ДИАГНОСТИКА СЫРЬЯ SALVIA AUSTRIACA (LAMIACEAE) ПО МИКРОСКОПИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Киселева О.А.

ФГБУН Ботанический сад Уральского отделения РАН, научный сотрудник лаборатории интродукции травянистых растений, кандидат биологических наук

Зубарев И.В.

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, старший научный сотрудник

Института естественных наук, кандидат биологических наук

Савва А.К.

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Институт естественных наук,

студент

ДИАГНОСТИКА СЫРЬЯ SALVIA AUSTRIACA (LAMIACEAE) ПО МИКРОСКОПИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ

DIAGNOSTICS OF SALVIA AUSTRIACA RAW MATERIALS (LAMIACEAE) ON MICROSCOPIC

SIGNS

Kiseleva O.A.,

Ph.D, research officer of the laboratory of grassy plants introduction, Botanical garden, Ural branch of

Russian Academy of Sciences Zubarev I. V.,

Ph.D, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin», head scientist of Institute of Natural Sciences

Savva A.K.,

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin», Institute of Natural Sciences, student

АННОТАЦИЯ

Необходимость детального изучения строения Salvia austriaca Jaqc. возникает в связи с интересом к его лекарственным свойствам и составу. Разработано описание особенностей анатомической организации отдельных органов вида S.austriaca для идентификации его сырья по микроскопическим признакам. ABSTRACT

Detailed structure studying of Salvia austriaca Jaqc. connects with interest in its medicinal properties and chemical compounds. There is developed description of anatomic organization features of leaves, flores, stems S.austriaca for identification of his raw materials for microscopic signs.

Ключевые слова: Salvia austriaca, лекарственное сырье, анатомия, диагностика

Keywords: Salvia austriaca, medicinal raw materials, anatomy, diagnostics

Введение

Шалфей австрийский (Salvia austriaca Jaqc.) -мезоксерофильный стержнекорневой малолетник, поликарпник, степной гемиэфемероид, принадлежащий к секции Plethiosphace рода Salvia L. семейства губоцветные (Lamiaceae Lindl.) (Байкова, 2006, Федяева и др., 2015, Шмараева и др., 2012). Он встречается в центральной и восточной Европе, в РФ данный паннонско-причерноморский вид встречается на восточной границе своего ареала -на территории Крыма, юго-запада Ростовской области и северо-запада Краснодарского края (Федяева и др., 2015), культивируется в Ботанических садах (Шмараева и др., 2012, Байкова Е.В., 2006).

Шалфей австрийский - один из видов шалфеев, которые, как известно, кроме своих декоративных свойств, обладают богатым набором биологически активных веществ. Химический состав S.austriaca изучен не полно. Первые результаты о химическом составе эфирного масла травы S.austriaca появились не так давно. В 2008 году идентифицировано 24 компонента, большинство из которых терпены (Pädure et al.). В составе эфирного масла S.austriaca были обнаружены алифатические кислоты, алканы, алифатические спирты и алифатические альдегиды (VelickoviC et al., 2012). Предпринимались попытки

изучения не только эфирного масла, но и других химических компонентов травы S.austriaca. В листьях идентифицированы полифенолы, флавоноиды, фе-нилпропаноиды, сапонины, гидроксикоричные кислоты (Кошовий, 2012, Coisin et al., 2012, Janicsak et al., 2006, Janicsak et al., 1999).

Все перечисленные группы веществ проявляют биологическую активность, то есть надземная часть S. austriaca должна проявлять фармакологический эффект, вид используется в народной медицине. Большой интерес представляет не только надземная часть, но и корни растения (Kuzma et al., 2012), (Kuzma et al., 2012). Из экстракта корней S. austriaca были выделены дитерпеноиды, которые проявили антибактериальную активность и цито-токсическое действие против нескольких линий раковых клеток (Kuzma et al., 2012, Nagy et al., 1999). В связи с интересом к лекарственным свойствам и составу S.austriaca возникает необходимость детального изучения строения этого растения и описание микроскопических признаков его сырья в сравнении с другими видами шалфеев.

