CC BY
19ФАРМАКОГНОЗИЯ И БОТАНИКА
А.А. Потоцкая, Г.Н. Бузук, О.В. Созинов
МОРФОМЕТРИЯ СИЕЬЮОМиМ МЛ1Ш Ь.: ВЗАИМОСВЯЗЬ РАЗМЕРОВ, ФОРМЫ ЛИСТА И СОДЕРЖАНИЯ АЛКАЛОИДОВ И ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Витебский государственный медицинский университет
Впервые изучена взаимосвязь между размерами, дескрипторами формы листьев чистотела большого и накоплением в них биологически активных веществ алкалоидов и фенольных соединений. Установлена возможность прогнозирования морфологических параметров стеблевых листьев чистотела на основании измерений параметров терминального фрагмента листовой пластинки. Выявлено влияние факторов внешней среды (экологических условий) на морфологические параметры стеблевых листьев чистотела с помощью фитоиндикационного метода. Установлена связь между содержанием отдельных алкалоидов листьев чистотела большого и экологическими условиями местообитаний, которые оценивались с использованием экологических шкал Д.Н. Цыганова. Данной зависимости не выявлено для фенольных соединений чистотела. В то же время, индикатором содержания фенольных соединений могут служить морфологические параметры листьев, взаимосвязь с которыми установлена также и для сангвинарина, который, в отличие от основного алкалоида копти-зина, является минорным среди алкалоидов чистотела.
Ключевые слова: чистотел большой, листья, морфометрия, алкалоиды, фенольные соединения, экологические шкалы.
ВВЕДЕНИЕ
Изучению влияния различных экологических факторов на морфологию и
анатомию листьев посвящено большое количество работ [1-7]. Известно, что количественные признаки листьев могут служить для оценки сходства и различий эко-лого-ценотических режимов местообитаний [8,9], индикатором изменения условий произрастания [10] и являться критерием эффективности действия того или иного фактора на продуктивность растений [11]. Экологические условия влияют на содержание в различных органах и структурах растений, в том числе и в листьях, различных биологически активных веществ (фенольных соединений, алкалоидов, терпе-ноидов и других) [12-16].
Однако взаимосвязи между морфологическими параметрами листьев (длина, ширина, площадь, периметр, форма) и накоплением в них различных групп вторичных соединений практически не изучены. Этому вопросу посвящены единичные исследования [17,18]. Изучение данной зависимости представляет большой интерес для фармацевтической практики: на основе видимых и определяемых в полевых условиях морфологических признаков можно прогнозировать содержание биологически активных веществ в лекарственных растениях. Данный подход предполагает возможность внедрения в практику дистанционных методов оценки качества лекарственного растительного сырья, а также позволяет проводить масштабное изучение качества лекарственного сырья (хемотаксация) с целью выявления популяций с наиболее высоким содержанием действующих веществ без проведения длительных, трудоемких и дорогостоящих анализов.
Важным этапом данных исследований является разработка методических подходов: методики взятия репрезентативных образцов, в наибольшей степени отражающих влияние экологических условий на форму и размеры листьев отдельных особей и ценопопуляции в целом изучаемого вида. Разработанная методика должна быть нетрудоемкой и легко выполнимой в полевых условиях.
Проведенные ранее исследования [19-22] позволили нам впервые установить взаимосвязь между размерами, дескрипторами формы листьев брусники (Vaccinium vitis-idaea), черники (Vaccinium шугШ1ш), сабельника болотного (Сошагиш ра1т1те) и накоплением в них различных групп фенольных соединений. Обнаружено, что зависимости содержания различных групп фенольных соединений от исследованных параметров листьев имеют в основном нелинейный характер с общей тенденцией максимального накопления указанных соединений в субоптимальных условиях произрастания, способствующих формированию относительно небольших по размеру листьев.
Чистотел большой Chelidoniuш ша-]ш является ценным лекарственным растением, сырье которого широко используется в официнальной и народной медицине. Основными действующими веществами чистотела являются алкалоиды, которые представлены соединениями с различной химической структурой и фармакологической активностью. В то же время, в научной литературе встречаются данные, согласно которым высокая ранозаживляющая активность в сочетании с противовоспалительным действием определяется наличием в чистотеле большом фенольных соединений, в частности, флавоноидов [23].
