеллентные свойства. Экстракты купыря лесного и сныти обыкновенной содержали по 9 веществ такого рода, причём наборы метаболитов совпадали не полностью. В бутене ароматном были обнаружены такие вещества инсектицидного и репеллентного действия как Z-3-гексенИ-ол (до 1,78%), а-пинен (до 2,95%), ß-пинен (до 10,92%), сабинен (до 23,68%), ß-мирцен (до 1,93%), о-цимен (до 2,23%), лимонен (до 1,01%), у-терпинен (до 9,32%), терпинолен (1,72%), пиранон (1,6%), катехол (до 3,12%), гидрохинон (до 3,21%), тимол (0,52%), гидрокумарин (0,71%), ß-кариофиллен (0,87%), транс^-фарнезен (4,91%), гермакрен (до 6,27%), каротол (3,82%), фитол (до 31,29%). В купыре лесном: Z-3-гексенИ-ол (до 2,13%), сабинен (до 1,44%), ß-мирцен (до 12,3%), у-терпинен (0,78%), пиранон (2,85%), катехол (2,5%), транс^-фарнезен (1,48%), гермакрен (до 4,91%), фитол (до 46,43%). В сныти обыкновенной: Z-3-гексен-1-ол (до 1,71%), ß-пинен (1,11%), лимонен (до 2,97%), у-терпинен (до 1,54%), катехол (до 2,97%), гидрохинон (до 4,76%), транс-ß фарнезен (до 8,35%), гермакрен (до 6,61%), фитол (до 27,57%). Сабинен и ß-

пинен, обнаруженные в экстрактах листьев бутеня ароматного в значительной концентрации (суммарный процентный объем « 35%), позволяют предложить это растение в качестве потенциального субстрата для получения веществ с инсектицидной и репеллентной активностью [2].

Концентрация токсичных метаболитов в зеленых частях растений возрастала к середине периода цветения, который у купыря лесного наступает во второй половине мая и продолжается в начале июня, у сныти обыкновенной цветение продолжается весь июнь, а у бутеня ароматного - со второй половины июня до конца июля. По окончании цветения во всех трех растениях содержание вторичных метаболитов инсектицидного действия снижалось (Рис. 1).

10.05.13 27.05.13 10.06.13 20.06.13 02.07.13 10.07.13 Дата

Рисунок 1 - Содержание вторичных метаболитов исектицидного и репеллентного действия в бутене ароматном (Chaerophyllum аюта^сит), купыре лесном (Anthríscus sylvëstris) и сныти обыкновенной (Aegop6dium podagrаria).

Многие из обнаруженных в растения веществ обладают выраженным токсическим и репеллентным действием (табл. 1) [3].

7-3-гексен-1-ол

Вырабатывается большим количеством растений, аттрактант для насекомых-хищников_

а-пинен

Высокотоксичный репеллент, ингибирует АТФ-синтазу, нарушает процесс линьки, ингибирует ацетилхолинэстеразу, не опасен для млекопитающих

Р-мирцен

Нейротоксин насекомых, не опасен для млекопитающих

Лимонен

Нейротоксин насекомых, ингибирует ацетилхолинэстеразу, не опасен для млекопитающих

Тимол

Обладает антимикробной активностью, фунгицид, репеллент. Блокирует ГАМК-рецепторы и октопаминовые рецепторы, что приводит к агрессивному поведению

Таблица 1 - Вторичные метаболиты бутеня ароматного (Chaerophyllum aromaticum), купыря лесного (Anthriscus sylvestris) и сныти обыкновенной (Aegopodium podagraria), токсичные для насекомых.

Заключение

Многие из веществ, которые содержатся в растениях семейства Зонтичные, а именно в бутене ароматном, купыре лесном и сныти обыкновенной, являются токсичными метаболитами, оказывающими инсектицидный и репеллентный эффект, и их концентрация максимальна в период цветения растений. Больше всего токсичных метаболитов обнаружено в бутене ароматном (19 веществ). Содержание веществ, токсичных для насекомых, в купыре лесном и сныти обыкновенной почти в два раза меньше, чем в бутене (по 9 индивидуальных веществ).

ЛИТЕРАТУРА:

1. Еленевский, А.Г. Ботаника: Систематика высших, или наземных, растений / А.Г. Еленевский, М.П. Соловьева., В.Н. Тихомиров // Учеб. для студ. высш. пед. учеб. заведений. М.; Издательский центр. Академия, 2004. 432 с.

2. Mazid, M. Role of secondary metabolites in defense mechanisms of plants / M. Mazid et al. // Biology and Medicine. - 2011. - Vol. 3(2). - P. 232-249.

3. Voronova, N.V. Content of Secondary Metabolites with Insecticidal and Repellent Activity in the Alcoholic Extract and Essential Oil of Chaerophyllum aromaticum L. /N.V. Voronova// International Journal of Secondary Metabolite. - 2014. - Vol. 1, Issue 1. - P. 17.