Цель исследования — выявление структурных микродиагностических признаков перспективного лекарственного растения S.austriaca и его сырья (травы). Задачи: 1) описание морфолого-анатоми-ческих признаков надземной части S.austriaca, 2)

разработка карты микроскопии, 3) создание фарма-когностической статьи для определения измельченного сырья SMustriaca.

Материалы и методы

Материалом служили образцы, выращенные на базе лаборатории интродукции траявянистых растений в Ботаническом саду УрО РАН в 20152016 гг. (г. Екатеринбург) в ходе первичного интро-дукционного опыта. Семена S. austriaca. получены из питомника в Германии. Анатомическую работу проводили на материале с живых цветущих растений, фиксированных органов, высушенном сырье.

Для приготовления срезов использовали замораживающий микротом Thermo scientific microm HM 450 (Carl Zeiss & MT, Германия). Все микропрепараты изучали под микроскопом Micros (Austria), Zeiss Axioscopus (Carl Zeiss & MT, Германия). Измерения проводились при помощи окулярного винтового микрометра МОВ-1-15х ГОСТ 7865-77. Разработку статьи для идентификации измельченного сырья (листьев, травы) S. austriaca проводили в соответствии с общепризнанными в фармакогнозии подходами (Харитонова Н. П. и др., 2006). Материал для электронной микроскопии фиксировали в 2% параформальдегиде и 2,5% глу-таральдегиде на какодилатном буфере (по Карнов-скому) с 5% сахарозой, затем дофиксировали в 2% тетраоксиде осмия. Материал обезвоживали в спирте и ацетоне и сушили в критической точке. Образцы изучали в сканирующем электронном микроскопе AURIGA FIB-SeM workstation (Carl Zeiss & MT, Германия) с SE детектором в диапазоне увеличения 53-50000.

Результаты и их обсуждение

Нами было изучено разнообразие вариантов опушения органов надземной части SMustriaca. Отмечены следующие 9 типов волосков (рис. 2-9): 1) одноклеточный короткий широко конический

грубо-бородавчатый простой волосок длиной до 20 мкм; 2) двух-трех-клеточный короткий конический сложный волосок 80-160 мкм длиной, 1-2 терминальных клетки которого имеют грубо-бородавчатую поверхность; 3) двух-клеточный нежелезистый сложный однорядный неветвистый конический короткий волосок до 200 мкм длиной; 4) трех-четы-рех-клеточный нежелезистый сложный однорядный неветвистый конический короткий волосок до 300 мкм длиной; 5) многоклеточный нежелезистый сложный однорядный неветвистый нитевидный волосок более 800 мкм длиной; 6) железистый головчатый волосок с многоклеточной (2-4 клетки) ножкой 30-120 мкм длиной, 1-2 клеточной головкой менее 20 мкм диаметром; 7) железистый головчатый волосок с одноклеточной цилиндрической ножкой 10-15 мкм длиной, 1-2 клеточной головкой 15-35 мкм диаметром; 8) железистый головчатый волосок с 4-6-клеточной ножкой более 120 мкм длиной, с одноклеточной шейкой, одноклеточной головкой диаметром 30-70 мкм; 9) 4-8-клеточные эфиро-мас-личные железки диаметром 40-100 мкм. Трихомы получили также количественное описание (табл. 1, 2). Полученные нами сведения не противоречат, а дополняют исследование опушения SMustriaca, проведенное ранее сотрудниками ЦСБС СО РАН (Байкова Е.В., 2006)

Отмечены следующие анатомические особенности организации стебля S. austriaca. (рис. 1-3): кольцо вторичной ксилемы, узкие многорядные сердцевинные лучи, узкое кольцо ксилемы, присутствие вторичной и первичной флоэмы в виде полукруглых секторов по периферии центрального цилиндра, участки уголковой колленхимы, сердцевинная паренхима с разрывами, в центре стебля -полость, встречаются 3 -9 типы опушения, устьица длиной до 35 мкм, шириной до 27 мкм.

Рисунок 1. Строение стебля Б.ашМаса. А: 1-вторичная флоэма; 2- камбий; 3-волокна первичной флоэмы; 4- первичная кора; 5-сердцевининный луч. Б: 1-уголковая колленхима; 2- первичная кора.

