CC BY
28УДК 582.929.4-035.85 (477.75)
ИЗУЧЕНИЕ МАСЛИЧНОСТИ И КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ЭФИРНОГО МАСЛА ЭКОТИПОВ ВИДОВ РОДА MENTHA ФЛОРЫ КРЫМА
Куртсеитова Э. Э.
РВУЗ «Крымский инженерно-педагогический университет», Симферополь, Украина,
ekurtseitova@mail. ru
Изучалась изменчивость массовой доли и компонентного состава эфирного масла двух дикорастущих видов флоры Крыма: Mentha longifolia и M. spicata. Показана значительная внутривидовая изменчивость этих признаков, что дает широкие возможности для отбора исходных форм при проведении селекционных работ.
Ключевые слова: массовая доля, компонентный состав, эфирное масло, изменчивость.
ВВЕДЕНИЕ
Род Mentha L. относится к семейству Яснотковых (Lamiaceae Lindl.), отдельные виды которого представляют интерес как продуценты эфирных масел.
Следует отметить, что эфирное масло мяты нашло широкое применение в медицинской, парфюмерной и пищевой промышленностях, а также в народной медицине в качестве целебных препаратов. Оно оказывает анальгическое, ароматическое, антибактерицидное, фунгицидное, нервно-спазмолитическое, желчегонное, потогонное действие. Эфирные масла мяты входят в состав средств, помогающих при лечении астмы, артритов, бронхитов, катаров, мигреней, переутомлений, укачиваний, нервных возбуждений, нарушений пищеварения, болезней печени и мышц [1, 2, 3, 4].
Ценность и повышенный спрос на отечественное сырье требует создание новых сортов, пригодных для выращивания в различных регионах Украины, отличающихся природно-климатическими условиями, обладающих высоким адаптационным потенциалом к неблагоприятным абиотическим, биотическим и антропогенным факторам.
Внимание к дикорастущим формам, как объекту научного исследования, связано с высокой устойчивостью их к действию абиотических и биотических факторов среды [5]. Показано, что в дикорастущей флоре могут встречаться формы иммунные или обладающие высокой степенью устойчивости к ржавчине, а также имеющие повышенную морозоустойчивость, что позволило использовать их в межвидовой гибридизации для получения новых сортов мяты [6, 7, 8]. Большое значение имеет и то, что мяты обладают сильной внутривидовой химической изменчивостью [9, 10]. Эти различия обусловлены разным количественным и качественным соотношением компонентов, входящих в состав эфирных масел. Установлено, что выбор пути биосинтеза у видов мяты, определяется генетическими факторами [11, 12, 13, 14, 15, 16]. В связи с этим, является
© 2011 Ekosistemy, ikh Optimizatziya i Okhrana, 5: 79-85.
Published by V. I. Vernadskiy Taurida National University, Simferopol, Ukraine.
актуальным поиск генетических источников хозяйственно ценных признаков среди дикорастущих видов.
