ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПЛОДОВ HIPPOPHAE RHAMNOIDES L. ПО СОДЕРЖАНИЮ ТОКОФЕРОЛОВ И КАРОТИНОИДОВ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ХИМИЯ

УДК 615.322.011

Ф.М. Юнусова, А.Ш. Рамазанов, К.М. Юнусов

Эколого-географическая изменчивость плодов Hippophae Rhamnoides L. по содержанию

токоферолов и каротиноидов

Дагестанский государственный университет; gusena-fat@mail. ru

Целью работы являлось определение концентрации биологически активных веществ в плодах облепихи в зависимости от высоты их произрастания. Для этого в плодах определялись содержание витамина Е, а также сумма каротиноидов в масле.

Ключевые слова: облепиха, каротиноиды, токоферолы.

The purpose of the work was to identify concentrations of biologically active substances in fruit buckthorn depending on the height of their growth. To do so, in determining the content of fruit vitamin E, as well as the amount of carotenoids in oil.

Keywords: buckthorn, carotenoids, tokoferols.

Выявление закономерностей эколого-географической изменчивости признаков является начальным этапом исследования ресурсного потенциала хозяйственно-ценных видов растений и животных. Наряду с сугубо утилитарными аспектами подобное исследование всегда приносит новые знания фундаментального характера об адаптивной ценности изучаемых параметров, популяционной и биосистематичекой структуре вида вдоль средовых градиентов

Изучение динамики накопления БАВ в природных популяциях вдоль средовых градиентов позволяет выявить наиболее перспективные для сбора районы, оптимальные сроки сбора сырья, а также степень внутривидовой изменчивости по содержанию БАВ, ее структуру и тренд. Популяции облепихи крушиновидной в Горном Дагестане являются весьма удобным модельным объектом для подобного анализа в силу наличия географических барьеров, разнообразию почвенных и климатических условий, способствующих интенсивным микроэволюционным процессам.

Род облепиха Hippophae L., относится к семейству Лоховые - Elaeagnaceae, распространен от 27 до 69° северной широты и от 5° западной долготы до 122° восточной [1, 2]. По последним данным в роде насчитывается 7 видов, а наиболее широко географически распространенный вид Hippophae rhamnoides L. делится на 9 подвидов [3].

Несмотря на многочисленные биосистематические исследования по внутривидовой классификации Hippophae rhamnoides L. на молекулярном и морфологическом уровнях, проблема идентификации внутривидовых таксонов остается не до конца решенной [4; 5; 6]. По современной внутривидовой классификации растения Hippophae rhamnoides L., произрастающие на Кавказе и в Турции, можно отнести к подвиду Hippophae rhamnoides L., subsp. caucasica Rousi с переходом в более аридных местообитаниях на растения, более сходные с subsp. turkestanica, а в более мезофильных или увлажненных - растения мофологически ближе к subsp. carpatica [7].

Облепиха крушиновидная - Hippophae rhamnoides L., диэцичный (двудомный) ветвистый кустарник или дерево с полиморфным габитусом, высотой от 50 см до 18 м [8].

Целью данных исследований является выявление основных трендов изменчивости биохимического состава плодов облепихи крушиновидной по содержанию каротиноидов и токоферолов в связи с воздействием комплекса абиотических факторов высотного градиента.

В качестве объекта исследования использовались плоды облепихи кавказской, собранные в девяти районах Дагестана. При выборе объекта исследования нами были охвачены практически все основные эколого-географические области произрастания облепихи кавказской в Дагестане для их сравнительного анализа. Основные эколого-географические и климатические характеристики этих областей приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики районов произрастания

Высота над Продолжитель- Средняя Относитель- Осадки,

№ Район сбора уровнем ность солнечного температу- ная влаж- мм

моря, м сияния, ч ра, С ность, %

1 Хунзахский район, окр. с. Хунзах 1684 2100 6.1 63 577

2 Тляратинский район, окр с. Хотог 1640 1900 6.1 70 666

3 Шамильский район, окр с. Хебда 1550 2000 6.2 64 443

4 Лакский район, окр. с. Куркли 1522 2200 6.5 66 574

5 Рутульский район, окр. с. Рутул 1500 2300 6.2 66 550

6 Акушинский район, окр с. Акуша 1410 2300 6.3 68 280

7 Левашинский район, окр с. Хаджал-Махи 1210 2200 6.6 72 437

8 Шамильский район, окр с. Голотль 770 2000 6.2 62 443

9 Гергебильский район, окр с. Гергебиль 665 2200 9.8 68 397

10 Буйнакский район, окр Чиркейской гидроэлектростанции 475 2000 9.6 76 341

В среднем климатические параметры этих районов близки друг к другу. Однако имеются различия, которые могут оказать влияние на биохимический состав плодов облепихи, что представляет интерес для исследования.