Целью данной работы является установление значимых взаимосвязей между морфологическими параметрами листьев чистотела большого Chelidoniuш ша]т (Рарауегаееае) и накоплением в них алкалоидов и фенольных соединений на эколо-го-ценотических градиентах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В отличие от исследованных нами ранее брусники и черники, для которых характерны цельные листья, у чистотела большого листья непарно перистораздельные, с непостоянным числом сегментов. Сегменты листьев округлые или яйцевидные, в основании с добавочной лопастью в виде ушка, низбегающие на ось листа, крупно- и неравно-округло-зубчатые,
цельные или иногда с нижней стороны
надрезанные. Конечный фрагмент листа крупнее и шире боковых, более или менее глубоко надрезанный на три доли [24]. Отдельные фрагменты листа зачастую накладываются друг на друга, что затрудняет и усложняет проведение измерений. Поэтому возникла необходимость в модификации методики фиксации образцов.
В качестве индикаторного нами выбраны терминальные (конечные) фрагменты наиболее развитого стеблевого листа чистотела большого (рисунок 2), собранного в фазу начала цветения (май-июнь), а также розеточного листа (рисунок 3), взятого в период вторичного отрастания (сентябрь). Подобный подход с использованием вместо целого листа его частей применялся ранее при разработке недеструктивных методик оценки площади листьев различных видов и сортов клевера [25-30].
На пробных площадях, заложенных в различных биотопах окрестностей г. Витебска, случайным образом срезали 30-40 наиболее развитых стеблевых или розе-точных листьев чистотела, закладывали во временный гербарий, в тот же день доставляли в лабораторию и сканировали (сканер EPSON Perfection І270, RGB, 24 bit, 150 dpi). Далее полученные изображения обрабатывали с помощью программы ImageJ ver. 1.42G (http://rsbweb.nih.gov/ij).
Определяли площадь, периметр и длину листа целиком, а также морфометрические параметры терминального фрагмента, в основе определения которых лежит оценка параметров его контура [3132], в том числе:
Area - площадь контура, мм ;
Perimeter - периметр контура, мм;
MinR - радиус вписанной в контур окружности, мм;
MaxR - радиус окружности, описанной вокруг контура, мм;
Feret - наибольшая длина контура = AC (рисунок 1), мм;
Breadth - наибольшая ширина контура = BD (рисунок 1), мм;
CHull - периметр выпуклого многоугольника, описанного вокруг контура, мм;
CArea - площадь выпуклого многоугольника, описанного вокруг контура, мм2;
MDCRadius - минимальный радиус окружности, описанной вокруг контура, мм; AspRatio: AspRatio = Feret/ Breadth;
Circ: Circularity = 4*Pi*Area/Perimeter; Pi=n; Roundness: Roundness = 4*Area/(Pi*FeretA2); AreaEquivD: Area Equivalent Diameter = sqrt ((4/Pi)*Area);
PerimEquivD: Perimeter Equivalent Diameter = Area/Pi;
EquivEllipseAr: Equivalent Ellipse Area = (Pi *F eret*Breadth)/4;
Compactness: Compactness =
sqrt((4/Pi)*Area)/Feret;
Solidity: Solidity = Area/СonvexArea;
Concavity: Concavity = ConvexArea-Area; Convexity: Convexity = ConvexHull/Perimeter; Shape: Shape = Perimete^2/Area;
RFactor: RFactor = ConvexHull/(Feret*Pi); ModRatio: Modification Ratio =
(2*MinR)/Feret;
Sphericity: Sphericity = MinR/MaxR;
ArBBox: ArBBox = Feret* Breadth;
Rectang: Rectangularity = Area/ArBBox; Topangl - угол BCD (рисунок 1);
Rightangl - угол CDA (рисунок 1);
Botonangl - угол BAD (рисунок 1);
Leftangl - угол ABC (рисунок 1).