Цель нашего исследования - изучение масличности и качественного состава эфирного масла дикорастущих форм мяты, произрастающих в Крыму.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Сбор растительного материала производился в 2010 г. в поймах рек и на суходолах Крымского полуострова. Классификация собранного материала проводилась в соответствие с физико-географическим районированием [17]. Растения были отнесены к четырем группам: I - экотипы Полупустынной Присивашской области, II - экотипы Типично степной равнинной области, III -экотипы Предгорной области и IV - экотипы Южнобережного субсредиземноморья. Было собрано 25 дикорастущих форм мяты, относящихся к двум видам Mentha longifolia (L.) Nathh. и M. spicata L. Систематическая принадлежность растений определялась по В. В. Макарову [10]. Растения высаживались на опытном участке в Предгорном Крыму. Эфирное масло получали методом гидродистиляции с использованием аппарата Гинзберга [18]. Расчет массовой доли эфирного масла производили в процентах на урожай воздушно-сухих листьев и соцветий [19]. С целью изучения изменчивости признаков вычисляли коэффициент вариации (V, %). Полученные цифровые данные обрабатывались вариационно-статистическими методами с использованием программ Microsoft Excel [20]. Хроматографический анализ компонентного состава эфирного масла выполняли в Национальном институте вина и виноградарства УААН «Магарач» на газожидкостном хроматографе Agilent Technology 6890N с масс-спектрометрическим детектором 5973N. Идентификация компонентов эфирного масла производилась на основании сравнения полученных масс-спектров с данными библиотеки масс-спектров Wiley 2007- NISTO5 [21].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Нами изучалась изменчивость массовой доли эфирного масла в пределах наиболее распространенных и широко использующихся в селекции видов мяты -M. longifolia и M. spicata [6, 7, 8]. Дикорастущие формы, относящиеся к M. longifolia, обнаружены нами во всех четырех изучаемых областях Крыма. Как показывают результаты исследования, у образцов M. longifolia значение массовой доли эфирного масла находится в пределах от 0,54 до 1,62%, при этом коэффициент вариации (V) составляет 25%, а среднее значение 1,07±0,30% (табл. 1). Полученные данные свидетельствуют о низкой масличности, среднем варьировании и изменчивости данного признака в пределах вида.
Наряду с этим отмечены различия масличности между экотипами различных физико-географических областей полуострова. Так у экотипов области I содержание эфирного масла составляет 1,01±0,03%, тогда как у образцов областей II III и IV -1,32±0,07%, 1,31±0,01%, 1,42±0,01% соответственно. Отмечены достоверные различия показателей масличности у экотипов области I и IV (p<0,01).
Дикорастущие формы, относящиеся к M. spicata, обнаружены только в трех областях (I, II, III). Массовая доля эфирного масла у изучаемых образцов находится в пределах от 1,04 до 2,94%. При этом коэффициент вариации (V, %) составляет 63%, а среднее значение 1,78±0,78%, что достоверно выше (p<0,05) относительно экотипов M. longifolia (табл. 1). Полученные данные свидетельствуют о высокой масличности и вариабельности данного признака в пределах вида.
Таблица 1
Массовая доля эфирного масла у дикорастущих экотипов видов рода Mentha флоры Крыма
Вид Предел варьирования, % x ± S-, % x у V, %
Mentha longifolia 0,54 - 1,62 1,07±0,30 25
Mentha spicata 1,04 - 2,94 1,78±0,78* 63
Примечание к таблице: * - достоверно при уровне значимости р < 0,05; V- коэффициент вариации (варьирование считается слабым при V до 10%, средним при V=11-25%, сильным при 1/>25%) [22].
Изучение компонентного состава эфирного масла дикорастущих форм M. longifolia показало, что значительное количество образцов (16) представлено хемотипами, накапливающими в эфирном масле преимущественно циклические С-3 окисленные соединения. Из них 13 форм синтезируют оксипиперитон в пределах от 42,76% до 78,63%. Обнаружены три ментонных формы с содержанием основного компонента от 43,32% до 72,49%.
Вторая группа растений M. longifolia (4 образца) накапливает в эфирном масле преимущественно циклическое С-2 окисленное соединение - карвон, содержание которого составляет от 59,09% до 73,41%.
К третьей группе относится 1 образец СК 39, содержащий в эфирном масле преимущественно циклические спирты - транс-сабиненгидрат и цинеол. Суммарное содержание этих веществ составляет 30,15% (табл. 2).
Среди исследуемых дикорастущих экотипов не встретилось образцов с преимущественным содержанием ациклических, циклических и фенольных соединений. Однако у экотипа СК 53 Южнобережного субсредиземноморья накапливается значительное количество (23,47%) циклического углеводорода лимонена, а у экотипа СК 39 Предгорного Крыма отмечено в эфирном масле высокое содержание (в сумме до 23,30%) производных фенола - тимола и карвакрола (рис. 1).