Количественное определение суммы каротиноидов проводили фотоколориметрически на приборе КФК-2 по методике, описанной в ФС 42-1730-95. Полученные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2. Содержание каротиноидов в масле плодов, мг%

№ Т + Sj доверительный интервал n s s2

1 475 196,9±0,97 194,6946 199,1721 9 2,91247 8,4825

2 665 241,4±5,42 228,8556 253,8777 9 16,27629 264,9175

3 770 195,6±0,46 194,5717 196,6950 9 1,38112 1,9075

4 1210 180,3±0,80 178,4921 182,1745 9 2,39531 5,7375

5 1410 180,1±2,10 175,2953 184,9936 9 6,30855 39,7978

6 1500 180,9± 1,18 178,2046 183,6621 9 3,55000 12,6025

7 1522 182,5±2,20 177,4232 187,5768 9 6,60473 43,6225

8 1550 176,9±0,68 175,3455 178,4767 9 2,03681 4,1486

9 1640 168,7±1,98 164,0957 173,2377 9 5,94664 35,3625

10 1684 165,0±0,93 162,8202 167,1131 9 2,79240 7,7975

Итого 186,8±2,27 182,3325 191,3452 90 21,51558 462,9202

Рис. 1. Профили средних по годам, по содержанию каротиноидов в масле плодов облепихи

270

4 250

ш

о с! О

ЕЁ 230

з I-

0

К

2 210 ш

го

1

Ц 190

| 170

О

8 150

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Высота над уровнем моря местонахождения популяции

Рис. 2. Регрессия содержания суммарных каротиноидов на высоту над уровнем моря

Основным компонентом, определяющим ценность облепихового масла, являются каротинои-ды. Из таблицы видно, что содержание каротиноидов увеличивается по мере уменьшения высоты произрастания и повышения средней температуры воздуха, а также с уменьшением выхода масла.

Зависимость содержания каротиноидов от места сбора сырья и линейную связь этой зависимости с высотным градиентом иллюстрируют результаты дисперсионного и регрессионного анализов (табл. 3, рис. 2).

Таблица 3. Дисперсионный анализ по признаку содержания суммарных каротиноидов

в плодах облепихи

КАРОТИН = 233,94 - 0,0379 * ВЫСОТА Корреляция : г = -0,7446

0 о Регрессия 95% довер.

о

е

о 8

9 6^

Источники М8 фактора df ошибки М8 ошибки Б-критерий Р

изменчивости фактора

{1} Год сбора 2 411,677 18,00000 139,2391 2,9566 0,077572

{2} Происхождение 9 4200,543 18,00000 139,2391 30,1678 0,000000

сырья (популяция)

1*2 18 139,239 60,00000 1,0892 127,8335 0,000000

Взаимодействие

факторов

Корреляция по содержанию каротиноидов в масле плодов облепихи значительная (-0,75), и статистически достоверная. Анализ компонентов дисперсии подтверждает вывод о значительной межпопуляционной дифференциации по содержанию каротина (88,9 % - межгрупповая разница и 9,1 % - взаимодействие факторов, в сумме - 98 %). Из 98 % процентов суммарного воздействия факторов 55,4 % (г2 %) изменчивости объясняется прямым воздействием высотного градиента.

Следовательно, мы либо имеем случай с хеморасой, отличающейся высоким содержанием данных биологически активных веществ, а значит, данный признак будет передаваться по наследству, либо условия произрастания в своей совокупности в данном районе являются наиболее благоприятными для накопления данных веществ.

