CC BY
168
УДК 547.972:582.937.227 А.Ю. Маняхин, С.П. Зорикова, О.Г. Зорикова
ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФЛАВОНОИДОВ В ОРГАНАХ ШЛЕМНИКА БАЙКАЛЬСКОГО SCUTELLARIA BAICALENSIS GEORGI
Проведено исследование динамики накопления флавоноидов в корнях шлемника байкальского в зависимости от фаз вегетации и распределение байкалина по органам. Установлены количественные показатели содержания флавоноидов в корнях растения, даны рекомендации по срокам заготовки сырья.
Максимальное содержание байкалина в корне шлемника байкальского, интродуцированного на юге Приморского края, составляет 14,9%.
Наибольшее содержание байкалина отмечено в подземных органах, где качественным сырьем являются как основной корень, так и его нижние и верхние мелкие боковые корни.
Ключевые слова: шлемник байкальский, байкалин, интродукция.
A.Yu. Manyakhin, S.P. Zorikova, O.G. Zorikova
DYNAMICS OF FLAVONOIDS ACCUMULATION AND DISTRIBUTION IN THE BAIKAL SCULLCAP (SCUTELLARIA BAICALENSIS GEORGI) ORGANS
Research of dynamics of flavonoids accumulation in the Baikal skullcap roots depending on the vegetation phases and baikalin distribution in the organs is conducted. Quantity indicators of flavonoids availability in plant roots are determined; recommendations on the terms of raw materials preparation are given.
The maximum baikalin availability in the Baikal skullcap root introduced in the south of Primorsky Territory is 14, 9%.
The greatest baikalin availability is noted in the underground organs where qualitative raw materials are both the basic root and its bottom and top small side roots.
Keywords: Baikal skullcap, baikalin, introduction.
Шлемник байкальский - Scutellaria baicalensis Georgi, сем. Lamiaceae (Labiatae) - многолетний травянистый поликарпик. Шлемник байкальский имеет монголо-даурско-маньчжурский тип ареала. На территорию России проникают три его выступа: даурский фрагмент ареала (Восточное Забайкалье) - самый обширный; северный - Амурско-Зейское междуречье, восточный - Приморье [4].
Вид является официнальным лекарственным растением, применяемым в качестве седативного и гипотензивного средства. Шлемник байкальский широко используется в тибетской и народной медицине Сибири и Дальнего Востока как самостоятельно, так и в комплексе с другими растениями. Исследования, проведенные со сложной рецептурой восточной медицины, показали, что он входит в «элитную группу» наиболее часто используемых растений [6]. Национальная медицина Китая рекомендует шлемник байкальский в качестве укрепляющего, седативного, противосудорожного и жаропонижающего средства, а также при эпилепсии, бессоннице, различных заболеваниях сердца, ревматизме, гипертонии и для лечения глистных инвазий. В Китае шлемник издавна применяли при дизентерии и других инфекционных и неинфекционных заболеваниях пищеварительного тракта, а также пневмонии [2]. Тибетская медицина рекомендовала корень шлемника байкальского при миокардите, сердцебиении, остром ревматизме и как жаропонижающее и отхаркивающее средство. В трактате индо-тибетской медицины "Вайдурья-Онбо" указывается на лечение шлемником байкальским хронической лихорадки, а также на использование его при заболеваниях органов системы пищеварения, нарушениях обменных процессов и болезнях крови, при заболеваниях печени, почек, легких и селезенки. Население Сибири активно применяло корень шлемника байкальского при гипертонии [7].
В связи с широким использованием S. baicalensis в практике народной и официальной медицины, а также ограниченностью сырьевой базы, возникла проблема сохранения вида и необходимость введения его в культуру. На территории Приморского края этот вид внесен в Красную книгу Приморского края [3]. Опыт создания агропопуляции S. baicalensis в Приморском крае проводился вне зоны ареала, в Хасанском районе на базе ООО «Юбиком». Растения проходили полный цикл развития, включая фазу полного созревания семян.
Целью настоящего исследования явилось изучение накопления флавоноидов в корнях и корневищах шлемника байкальского, интродуцированного в Хасанском районе Приморского края, а также установление распределения флавоноидов в органах растения и различных частях и тканях корня.
Экспериментальная часть
В качестве материала для исследования служили корни третьего года жизни. Образцы сырья
S. baicalensis собраны в мае-октябре 2008 года в Хасанском районе Приморского края (агропопуляция). Собранный материал сушили воздушно-теневым методом, измельчали до размера частиц 1-2 мм, проводили экстрагирование согласно разработанной технологической схеме. Экстрагирование проводили очищенной водой. Около 30 г сырья (точная навеска) помещали в круглодонную колбу, прибавляли 600 мл очищенной Н2О и нагревали при 98 С° с обратным холодильником в течение 5 часов. Экстракт охлаждали и проводили вакуумфильтрацию. Методом криогенной вакуумной сушки получали сухой экстракт. Количественное определение байкалина в сухом экстракте шлемника байкальского проводили методом обращеннофазовой ВЭЖХ. Анализ проводили на HPLC системе Shimadzu LC10VP с использованием UV детекции при Л=275 нм и станции обработки данных на базе компьютера Intel Pentium 4, 2,4 ГГц, 1 Гб ОЗУ с пакетом прикладных программ LCsolution version 1,11 SP1 (Shimadzu Corporation). Определение проводили в линейном градиенте (табл. 1) на колонке C18 5 р, 4,6 x 250 мм, (Phenomenex Luna) с использованием предколонки С18, температура колонки 35C°.