В изучаемой коллекции вид М. spicata представлен 4 образцами. Среди растений, относящихся к данному виду, по составу эфирного масла выделено 2 группы, накапливающие преимущественно терпены: циклические С-3 окисленные соединения и циклические С-2 окисленные соединения. К первой группе относятся оксипиперитонные хемотипы. Вторая группа включает образцы, накапливающие преимущественно карвон (табл. 3).
Таблица 2
Компонентный состав эфирного масла дикорастущих форм Mentha longifolia флоры Крыма
Основной компонент Происхождение, номер коллекционного образца, содержание основного компонента
1.Циклические С-3 окисленные соединения
Оксипиперитон Предгорный Крым: СК 27 (59,80%), СК 28 (69,71%), СК 29 (62,18%), СК 34 (42,76%), СК 40 (55,80%), СК 41 (60,34%), СК 43 (62,53%), СК 45 (68,26%), Южнобережное субсредиземноморье: СК50 (78,48%), Равнинный Крым: СК 47 (45,48%), СК 48 (54,24%), СК 52 (62,03%), Полупустынная Присивашская область: СК 31 (78,63%)
Ментон Предгорный Крым: СК 26 (72,49%), Южнобережное субсредиземноморье: СК 30 (59,85%), СК 53 (43,32%)
2.Циклические С-2 окисленные соединения
Карвон Предгорный Крым: СК 35 (73,41%), СК 42 (59,09%), СК 44 (68,84%), СК 46 (72,30%)
3.Циклические третичные спирты
Цинеол, транс-сабиненгидрат Предгорный Крым: СК 39 (24,75%; 9,45%)
Рис. 1. Хроматограмма эфирного масла экотипа Южнобережного субсредиземноморья СК 53
Таблица 3
Компонентный состав эфирного масла дикорастущих форм Mentha spicata флоры Крыма
Основной компонент Происхождение, номер коллекционного образца, содержание основного компонента
1.Циклические С-3 окисленные соединения
Оксипиперитон Присивашская область: СК 32 (85,22%), СК 49 (81,19%)
2.Циклические С-2 окисленные соединения
Карвон Предгорный Крым: СК51 (67,57%), Равнинный Крым: СК 24 (68,62%)
Изучение внутривидовой изменчивости массовой доли и качественного состава эфирного масла дикорастущих видов Mentha флоры Крыма, подтвердило литературные данные [9, 10] о том, что наиболее полиморфным является вид M. longifolia, который имеет широкий ареал. Однако представители этого вида имеют низкую масличность. Так, среди M. longifolia 41% экотипов имеют значение этого признака ниже 1%, у 59% этот признак находится в пределах от 1 до 2%, а форм имеющих масличность выше 2% не обнаружено. Среди дикорастущих M. spicata показатель масличности ниже 1% не обнаружен, у 75% экотипов массовая доля эфирного масла находится в пределах от 1 до 2%, а у 25% изученных форм, отмечена масличность более 2%.
Вместе с тем, отмечено, что этот показатель зависит от места произрастания растений. Так у экотипов Южнобережного субсредиземноморья массовая доля эфирного масла достоверно выше, чем у экотипов северной Присивашской области. Данные полученные Хотиным [23], показывают, что масличность мяты повышается в южных областях и снижается в северных, что свидетельствует не только о генетическом контроле данного признака, но и зависимости его от факторов среды.
Известно, что состав эфирного масла не является видоспецифичным для мяты. Одни и те же хемотипы могут быть встречены как у разных видов мяты, так и внутри одного вида у форм из разных географических зон и различных мест обитаний [10]. В пределах вида M. longifolia флоры Крыма были выделены ментонный, пулегонный, оксипиперитонный, карвонный и цинеольный хемотипы [15, 24]. Среди изученных нами образцов M. longifolia были обнаружены перечисленные хемотипы кроме пулегонного.
Вид M. spicata имеет менее выраженный биохимический полиморфизм. В дикорастущей флоре Крыма обнаружено меньшее количество хемотипов, чем у вида M. longifolia. В основном встречаются хемотипы карвонный и ментонный [15, 24]. Среди изученных нами дикорастущих форм M. spicata также выделено только 2 хемотипа: оксипиперитонный и карвонный.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о значительной внутривидовой изменчивости качественного и количественного состава эфирного масла дикорастущих видов мяты. Это дает широкие возможности для отбора исходных форм при проведении селекционных работ.