Определение токоферолов проводили фотоколориметрическим методом при 490 нм [9; 10]. Полученные результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4. Содержание токоферолов, мг/100 г в плодах облепихи

№ X ± Jj доверительный интервал n s s2

1 475 128,3±1,61 124,6270 132,0397 9 4,821825 23,25000

2 665 141,3±1,47 137,9390 144,7277 9 4,415880 19,50000

3 770 129,0±1,25 126,1239 131,8761 9 3,741657 14,00000

4 1210 123,3±2,07 118,5639 128,1028 9 6,204837 38,50000

5 1410 125,0±1,63 121,2343 128,7657 9 4,898979 24,00000

6 1500 128,7±1,76 124,5993 132,7341 9 5,291503 28,00000

7 1522 129,3±1,76 125,2841 133,3825 9 5,267827 27,75000

8 1550 127,3±1,50 123,8743 130,7923 9 4,500000 20,25000

9 1640 145,3±0,71 143,7027 146,9639 9 2,121320 4,50000

10 1684 123,0±1,19 120,2553 125,7447 9 3,570714 12,75000

Итого 130,1±0,9 128,3248 131,8085 90 8,316492 69,16404

Рис. 3. Профили содержания токоферолов (мг%) в плодах облепихи по годам Таблица 5. Двухфакторный дисперсионный анализ содержания токоферолов в плодах облепихи

Источники изменчивости df фактора MS фактора df ошибки MS ошибки F-критерий Р

{1}Год сбора 2 50,8000 18 64,13333 0,792100 0,468058

{2} Происхождение сырья(популяция) 9 495,0667 18 64,13333 7,719335 0,000131

1*2 18 64,1333 60 7,40000 8,666667 0,000000

Взаимодействие

факторов

VAR5 vs. VAR1 токоферолы = 132,71 - 0,0021 * высота над ур. моря r = -0,1081

155 ■ ■■■■■■

110 -«-«-1-1-1-1-

400 600 800 1000 1200 1400_1600_1Ш0

| 95% confidence |

высота над уровнем моря (%) Рис. 4. Регрессия содержания токоферолов на высоту над уровнем моря в м

Выводы

В изученных популяциях облепихи крушиновидной наблюдаются закономерности линейной зависимости содержания каротиноидов от комплекса экологических факторов высотного градиента.

Накопление токоферолов не зависит от комплекса абиотических экологических факторов высотного градиента, а в большой степени зависит от условий года или взаимодействия этих условий с высотой над уровнем моря места сбора сырья.

Литература

1. Rousi A. The genus Hippophae L. a taxonomic study // Ann. Bot. Fenn. - 1971, № 8. -Р.177-227.

2. Yu Z., Ao F.and Lian Y. Discussion on the problems of origin, classification, community and resource of sea-buckthorn in China. Proc. Int. Symp. Sea-buckthorn (H. rhamnoides L.). - Xian, China, 1989. - P. 21-30.

3. Sun K., Chen X., Ma R. Molecular phylogenetics of Hippophae L., (Elaeagnaceae) based on the internal transcribed spacer (ITS) sequences of nrDNA // Plant Syst. Evol. - 2002. - № 235(1-4). -Р.121-134.

4. Bartish I.V., Jeppsson N., Nybom H. Population genetic structure in the dioecious pioneer plant species Hippophae rhamnoides investigated by random amplified polymorphic DNA (RAPD) markers // Mol. Ecol. - 1999. - № 8(5). - Р. 791-802.

5. Bartish I.V., Jeppsson N., Bartish G.I. Inter-and intraspecific genetic variation in Hippophae (Elaeagnaceae) investigated by RAPD markers // Plant Syst. Evol. - 2000. - № 225(1-4). - Р. 85-101.

6. Bartish, I. V., Jeppsson N., Nybom H. // Phylogeny of Hippophae (Elaeagnaceae) inferred from parsimony analysis of chloroplast DNA and morphology Systematic Botanic. - 2002. - № 27 (1). - Р. 4154.

7. Aras A., Akkemik U., Kaya Z. Hippophae rhamnoides L.: fruit and seed morphology and its taxonomic problems in Turkey // Pak. J. Bot. - 2007. - № 39 (6). - Р. 1907-1916.

8. Li T.S.C. and Schroeder W.R. Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.): a multipurpose plant // Hort Technology. - 1996. - № 6. - Р. 370-380.

9. Микеш О., Новак Й. и др. Лабораторное руководство по хроматографическим и смежным методам / под ред. О. Микеша. - М.: Мир, 1982. - Ч. 1. - 400 с.

10. Полыгина Г.В. Технологический контроль спиртового и ликеро-водочных производств. - М.: Колос, 1999. - 336 с.

Поступила в редакцию 21 ноября 2011 г.