Таблица 1

Длина простых волосков S.austriaca в зависимости от положения.

Расположение Максимальное значение, мкм Минимальное значение, мкм Среднее значение, мкм

основание стебля 2600 400 1400

на участках ветвления побега 2400 1000 1600

средняя часть стебля 2400 700 1400

ось соцветия 2000 1000 1400

центральная жилка листа 3000 1000 1700

чашечка цветка 3700 900 1900

Таблица 2

Количество клеток в составе простых волосков в зависимости от положения.

Расположение Максимальное значение, мкм Минимальное значение, мкм Среднее значение, мкм

основание стебля 6 1 3

на участках ветвления побега 9 3 6

средняя часть стебля 11 4 7

ось соцветия 13 7 9

центральная жилка листа 7 3 4

чашечка цветка 16 5 9

Рисунок 2. Опушение оси соцветия S.austriaca. А, Б — препарат с поверхности, В - соскоб опушения. 1 -железитый головчатый неветвистый волосок с одноклеточной цилиндрической ножкой; 2 -многоклеточный нежелезистый сложный однорядный неветвистый нитевидный волосок; 3 -железистый головчатый волосок с 5-клеточной ножкой одноклеточной шейкой, одноклеточной головк ой; 4 - эфиро-масличные железки.

При изучении микроскопии листа было отмечено, что листья дорсивентральные, бифациальные, амфистоматические, устьица диацитные, длина 1925 мкм, ширина 12-18 мкм, число устьиц нижней эпидермы больше числа устьиц верхней эпидермы; эпидермис однослойный, в интеркостальных областях основные клетки эпидермы изодиаметриче-ские, антиклинальные стенки их волнистые, под жилками — прозенхиматические, теряют волнистость; мезофилл из палисадной и губчатой ткани;

проводящие пучки открытые моноколлатеральные (рис. 4-6). Диагностическим признаком является развитое опушение с участием нежелезистых и головчатых волосков (2-8 тип) и эфирно-масличных железок (9 тип) на нижней поверхности листа и присутствие грубо-бородавчатого едва различимого под световым микроскопом опушения (1 тип) на верхней поверхности листа, в проводящих пучках черешка хорошо отличимы первичные и вторичные проводящие ткани, камбий.

Mag = 284 X EHT = 6.00 kV Signal A = SE1 Photo No. = 1084 Date :19 Jul 2016 Time :10:13:31 WD» 6.5 mm Aperture Size ■ 30.00 um Collector Bias = 300 V System Vacuum « 8.13e-004 Pa I

Рисунок 3. Опушение стебля Б.ашМаеа. А-Г- поверхность стебля. 1 - нитевидный волосок; 2 - эфирномасличная железка; 3 - железистый головчатый волосок с 4-6-клеточной ножкой более 120 мкм длиной, с одноклеточной шейкой, одноклеточной головкой диаметром 30-40 мкм; 4 - железистый головчатый волосок с двух-клеточной ножкой 100 мкм длиной, одноклеточной головкой менее 20 мкм диаметром.

Рисунок 4. Верхняя поверхность листа Б.ашМаеа. А - интеркостальное пространство, Б - край листа. 1 - одноклеточный короткий широко конический грубо-бородавчатый простой волосок; 2 - устьице; 3 -трех-клеточный нежелезистый сложный однорядный неветвистый конический короткий волосок.

Рисунок 5. Нижняя поверхность листа S.austriaca. А, В — периферическая жилка, Б, Г— интеркостальное пространство. 1 - прозенхимные клетки; 2- изодиаметрические клетки; 3 - 2-клеточный короткий конический грубо-бородавчатый волосок; 4 - эфирно-масличная железка; 5 -устьице; 6 - железистый головчатый волосок с одноклеточной цилиндрической ножкой, одноклеточной

головкой.

Рисунок 6. Поперечные срезы листа S.austriaca. А - черешок: 1 - нижний эпидермис; 2 - хлоренхима; 3 -проводящий пучок; 4 - первичная флоэма, 5 - вторичная флоэма;б 6 - камбий; 7 - первичная ксилема; 8 -вторичная ксилема; 9 - верхний эпидермис. Б - листовая пластинка: 1 - устьица с обкладочными клетками; 2 - нижний эпидермис; 3 - верхний эпидермис; 4 - двух-клеточный нежелезистый сложный однорядный неветвистый конический короткий волосок.