В
АС - наибольшая длина контура; ВБ - наибольшая ширина контура.
Рисунок 1 - Схема измерения некоторых параметров терминального фрагмента листа
чистотела большого
Одновременно с взятием образцов для морфометрии отбирали образцы, состоящие из 30-40 листьев, для фитохимического анализа, которые подвергали естественной сушке в тени. Образцы до анализа хранили в бумажных пакетах. За день-два до проведения анализа листья измельчали на кофемолке до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями 0,5 мм. Определение содержания различных групп фенольных соединений и алкалои-
Термоклиматический Континентальности климата Аридности/гумидности климата Криоклиматический Увлажнения почв Трофности почв Богатства почв азотом Кислотности почв Освещенности/затенения Переменности увлажнения почв
дов проводили спектрофотометрически или с помощью ВЭЖХ [19-22,33].
В каждом биотопе проводили геобо-танические описания с учетом обилия всех видов высших растений. Для характеристики экологических условий местообитаний чистотела большого использовали авторский фитоиндикационный метод на основе регрессионного анализа с использованием диапазонных экологических шкал Д.Н. Цыганова [34-36]. Определяли следующие экологические факторы:
ТМ
КК
ОМ
СЯ
НБ
ТЯ
КТ
ЯС
ЬС
БН
Для установления роли факторов внешней среды в изменчивости морфологических параметров терминального фрагмента стеблевых листьев чистотела большого нами был применен дисперсионный анализ. Силу влияния экологических факторов (ц) на параметры листьев чистотела определяли по формуле:
ц = 1-(Бг/Бу) ((№1)/(№а))
= дисперсия, вызванная случайными факторами (остаточная);
Бу = дисперсия общая;
N = общее количество исследованных листьев - 279;
a = общее количество исследованных це-нопопуляций - 10.
Статистическую обработку данных проводили методами корреляционного и регрессионного анализа с использованием пакетов программ Matlab 7 и Excel 2007 и приложения XLStats [37].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На первом этапе определяли связь параметров терминального фрагмента листовой пластинки с параметрами целого листа (рисунки 2-3). Полученные данные представлены в таблицах 1-2.
Рисунок 2 - Стеблевой лист чистотела большого, его контур и терминальный фрагмент
Таблица 1 - Корреляционная матрица морфологических параметров терминального фрагмента и целого стеблевого листа чистотела большого
Параметры Площадь Периметр фраг-Площадь Периметр Длина , г г -гг r ^ фрагмента мента
Площадь Периметр Длина Площадь фрагмента Периметр фрагмента Длина фрагмента 0,97 0,92 0,93 0,95 0,90 0,84 0,90 0,88 0,77 0,96 0,94 0,90 0,83 0,97 0,97
Примечание: полужирным шрифтом здесь и далее выделены значения коэффициентов линейной корреляции, достоверные на 0,05 и более высоких уровнях.
Рисунок 3 - Розеточный лист чистотела большого, его контур и терминальный фрагмент
Таблица 2 - Корреляционная матрица морфологических параметров терминального фраг-________________мента и целого розеточного листа чистотела большого_____________
Параметры Площадь Периметр Площадь Периметр Длина , 1 фрагмента фрагмента
Площадь Периметр Длина Площадь фрагмента Периметр фрагмента Длина фрагмента 0,95 0,95 0,99 1,00 0,95 0,95 0,95 1,00 0,99 0,95 0,95 0,99 1,00 0,95 0,99
Отмечены достоверные линейные связи параметров терминального фрагмента листовой пластинки с такими же параметрами цельного листа как стеблевого
(г=0,77-0,97), так и розеточного (г=0,95-1), при более высокой степени связи части и целого у розеточных листьев (таблицы 1 -2, рисунок 4).
я
н
и
=
ч
о
1-
о
Ч
<и
а
3
о
4
С
30000
г 25000
20000
15000
10000
5000
т---------1-------1----------1
2000 4000 6000 8000
Площадь фрагмента листа, мм
2
Длина фрагмента листа, мм
0
0
Рисунок 4 - Взаимосвязь параметров целого стеблевого листа и его терминального
фрагмента
Отсюда следует возможность прогнозирования параметров целого листа путем оценки параметров его терминального фрагмента (fr).