ВЫВОДЫ
1. У образцов M. longifolia значение массовой доли эфирного масла находится в пределах от 0,54 до 1,62%, коэффициент вариации (V) составляет 25%, а среднее значение 1,07±0,30%, что свидетельствуют о низкой масличности, среднем варьировании и изменчивости данного признака в пределах вида.
2. У изучаемых образцов M. spicata массовая доля эфирного масла находится в пределах от 1,04 до 2,94%, коэффициент вариации (V, %) составляет 63%, а среднее значение 1,78±0,78%, что свидетельствуют о высокой масличности и вариабельности данного признака в пределах вида.
3. Установлены достоверные различия массовой доли эфирного масла у экотипов северной Полупустынной Присивашской области (I) и Южнобережного субсредиземноморья (IV), что делает перспективным поиск генетических источников среди экотипов южных областей полуострова.
4. Установлено, что масличность дикорастущих форм M. spicata достоверно выше относительно экотипов, относящихся к M. longifolia. Среди дикорастущих M. spicata показатель масличности ниже 1% не обнаружен, у 75% экотипов массовая доля эфирного масла находится в пределах от 1 до 2%, а у 25 изученных форм, отмечена масличность более 2%
5. В пределах вида M. longifolia флоры Крыма выделено 4 хемотипа: ментонный, оксипиперитонный, карвонный и цинеольный.
6. Выделены дикорастущие формы M. spicata, относящиеся к 2 хемотипам: оксипиперитонному и карвонному.
Список литературы
1. Назаренко Л.Г. Эфиромасличные, пряно-ароматические и лекарственные растения / Л.Г. Назаренко, Л.А. Бугаенко. - Симферополь: Таврия, 2003. - 201 с.
2. Либусь О.К. Эфиромасличные и пряно-ароматические растения. Фито- и ароматерапия / О.К. Либусь, В. Д. Работягов, С.П. Кутько, Л.А. Хлыпенко. - Херсон: Айлант,- 2004. - 269 с.
3. Войткевич С.А. Эфирные масла для парфюмерии и ароматерапии / С.А. Войткевич. - М.: Пищевая промышленность, 1999. - 282 с.
4. Bhat S. Mentha species: in vitroregeneration and genetic transformation / S. Bhat, P. Maheshwari, S. Kumar, A. Kumar // Moi. Biol. Today. - 2002. - Vol. 3, N 1. - P. 11-23.
5. Кириченко Е.Б. Экофизиология мяты: продукционный процесс и адаптационный потенциал / Е.Б. Кириченко. - М.: Наука, 2008. - 140 с.
6. Бугаенко Л.А. Межвидовая гибридизация как метод создания морозоустойчивых, высокопродуктивных сортов мяты / Л.А. Бугаенко: Автореф. Дис. ... канд. биол. наук. - Киев, 1976. - 23 с.
7. Бугаенко Л.А. Дикорастущие виды мяты как исходный материал для селекции / Л. А. Бугаенко, С. А. Резникова // Труды ВНИИЭМК. - 1984. - Т. 16. - С. 46-53.
8. Бугаенко Л.А. Межвидовая гибридизация в селекции новых сортов мяты с улучшенными адаптационными свойствами / Л.А. Бугаенко // Бюллетень ГБС. - 2009. - № 197. - С. 165-175.
9. Хримлян А.И. Хемотипы дикорастущих видов мяты флоры СССР / А.И. Хримлян, В.В. Макаров // Раст. ресурсы. - 1971. - Т. 7, вып. 1. - С. 24 - 31.
10. Макаров В.В. Дикорастущие мяты СССР / В.В. Макаров: Дис. ... канд. биол. наук. - М., 1972. -179 с.