Рисунок 7. Верхняя губа S. austriaca. А - электронная микрофотография, Б, В - фотографии со светового микроскопа. 1 - эфирно-масличная железка; 2 - клетки эпидермиса с сосочками; 3 -нитевидный волосок; 4 - железистый головчатый волосок.

Рисунок 8. Нижняя губа S.austriaca. А,Б- электронная микрофотография внутренней поверхности, виден эпидермис с сосочками. В - фотография наружной поверхности со светового микроскопа. 1 -

эфирно-масличная железка.

Рисунок 9. Чашелистик Б.ашМаеа. А-В - наружная поверхность; Г, Д- внутренняя поверхность. 1 -железистый головчатый волосок; 2 - нитевидный волосок; 3 - эфирно-масличная железка; 4 - короткий

конический волосок.

Микроскопическое изучение особенностей опушения элементов цветка выявило диагностические признаки отдельных его частей. Основные клетки эпидермиса верхней губы с сосочками, видны 8-клеточные эфирно-масличные железки диаметром 60-100 мкм, волоски 5, 7, 8 типов (рис. 7). Эпидермис нижней губы также имеет сосочки, с наружной поверхности видны 8-клеточные эфирномасличные железки, на одноклеточной ножке, головка до 70 мкм в диаметре (рис. 8). Трубка венчика лишена опушения. Тычинки голые, длина тычиночной нити 15-17 мм, ширина - 300-350 мкм.

Чашелистик с внутренней поверхности лишен опушения и устьиц, с наружной присутствуют волоски 4, 5, 6, 8 типов, 8-клеточные эфирно-масличные железки с головкой диметром 45-50 мкм, устьица диацитного типа, шириной 8-10 мкм, длиной 14-16 мкм (рис. 9). Брактеи имеют извилистый эпидермис, устьица диацитного типа длиной до 20 мкм, шириной 16 мкм, волоски 2-4 типов, с наружной поверхности также присутствуют волоски 8 типа.

Выводы

1. Ключевыми признаками для определения сырья S.austriaca нужно считать особенности опушения отдельных органов и их частей, организацию проводящей системы стебля, листьев, черешков.

2. Проведенная инвентаризация особенностей анатомической организации S. austriaca делает возможным создание фармакогностических статей для определения измельченного сырья (листьев, травы, цветков) этого растения.

3. Полученные изображения можно использовать в качестве карт микроскопии сырья Folia Sal-viae austriacae, Herba Salviae austriacae, Flores Sal-viae austriacae.

Список литературы

5. Байкова Е. В. Род Шалфей: морфология, эволюция, перспективы интродукции. Новосибирск; Наука, 2006. 248с.

6. Кошовий О. М. Фенольний склад деяких представнишв тдроду Sclarea роду Salvia // Актуальш питания фармацевтично! i медично! науки та практики. 2012. №3. С. 11 - 14.

7. Прозина М. Н. Ботаническая микротехника. М.; Высшая школа, 1960. 205 с.

8. Федяева В. В., Шмараева А. Н., Шишлова Ж. Н. Новая популяция Salvia austriaca Jacq. в Ростовской области // Междунар. науч.-практич. конф. Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии, 2015. С. 504-509.

9. Харитонова Н. П., Теслов Л. С., Шатохина Р. К., Саканян Е. И., Селенина Л. В., Регир В. Г., Комарова М. Н. Определитель цельного, измельченного (резаного) и порошкованного растительного лекарственного сырья. М.; ФГОУ «ВУНМЦ Росздрава», 2006. 240 с.

10. Шмараева А. Н., Шишлова Ж. Н., Федяева В. В., Фирсова А. В., Анищенко Л. В. Коллекция редких и исчезающих растений ростовской области в ботаническом саду // ЮФУ Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. 2012. N° 1. С. 181-189.