Это позволяет предложить регрессионные уравнения для расчета таких не-
Уравнение регрессии
Area = -860,115 + 3,791 Area fr Area = -2388,617 + 30,538 Perim fr Area = -8069,179 + 234,895 L fr Perim = 315,505 + 0,465 Area fr Perim = 79,298 + 3,883 Perim fr Perim = -578,788 + 28,952 L fr L = 50,68 + 0,032 Area fr L = 40,526 + 0,25 Perim fr L = -11,563 + 2,004 L fr Обозначения: L - длина целого листа, L fr -
Таким образом, существует возможность прогнозировать с высокой долей достоверности морфологические параметры стеблевых листьев чистотела большого на основании измерений параметров терминального фрагмента листовой пластинки.
Для установления диапазона естественной изменчивости параметров терминального фрагмента стеблевых листьев чистотела большого проведены измерения морфологических параметров 279 листьев
линейных параметров листьев, как площадь и периметр на основании вариантов измерений их длины и ширины (рисунок 2) с достаточно высокой точностью (коэффициент детерминации - Я2 = 0,95-0,98).
Я2
0,98 0,95 0,96 0,98 0,97 0,97 0,98 0,96
0,97
Регіт - периметр.
из 10 ценопопуляций данного вида растения, произрастающих в открытых парцеллах лесных биотопов (поляны, прогалины и опушки в березняках, сероольшанниках, сосняках в окресностях г. Витебска). Данные биотопы характеризовались влажнолесолуговым/болотно-лесолуговым слабопеременным увлажнением на слабокислых/нейтральных богатых азотом почвах при открытом/опушечном освещении (таблица 3).
длина фрагмента листа,
Таблица 3 - Градации экологических факторов по Д.Н. Цыганову в исследованных
биотопах
Биотоп, № Экологические( эакторы, баллы
TM KN OM CR HD TR NT RC LC FH
1 5,42 6,92 7,95 8,86 13,17 4,00 7,98 6,25 2,40 5,52
2 7,71 6,81 9,27 8,12 12,20 2,80 9,47 7,50 1,00 5,00
3 6,43 5,96 8,65 8,40 17,17 5,19 10,39 9,41 1,14 5,40
4 7,69 6,51 8,16 8,87 13,95 6,32 10,67 7,71 1,72 5,39
З 6,67 5,92 8,35 9,24 14,07 4,24 9,68 7,65 1,55 4,35
б 8,75 6,52 8,37 10,26 12,13 4,25 8,68 7,12 2,45 4,55
7 7,67 7,78 8,97 9,43 14,23 4,12 7,65 7,79 1,94 5,45
s 6,77 5,17 9,81 9,56 13,71 3,09 7,10 6,17 2,08 5,12
9 8,33 5,43 9,42 9,47 12,71 3,81 8,94 7,67 2,69 4,32
10 7,63 5,99 8,73 9,27 13,66 3,09 8,04 7,68 1,25 4,60
Анализ листьев чистотела показал для некоторых аллометрических: RFactor,
дифференциацию степени изменчивости Solidity, Compactness, нормальная для всех
морфологических параметров: небольшая метрических и большей части аллометри-
ческих: Rectang, Leftangl, Roundness,
AspRatio, Rightangl, Convexity, Botonangl, Topangl, AreaEquivD, CHul, FeretL, MBCRadius, MaxR, FeretW, Circularity,
ModRatio, Sphericity, Perim, Shape, MinR, PerimEquivD, Area, CArea, ArBBox, Equiv-EllipseAr) и значительная для Concavity = ConvexArea-Area (таблица 4).