Таблица 1
Параметры градиента
Время, мин Мобильная фаза (0,1%H3P04) Мобильная фаза (ACN)
0,0 80,0 20,0
3,0 80,0 20,0
22,0 20,0 80,0
24,5 20,0 80,0
24,6 80,0 20,0
30,0 80,0 20,0
Скорость потока подвижной фазы 1,0 мл/мин. Инжекцию каждой пробы проводили трехкратно, объем 20 pL. Идентификацию мажорного флавоноида - методом внешнего стандарта путем сопоставления времени удерживания с временем удерживания стандартного образца байкалина (молекулярный вес 446,37; Aldrich 37575-6). Оценку количественного содержания байкалина проводили методом оценки площади пика. В расчетах использовали следующие формулы:
RFbdi — Ь а г / V Ь а г J X Р-£? а г /100 X1 — С Vl^/10 О J j
где Mbai - вес стандарта байкалина, мг;
Vbai - объем раствора стандарта, мл;
Pbai - хроматографическая чистота стандарта, %;
W - влажность стандарта, %
А - площадь пика раствора стандарта.
(Мзл т р J в /Vsa тр J в J X (1 - (W /10 О J j'
где С - концентрация байкалина в экстракте;
Asample - площадь пика образца;
Msample - вес образца, мг;
Vsample - объем раствора образца; мл.
В дикорастущем сырье содержание флавоноидов едва достигает 10% [5]. Результаты исследования сырья показал, что в течение сезона сохраняются хроматографические профили (рис.З) и характерные спектральные отношения, что говорит о постоянстве качественного состава, хотя количественно характеристики изменяются. Количественный ВЭЖХ-анализ показал пофазное изменение содержания мажорного флавоноида байкалина (рис.1).
Т? 1 1 12,5
] 10,8
] 8,3
15,5
14,9 ]
0 5 10 15
□ Конец вегетации
□ Дессеменация
□ Плодоношение
□ Цветение
□ Начало вегетации
Рис.1. Динамика содержания флавоноидов в корне интродуцированного шлемника байкальского
в различные фенологические фазы
Максимальный процент содержания байкалина приходится на весенний период - начало вегетации, это, скорее всего, обусловлено тем, что растение выходит из периода зимнего покоя с максимально запасенными вторичными метаболитами после осеннего окончания вегетации. В период прохождения фаз цветения и плодоношения (июль-август) содержание флавоноидов в корне значительно снижается, что обусловлено активным участием этих соединений в процессах цветения, опыления и привлечения опылителей [1].
В начальный осенний период, в фазе формирования семян, количество байкалина увеличивается, но оно еще не достигает максимума, а в конце октября, к завершению вегетационного цикла, содержание его в корне нарастает и приближается к максимальным значениям. Приведенные данные свидетельствуют, что наибольшее количество суммы флавоноидов в корнях шлемника байкальского наблюдается в фазах начала и завершения вегетации, что позволяет рекомендовать сроки заготовки сырья, либо поздней осенью, либо в начале вегетационного периода, последний вариант для условий Приморского края более предпочтителен. Это обусловлено не только максимальным содержанием байкалина в корнях растений, но и климатическими условиями юга Приморского края, где период начала вегетации (май) характеризуется значительно более сухими параметрами атмосферы по сравнению с осенним периодом [8].
Исследование распределения флавоноидов по органам растения шлемника байкальского проводили на сырье, собранном в октябре 2008 года, в период окончания вегетации, когда согласно проведенным исследованиям количество флавоноидов в корнях растений достигает сезонного максимума (см. рис.1).
Хроматографический анализ сырьевого материала различных органов и частей культивируемого шлемника байкальского в вегетационный период 2008 года в фазу полной спелости семян на присутствие байкалина (мажорного флавоноида) показал следующие результаты. Сырье корня и корневища культивируемых растений отличается высоким содержанием байкалина, тогда как надземная часть растения характеризуется значимо более низким содержанием флавоноида (рис. 2). При этом для подземных частей растения показано следующее распределение флавоноида: прикорневищная часть корня 10,7%; срединная часть корня 10,9%; нижняя часть корня 10,8%; нижние боковые корни 11,1%, верхние боковые корни 10,6%. В надземных побегах содержание байкалина распределялось следующим образом: в верхней части стеблей
0,7%; прикорневой части стеблей 3,8%. Таким образом, результаты анализа демонстрируют, что мажорный флавоноид байкалин в основном содержатся в подземных органах, где качественным сырьем является как основной корень, так и его нижние и верхние мелкие боковые корни, часто удаляемые в торговых образцах.
