CC BY
94
УДК 634.722:631.527:631.521
ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ЛИСТЬЕВ НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА BERBERISI В УСЛОВИЯХ
С помощью электронного ионно-растрового микроскопа Quanta 200 3D изучен элементный состав листьев 10 видов рода Berberis L. Исследуемые виды значительно различаются по элементному составу листьев. Данный показатель может быть использован при сравнительной межвидовой характеристике видов и для использования в фармацевтической промышленности.
Белгородский государственнъш ^ Ключевые слова: элементный состав, листья, акклиматиза-
национальнъш исследовательский r г
^ ция, микроэлементы, виды барбариса, листья.
университет г г г
E-mai: sorokopudov@bsu.edu.ru
Введение. Микроэлементы играют важную роль в процессах метаболизма у растений в крайних условиях существования, что имеет значение при интродукции и акклиматизации растений [1, 2]. Существует связь между накоплением в растениях определенных групп биологически активных веществ и концентрированием в них микроэлементов. Например, растения, содержащие алкалоиды, накапливают кобальт, марганец, цинк [1].
На долю минеральных соединений приходится около 2%. Связанные с ферментными системами, они принимают участие в окислительно- восстановительных процессах в организме, влияют на синтез органических соединений и т. д. В плодах минеральные вещества находятся в легкодоступной для человека форме, кроме того, в них содержатся микроэлементы, которые редко встречаются в других продуктах питания. Спектр минеральных элементов состоит примерно из 17-18 элементов, но роль их в жизнедеятельности организма зачастую остается невыясненной.
В листьях барбариса обыкновенного найдены алкалоиды берберин, бербамин, леонтидин и др., аскорбиновая кислота (до 150 мг%), витамин Е (до 40 мг%), каротин, фенолкарбоновые кислоты. В листьях также содержатся зола — 3,97%, макроэлементы (мг/г): К, Ca, Mg, Fe, микроэлементы (мкг/г): Mn, Cu, Zn, Co, Mo, Cr, Al, Ba, Se, Ni, Sr, Pb, B, I. Не обнаружены Cd, Li, Au, Ag [3].
По физиологическим функциям в растительном организме химические элементы делятся на три основные группы: структурные (С, Н, О, N, S, В, Zn) — задействованные в конструировании молекул белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот или придающие им механическую прочность и адекватную конформацию; потенциалобра-зующие (К, Na, CI) — поддерживающие специфические электрохимические потенциалы и осмотические функции клетки; каталитические (Fe, Mn, Mg, Mo, Ni, Co, Си) — участвующие в ферментативных реакциях растительного организма. Подавляющее большинство микроэлементов, а в их список включено девять (Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, CI, B, Ni, Co), относятся к каталитическим [4, 5].
Объекты и методы исследования. Материалом исследования послужили листья 10 видов барбариса: В. cretica, B. dielsiana, B. heteropoda, B. koreana, B. vulgaris, B. vulgaris fatropurpurea, B. thunbergii, B. thunbergii fargenteo-marginata, B. thunbergii f atropurpurea, B. x ottawensis и В. darwinii, собранные в 2011 году в Ботаническом саду НИУ «БелГУ». Исследования элементного состава листьев видов рода Berberis L. проводилось при помощи электронного ионно-растрового микроскопа Quanta 200 3D в центре коллективного пользования научным оборудованием НИУ «БелГУ».
В.Ю. ЖИЛЕНКО В.Н. СОРОКОПУДОВ Д.А. КОЛЕСНИКОВ О.А. СОРОКОПУДОВА Н.И. МЯЧИКОВА
Результаты и их обсуждение. Результаты проведенных экспериментальных исследований дают представление о содержании элементов в ('' %) — весовой процент от общего количества элементов (100 'ї %) в данном органе растений. Исследования элементного состава листьев барбариса необходимы для изучения акклиматизации и интродукции видов рода Berberis L. Листья видов барбариса могут использоваться как источники полезных элементов для организма человека, так как съедобные виды барбариса являются ценными пищевыми растениями (из листьев барбариса обыкновенного готовят салаты, кладут в суп вместо щавеля). Сравнительный анализ элементного состава листьев видов барбариса приведен в табл. 1.
Таблица 1
Сравнительное содержание элементов в листьях видов барбариса, (Wt %)
В. сгеїіса В. dielsiana 0 ! а и -С В. когеапа Е а 3 а » 85 В. vulgaгisfatгopuг-ригеа 1 и л Й а £ В. а * I Й т а о £ а . Й и ® а - 1 с Ч в :я £ ? з » & й 3 3 «< ■в В. •2 у 3 Й +- 0 х В. £ "З В.
С 48,27 74,24 52,53 72,38 67,36 63,63 52,87 61,44 66,70 52,84 55,24
о 29,75 23,44 45,36 24,55 24,24 34,45 44,11 37,24 31,39 44,11 41,34
№ 0,14 - 0,03 - - 0,11 0,06 0,06 0,39 0,03 0,31
Si 0,11 0,11 0,17 - 0,25 0,19 0,71 0,07 0,32 0,71 0,14
Р 0,03 - 0,09 0,11 0,29 - 0,04 0,05 0,58 - 0,03
С1 0,37 - 0,14 0,07 0,05 0,10 0,11 0,14 0,46 0,11 1,04
к 0,47 0,40 0,50 1,26 3,27 0,14 0,48 0,53 0,16 0,52 1,60
Са 0,87 1,67 1,08 1,33 2,78 1,00 1,39 0,18 - 1,39 0,03
Mg - 0,13 - - - 0,13 0,16 0,29 0,16 0,25
S - - 0,10 0,12 0,19 - 0,07 - 0,07
Fe - 0,18 - 0,24 -
А1 - - 0,03 -
Си 0,54
* Примечание: %) — весовой процент.