Таблица 4 - Изменчивость морфологических параметров листьев (n = 279) исследованных
Area Perim MinR MaxR FeretL FeretW CHul
Max 7700,05 782,39 22,34 63,70 121,62 115,74 359,44
Min 1159,28 186,08 0,47 23,03 44,93 38,18 132,49
Mean 3096,10 401,97 14,46 40,04 76,68 65,60 220,26
Std 1077,76 98,45 3,98 7,42 13,91 12,96 39,69
CV 34,81 24,49 27,50 18,53 18,15 19,76 18,02
CArea MBCRadius AspRatio Circularity Roundness AreaEquivD PerimEquivD
Max 9565,41 61,85 1,55 0,46 0,81 99,02 2451,00
Min 1318,90 22,93 1,01 0,13 0,50 38,42 369,01
Mean 3703,12 38,67 1,18 0,25 0,66 61,88 985,52
Std 1340,53 7,04 0,11 0,06 0,06 10,65 343,06
CV 36,20 18,19 9,27 23,97 8,83 17,22 34,81
EquivEllipseAr Compactness Solidity Concavity Convexity Shape RFactor
Max 10959,74 0,90 0,91 307210,50 0,73 95,71 0,97
Min 1370,43 0,71 0,73 19487,00 0,42 27,10 0,83
Mean 4075,73 0,81 0,84 84722,57 0,56 53,67 0,92
Std 1535,93 0,04 0,03 41605,57 0,06 13,16 0,03
CV 37,68 4,44 4,12 49,11 10,08 24,51 3,14
ModRatio Sphericity ArBBox Rectang Topangl Rightangl Botonangl Leftangl
Max 0,59 0,59 13954,37 0,70 107,00 126,00 119,00 129,00
Min 0,01 0,01 1744,88 0,50 50,00 77,00 67,00 74,00
Mean 0,38 0,36 5189,38 0,60 74,60 97,76 91,21 96,44
Std 0,09 0,09 1955,61 0,04 11,74 9,08 10,20 8,25
CV 24,21 24,45 37,68 6,12 15,74 9,29 11,19 8,56
Обозначения: Max - максимум, Min - минимум, Mean - средняя арифметическая, Std - стандартное отклонение, CV - коэффициент вариации (%).
Полученные результаты математикостатистического анализа показывают, что все исследованные параметры контролируются факторами внешней среды. Сила влияния изменяется от 3 до 54%. При этом в наибольшей степени подвержены влиянию экологических факторов морфологические параметры листьев, характеризующие их размеры и, в меньшей степени, характеризующие форму. В целом, наиболь-
шая сила влияния условий произрастания растений выявлена на метрические параметры листьев (более 50%). Для большинства аллометрических составляющих мор-фоструктуры листа отмечена значительно меньшая связь с экологическими режимами при минимальной зависимости для углов листа, для которых, вероятно, характерен высокий уровень генетического контроля (таблица 5).
Таблица 5 - Влияние факторов внешней среды на морфологические параметры терминально_______________го фрагмента стеблевого листа чистотела большого (р < 0,05)____________
Параметр ц F Параметр ц F
Area 0,51 32,54 Compactness 0,26 11,91
Perim 0,41 22,10 Solidity 0,24 10,64
MinR 0,39 20,62 Concavity 0,34 17,15
MaxR 0,53 36,38 Convexity 0,33 16,43
FeretL 0,54 37,58 Shape 0,26 11,97
FeretW 0,45 26,37 RFactor 0,27 12,17
CHul 0,52 34,28 ModRatio 0,17 7,46
CArea 0,48 30,05 Sphericity 0,16 7,09
MBCRadius 0,54 37,09 ArBBox 0,48 29,14
AspRatio 0,30 14,16 Rectang 0,19 8,11
Circularity 0,37 18,89 Topangl 0,19 8,19
Roundness 0,26 11,98 Rightangl 0,10 4,42
AreaEquivD 0,53 35,16 Botonangl 0,05 2,65
PerimEquivD 0,51 32,54 Leftangl 0,03 1,94
EquivEllipseAr 0,48 29,14
Обозначения: ц - сила влияния фактора, F - критерий Фишера.
Для оценки связи морфологических параметров терминального фрагмента стеблевого листа чистотела большого с количественным содержанием алкалоидов нами применен регрессионный анализ при аппроксимации зависимостей полиномом 1-2 степени (таблицы 6-8). С параметрами терминального фрагмента стеблевого лис-
та чистотела, характеризующими как его размеры, так и форму, достоверно связано содержание сангвинарина и, в некоторой степени, хелидонина (таблица 6). Для остальных алкалоидов чистотела большого (коптизина, берберина, хелеритрина) таких зависимостей не выявлено.