11. Coisin M., Necula R., Grigora§ V., Gille E., Rosenhech E., Zamfirache M. M. Phytochemical evaluation of some salvia species from Romanian flora // Analele §tiin^ifice ale University „Al. I. Cuza" Ia§is. II a. Biologie vegetala. 2012. Vol. 58, N 1. P. 35 - 44.

12. Janicsak G., Veres K., Kakasy A.Z., Mathe I. Study of the oleanolic and ursolic acid contents of some species of the Lamiaceae // Biochemical Systematics and Ecology. 2006. Vol. 34. P. 392 - 396.

13. Janicsak G., Mathe I., Miklossy-Vari V, Blunden G. Comparative studies of the rosmarinic and

caffeic acid contents of Lamiaceae species // Biochemical Systematics and Ecology. 1999. - Vol. 27. P. 733-738.

14. Kuzma L., Wysokinska H., Rozalski M., Budzynska A., Wieckowska-Szakielc M., Sadowska B., Paszkiewiczc M., Kisiel W., Rozalska B. Antimicrobial and anti-biofilm properties of new taxodione derivative from hairy roots of Salvia austriaca // Phytomedicine. 2012. Vol. 19. P. 12851287

15. Kuzma L., Wysokinska H., Rozalski M., Krajewska U., Kisiel W. An unusual taxodione derivative from hairy roots of Salvia austriaca // Fitoterapia. 2012. Vol. 83. Е770-773.прозина ботаническая микротехника

16. Nagy G., Gunther G., Mathe I., Blunden G., Yangc M., Crabbc T. A. Diterpenoids from Salvia glutinosa, S. austriaca, S. tomentosa and S. verticillata roots // Phytochemistry. 1999. Vol. 52. P.110-1109.

17. Padure I. M., Burzo I., Mihaiescu D., Badulescu L., Dobrescu A., Delian E. Chemical constituents of the essential oils of eight species of Salvia L. (Lamiaceae) from Romania. 2008 // URL: http ://www.researchgate. net/publication/272664121

18. Velickovic D.T., Ristic M. S., Milosavljevic N. P., Karabegovic I. T., Stojicevic S. S., Lazic M. L. Chemical composition of the essential oils of Salvia austriaca Jacq. and Salvia amplexicaulis Lam. from Serbia // Agro Food Industry Hi Tech. 2012. P.56-58.

Кошелева Е.А

ФГБУН Ботанический сад УрО РАН, научный сотрудник

Флягин Е.Н.

ФГБУН Ботанический сад УрО РАН, ученый секретарь, доцент

ВНУТРИВИДОВОЙ ПОЛИМОРФИЗМ ПЛОДОВ SILYBUM MARIANUM (L.) GAERTN В УСЛОВИЯХ ИНТРОДУКЦИИ НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ

INTRASPECIFIC POLYMORPHISM OF SILYBUM MARIANUM (L.) GAERTN FRUITS UNDER

INTRODUCTION IN THE MIDDLE URAL

Kosheleva E.A.,

The Botanical Garden of the Ural branch of the Russian Academy of Sciences, researcher

Flyagin E.N.,

The Botanical Garden of the Ural branch of the Russian Academy of Science, scientific secretary

АННОТАЦИЯ

Расторопша пятнистая - это лекарственное растение семейства Asteraceae, произрастающее на территории Средиземноморья. На Среднем Урале данный вид выращивается в интродукции. Лекарственным растительным сырьем являются плоды, препараты которых обладают гепатопротекторными свойствами. В результате исследования установлено, что плоды S. marianum неоднородны, они отличаются по окраске семенной кожуры и толщине анатомических слоев, следовательно, возможно предположить будут отличаться по накоплению биологически активных веществ.

ABSTRACT

The holy thistle is a medical plant of Asteraceae family, which originally grows in the Mediterranean region. In the Middle Ural the species planted in introduction. The fruit is a medicinal plant raw material providing hepa-toprotective effects. It was found that the fruits of S. marianum were dissimilar, the ones differed by the seed cover colour and the thickness of anatomical tissues. It was possible to suppose that the fruits would be differ in biologically active substances accumulation.

Ключевые слова: расторопша пятнистая, плоды, полиморфизм

Keywords: holy thistle, fruits, polymorphism