11. Murray M.J. Inter-subgeneric Hybrids in the genus Mentha / M.J. Murray, P.M. Marble, D.E. Lincoln // J. Hered. - 1971. - V. 62, N 6. - P. 363-366.
12. Hefendehl F.W. Genetic aspects of the biosynthesis of natural odors / F.W. Hefendehl, M.J. Murray // Lloydia. - 1976. - V. 39, N 1. - P. 39-52.
13. Lawrence B.M. A study of monoterpene interreltionships in the genus Mentha wis special reference to the origin of pulegone and menthofuran / B.M. Lawrence // Doctoral thesis. - Rijks: Universiteit the Groningen, 1978. - 302 p.
14. Resnikova S.A. Genetic control of terpene biosinthesis in mint breeding / S.A. Resnikova, L. A. Bugaenko // Proc. VII Int. Congr. Essential oils. - Kyoto, 1979. - P. 117-120.
15. Бугаенко Л. А. Генетические закономерности биосинтеза терпеноидов и перспективы регуляции содержания и качества эфирного масла при межвидовой гибридизации у мяты / Л.А. Бугаенко: Дис. д-ра биол. наук. - М., 1985. - 440 с.
16. Бугаенко Л.А. Генетические закономерности биосинтеза терпеноидов у мяты / Л.А. Бугаенко. -Симферополь: Бизнес-Информ, 2011. - 152 с.
17. Багрова Л.А. География Крыма / Л.А. Багрова, В.А. Боков, Н.В. Багров. - Киев: «Лыбидь», 2001. - 302 с.
18. Персидская К.Г. Справочник для работников лабораторий эфирно-масличных предприятий / К.Г. Персидская, А.П. Чипига. - М.: Пищевая пром-сть, 1981. - 144 с.
19. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Масличные, эфиромасличные и технические культуры, шелковица, тутовый шелкопряд / Гос. комис. по сортоиспытанию с.-х.культур при МСХ СССР; под общ. ред. Федина. - М: Колос, 1983. -Вып. 3. - 184 с.
20. Плохинский Н.А. Математические методы в биологии / Н.А. Плохинский. - М.: МГУ, 1978. -264 с.
21. McLafferty F.W. NBS registry of mass spectral data / F.W McLafferty, D.B. Stauffer - L., 1989. -563 p.
22. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М.: Высшая школа, 1990. - 352 с.
23. Хотин А.А. Роль внешних факторов в накоплении эфирных масел / А.А. Хотин // Тр. ВНИИЭМК. - 1968. - Вып. 1. - С. 34-36.
24. Хорт Т.П. Дикорастущие мяты Крыма как эфиромасличные растения / Т.П. Хорт, Н.С. Машанова // Бюллетень ГБС. - 1975. - Вып. 1. - С. 58-61.
KypTceiTOBa Е. Е. Вивчення масово!' частки та яккного складу ефiрноï оли екотишв видiв роду Mentha флори Криму // Екосистеми, ïх оптимiзацiя та охорона. ^мферополь: ТНУ, 2011. Вип. 5. С. 79-85.
Вивчалась змшшсть масовоï частки та компонентв ефiрноï оли двох дикорослих видiв флори Криму: Mentha longifolia i M. spicata. Показана значна внутршньовидова змшшсть цих ознак, що дае широю можливоста для ввдбору початкових форм при проведенш селекцшних робгг. Ключовi слова: масова частка, компонентний склад, ефiрна олiя, змшшсть.
Kurtseitova E. E. The studying of oil content and quality composition of essential oil of ecotypes species of the genus Mentha of the Crimean flora // Optimization and Protection of Ecosystems. Simferopol: TNU, 2011. Iss. 5. P. 79-85.
The variability of mass portion and essential oil component structure of two wild species of the Crimean flora, Mentha longifolia and M. spicata was investigated. It was demonstrated the significant intraspecific variability of these features that gives a lot of opportunities for selection of initial forms while selective work. Key words: mass portion, component structure, essential oil, variability.
Поступила в редакцию 14.11.2011 г.