Таблица 6 - Связь морфологических параметров терминального фрагмента стеблевого листа
Параметр a2 a1 З0 R2 pval pvala2 pvala1 pvala0
Area -0,68155 104,9533 -537,927 0,55 0,06 0,02 0,02 0,69
Perim -0,06645 10,49456 34,26256 0,77 0,01 0,00 0,00 0,68
MinR -0,00135 0,215078 6,582844 0,23 0,41 0,22 0,20 0,27
MaxR -0,00518 0,809932 11,57494 0,64 0,03 0,01 0,01 0,21
FeretL -0,00977 1,536306 22,30301 0,64 0,03 0,01 0,01 0,19
FeretW -0,00795 1,206987 24,96758 0,56 0,06 0,02 0,02 0,13
CHul -0,02744 4,270639 71,25624 0,63 0,03 0,01 0,01 0,15
CArea -0,86111 132,9441 -890,752 0,59 0,04 0,02 0,02 0,57
MBCRadius -0,00493 0,773973 11,36736 0,64 0,03 0,01 0,01 0,19
AspRatio -1,1E-05 0,002663 1,039085 0,34 0,24 0,62 0,44 0,00
Circularity 3,26E-05 -0,00552 0,455263 0,88 0,00 0,00 0,00 0,00
Roundness 2,11E-05 -0,00375 0,804954 0,65 0,03 0,04 0,02 0,00
AreaEquivD -0,00707 1,095924 23,68382 0,58 0,05 0,02 0,02 0,10
PerimEquivD -0,21694 33,40766 -171,227 0,55 0,06 0,02 0,02 0,69
EquivEllipseAr -0,97049 149,0413 -1032 0,57 0,05 0,02 0,02 0,57
Compactness 1,28E-05 -0,00228 0,899852 0,63 0,03 0,05 0,03 0,00
Solidity 1,4E-05 -0,00233 0,923441 0,68 0,02 0,01 0,01 0,00
Concavity -25,0614 3906,694 -49244,1 0,74 0,01 0,00 0,00 0,16
Convexity 2,86E-05 -0,00484 0,739089 0,84 0,00 0,00 0,00 0,00
Shape -0,00622 1,028503 16,80128 0,85 0,00 0,00 0,00 0,03
RFactor 3,53E-06 -0,00076 0,951957 0,32 0,26 0,52 0,38 0,00
ModRatio 1,62E-05 -0,00252 0,465164 0,15 0,57 0,32 0,31 0,00
Sphericity 1,63E-05 -0,00248 0,445976 0,16 0,53 0,28 0,28 0,00
ArBBox -1,23567 189,7652 -1313,98 0,57 0,05 0,02 0,02 0,57
Rectang 1,35E-05 -0,00205 0,668361 0,65 0,03 0,01 0,01 0,00
Topangl 0,000421 -0,18946 87,23422 0,58 0,05 0,80 0,47 0,00
Rightangl -0,00137 0,237523 88,73812 0,25 0,36 0,29 0,24 0,00
Botonangl 0,000125 0,04735 86,45321 0,40 0,16 0,92 0,80 0,00
Leftangl 0,000821 -0,09723 97,72145 0,29 0,30 0,32 0,44 0,00
Обозначения (здесь и далее): а2, а1, а0 _ коэффициенты уравнения полинома (У = а2 X2 + а1Х +ао), Я2 -коэффициент детерминации, Руа1 - уровень достоверности коэффициента детерминации, Руа1а0, Руа1а1 и Руа1а2 - уровень достоверности коэффициентов полинома ао, а1 и а2, соответственно. Полужирным шрифтом отмечены достоверные связи параметра с содержанием БАВ.