В соответствии с проведенными исследованиями элементного состава следует отметить, что основными элементами в листьях видов барбариса являются углерод — 48,3-74,2 (Wt %) и кислород 23,4-45,3 %), что свидетельствует о процессе фотосин-
теза и дыхания. В листьях видов барбариса наибольшую долю от всего элементного состава также занимают калий — 0,16-1,26, (Wt %) и кальций — 0,03-0,67, %). Большое
количество калия и кальция в листьях связано с тем, что листовой массе и молодым побегам для роста требуется кальций и калий. При недостатке калия растения развиваются слабо, их рост подавлен, они плохо плодоносят, в плодах мало семян.
Наличие хлора в листьях видов барбариса 0,05-0,47, (Wt %) свидетельствует о протекающем в листьях процессе фотосинтеза.
Магний — это обязательное составляющее звено хлорофилла. Он участвует в регуляции распада и превращении углеводов, активизируя ферменты. Содержание магния в листьях видов барбариса составляет 0,13-0,25 (Wt %).
Кальций необходим растениям главным образом для правильного развития листьев, в листьях видов барбариса количество кальция составляет 0,03-2,78 (Wt %).
Кремний оберегает растение от избыточной концентрации железа и марганца. Понижение уровня кремния ведет к торможению функции фотосинтеза, синтеза белка, хлорофилла, ДНК и РНК. Кремний повышает невосприимчивость растений к грибковым заболеваниям. Содержание кремния в листьях видов барбариса составляет 0,070,71 (Wt %).
Сера в листьях видов барбариса имеет огромное значение, так как при недостатке серы листья становятся светлыми, приостанавливается рост и развитие растения. Сера была обнаружена в листьях 4 видов барбариса: B. heteropoda, B. koreana, B. thunbergii и В. darwinii. Содержание серы в листьях данных видов составляет 0,07-0,19 (Wt %).
Железо обладает сильными каталитическими свойствами, участвует в биохимических процессах, проходящих при фотосинтезе и дыхании. Каталитическое действие железа связано с его способностью менять степень окисления. Атом железа окисляется и восстанавливается легко, поэтому атомы железа являются переносчиками электронов в биохимических процессах. В основе реакций, происходящих при дыхании растений, лежит процесс переноса электронов. Железо содержится только в листьях 2 видов барбариса: B. koreana и B. vulgaris f atropurpurea. Содержание железа в листьях данных видов 0,18-0,24 (Wt %).
Установлено, что алюминий повышает устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды: засухе, резкому понижению температуры, засоленности почв, а также влияет на фосфорный обмен: осаждая фосфор в клетках, препятствует его метаболизму. Алюминий 0,03 (Wt %) содержится только в листьях барбариса обыкновенного.
Также только в листьях барбариса обыкновенного содержится медь 0,54 (Wt %). Из литературы известно, что медь имеет большое значение в обмене фенольных соединений, в биосинтезе антоцианов [6].
Выводы.
1. Исследования элементного состава листьев видов барбариса показали, что в листьях основными элементами являются углерод и кислород. Третьим элементом по процентному содержанию для большинства видов является калий и кальций. В целом для разных видов характерно значительное варьирование содержание анализируемых элементов в разных частях растений.
2. Такой элемент, как медь, был найден только в листьях барбариса обыкновенного 0,54-0,57 (Wt %). Листья барбариса обыкновенного наиболее богаты кальцием (2,78-3,42, Wt %).
3. Алюминий выявлен только в листьях барбариса обыкновенного (0,03, Wt %).
4. Железо обнаружено только в листьях 2 видов барбариса: B. koreana и B. vulgaris f atropurpurea. Содержание железа в листьях данных видов 0,18-0,24, Wt %.
5. Сера обнаружена в листьях 4 видов барбариса: B. heteropoda, B. koreana, B. thunbergii и В. darwinii. Содержание серы составило 0,07-0,19, Wt %.
Литература
1. Вернадский, В.И. Минералогия. — 3-е изд., перераб. и доп. / В.И. Вернардский. — М. : Печатня Яковлева, 1912. — Вып. 2. — С. 345-526.
2. Вернадский, В.И. Задачи минералогии в нашей стране, 1917-1927 / В.И. Вернардский // Природа. —1928. — № 1. — С. 21-40.
3. Вигоров, Л.И. Витамины на ветках / Л. И. Вигоров. — Свердловск, 1969. —157 с.
4. Исаев, Ю.А. Лечение микроэлементами, металлами и минералами / Ю.А. Исаев. — Киев : Здоровье, 1992. —118 с.
5. Ловкова, О.А. Почему растения лечат / О.А. Ловкова, А.М. Рабинович, С.М. Пономарева. — М.: Наука, 1989. — 256 с.
6. Петрова, В.П. Биохимия дикорастущих плодово-ягодных растений / В.П. Петрова. — К.: Выща школа, 1986. — 287 с.
ELEMENT STRUCTURE OF LEAVES OF SOME REPRESENTATIVES OF SORT BERBERIS L. IN THE CONDITIONS OF THE BELGOROD REGION
V.YuiHILENKO V.N.SOROKOPUDOV D. A.KOLESNIKOV O.A.SOROKOPUDOVA N.I. MYACHIKOVA
Belgorod National Research University e-maibsorokopudov@bsu.edu.ru
By means of an electronic ion-raster microscope of Quanta 200 3D the element structure of leaves of 10 types of sort Berbe- ris L. is studied. Studied types considerably differ in element structure of leaves and this indicator can be used at the comparative interspecific characteristic.
Key words: element structure, leaves, acclimatization, mi- crocells, types of a barberry, leaves.