□ Прикорневищная часть корня
□ Срединная часть корня
□ Нижняя часть корня
□ Нижние бок. корни
□ Верхние бок. корни
□ Верхняя часть стебля
□ Прикорневая часть стебля
Рис. 2. Содержание байкалина в подземных частях растений
тУ
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0 тт
а
тУ
00.0 тУ 100^
75-
25.0 30.0 т1п б
25.0 30.0 т1п В
0 — —
0'0 ■ ■ ' '5 тУ 0 ' ' ' ' 10.0' ' ' 15.0 ■■■ ' 20.0 ' ' ' ' 25.0 ' ' 30.0 т1п
8РР-10Дур:275пт
_ ^ .1*1 1 1. . ,—
д
Рис. 3. ВЭЖХ/УФ хроматограммы суммы флавоноидов в различные фазы вегетации: а - начало вегетации (7.05.2007); б - цветение (28.06.2007); в - плодоношение (26.08.2007); г - дессеменация (12.09.2007); д - конец вегетации (25.10.2007)
Выводы
1. Содержание флавоноидов в зависимости от фазы развития меняется от максимума в начале вегетации до минимума в фазе цветения с последующим нарастанием содержания к фазе окончания вегетации.
2. Максимальное содержание байкалина в корне шлемника байкальского, интродуцированного на юге Приморского края, составляет 14,9%.
0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0 тт
3. Наибольшее содержание байкалина отмечено в подземных органах, где качественным сырьем является как основной корень, так и его нижние и верхние мелкие боковые корни.
Литература
1. Астанкович, Л.И. О метаболизме флавоноидов в монокарпическом побеге кандыка сибирского / Л.И. Астанкович, Т.А. Жанаева // Физиолого-биохимические аспекты изучения лекарственных растений: мат-лы междунар. совещ. - Новосибирск, 1998. - С. 10-11.
2. Базарон, Э.Г. «Вайдурья-онбо» - трактат индо-тибетской медицины / Э.Г. Базарон, Т.А. Асеева. - Новосибирск: Наука, 1984. - 117с.
3. Биологические ресурсы Дальнего Востока России: комплексный региональный проект ДВО РАН / под. ред. Ю.Н. Журавлева. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. - 326 с.
4. Бухашеева, Т.Г. Эколого-биологические особенности Scutellaria bacalensis в Забайкалье: автореф. дис. ... канд. наук / Т.Г. Бухашеева. - Улан-Удэ, 2000.
5. Шлемник байкальский. Фитохимия и фармакологические свойства / Е.Д. Гольдберг [и др.]. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1994. - 224 с.
6. Гриневич, М.А. Информационный поиск перспективных лекарственных растений: опыт изучения традиционной медицины стран Восточной Азии с помощью ЭВМ / М.А. Гоиневич. - Л.: Наука, 1990. - Вып. 2.
- С. 323-335.
7. Лекарственое сырье растительного и животного происхождения. Фармакогнозия: учеб. пособие / под ред. Г.П. Яковлева. - СПб.: СпецЛит, 2006. - 845 с.
8. Физическая география Приморского края / отв. ред. Г.В. Свинухов. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1990.
- 208 с.
'--------♦-----------
УДК630*231 И.Б. Ведерников, Е.М. Рунова, А.Л. Гребенюк
ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КОРИДОРОВ В ЛЕСАХ ПРИАНГАРЬЯ
Выявлены некоторые закономерности в структуре лесного фонда, влияющие на формирование экологических коридоров. Определена зависимость минимальной жизнеспособной популяции при формировании экологической сети.
Ключевые слова: биологическое разнообразие, лесовозобновление, экологический коридор, коренные леса, численность популяции, эндемичные виды, экосистемы.
I.B. Vedernikov, Ye.M. Runova, A.L. Grebenyuk
SUBSTANTIATION FOR ALLOCATION PRINCIPLES OF ECOLOGICAL CORRIDORS IN ANGARA REGION FORESTS
Some regularity in the forest fund structure influencing the environmental corridors formation is revealed. Dependence of minimum viable population in the formation of an ecological framework is determined.
Keywords: biological variety, reforestation, ecological corridor, native forests, population number, endemic species, ecosystems.
Биоразнообразие является главным показателем устойчивости глобальной системы в условиях развивающегося мира. На рубеже третьего тысячелетия остро встал вопрос о сохранении биоразнообразия, как одного из гарантов сохранения среды обитания, благоприятной, прежде всего, для человека. Основным выходом из складывающейся катастрофической ситуации является гармоничное существование человека и природы в рамках концепции устойчивого развития.
Устойчивое лесопользование является одним из приоритетных направлений в концепции устойчивого развития, поскольку лес - это не только ценный сырьевой ресурс, но и важный экологический и средообра-