Выявлена достоверная связь морфологических параметров терминального фрагмента стеблевого листа чистотела большого с содержанием в них хелидонина: Тора^1 = 0,013444*Х2- 0,97228*Х + 87,55955, Я2 = 0,64;
Бо1оиаие1 = - 0,00753*Х2 + 0,562932*Х + 83,63141, Я2 = 0,59.
Полученные данные по чистотелу в значительной степени отличаются от полученных ранее данных по бруснике, чернике и сабельнике болотном при оценке связей морфологических параметров и различных групп фенольных соединений [19-22]. В связи с этим, было не исключено, что индикаторное значение морфологических параметров терминального фрагмента стеблевого листа чистотела имеет место лишь в отношении количественного содержания фенольных соединений. Для проверки предположения такого рода листья чистотела были дополнительно проанализированы на содержание суммы фенольных соединений и флавоноидов, а полученные результаты подвергнуты регрессионному анализу. Отмечено, что значительное число морфологических параметров терминального фрагмента стеблевых листьев чистотела связано с содержанием суммы фенольных соединений и флаво-ноидов (таблицы 7,8).
Таким образом, морфологические параметры листьев чистотела могут слу-
жить индикатором содержания фенольных соединений и, в меньшей степени, сангви-нарина, который, в отличие от основного алкалоида листьев данного растения - коп-тизина, является минорным среди соединений данного класса [32].
Следующий этап работы нами предпринят для выявления возможных связей экологических условий с содержанием в листьях чистотела большого различных по химическому строению алкалоидов. С этой целью регрессионному анализу нами подвергнуты данные по содержанию алкалоидов и экологических условий местообитаний чистотела большого, полученные с помощью экологических шкал Д. Н. Цыганова.
В результате математического анализа данных выявлено, что существуют сильные и высоко достоверные связи между содержанием в листьях чистотела большого хелеритрина, влажностью и кислотностью почвы (рисунки 5, 6), содержанием коптизина и трофностью почвы (рисунок 7). Что касается остальных алкалоидов чистотела большого, а также суммы фенольных соединений, то связей между их содержанием в листьях чистотела и экологическими условиями местообитаний не выявлено, что обосновывает проведение дальнейших исследований в более контрастных экологических условиях и на уровне отдельных фенольных соединений.
Таблица 7 - Связь морфологических параметров терминального фрагмента стеблевого листа _________чистотела большого с содержанием в них суммы фенольных соединений___________
Параметр a1 З0 R2 pval pvala1 pvala0
Area -92,9784 4568,158 0,41 0,04 0,04 0,00
Perim -7,97139 536,6259 0,42 0,04 0,04 0,00
MinR -0,27143 18,68628 0,34 0,08 0,08 0,00
MaxR -0,72602 51,71174 0,49 0,02 0,02 0,00
FeretL -1,35216 98,48119 0,48 0,03 0,03 0,00
FeretW -0,9959 81,65558 0,36 0,06 0,06 0,00
CHul -3,62834 278,7879 0,44 0,04 0,04 0,00
CArea -116,501 5573,685 0,44 0,04 0,04 0,00
MBCRadius -0,6779 49,61124 0,47 0,03 0,03 0,00
AspRatio -0,00356 1,2357 0,11 0,35 0,35 0,00
Circularity 0,003199 0,188632 0,22 0,17 0,17 0,00
Roundness 0,00365 0,592495 0,38 0,06 0,06 0,00
AreaEquivD -0,93569 76,76666 0,40 0,05 0,05 0,00
PerimEquivD -29,596 1454,09 0,41 0,04 0,04 0,00
EquivEllipseAr -132,623 6207,96 0,44 0,04 0,04 0,00
Compactness 0,00224 0,770205 0,37 0,06 0,06 0,00
Solidity 0,001472 0,811326 0,23 0,16 0,16 0,00
Concavity -3283,11 140342 0,50 0,02 0,02 0,00
Convexity 0,002559 0,509665 0,18 0,22 0,22 0,00
Shape -0,55756 64,71205 0,21 0,18 0,18 0,00
RFactor 0,001179 0,896016 0,20 0,19 0,19 0,00
ModRatio -4,7E-05 0,378452 0,00 0,98 0,98 0,00
Sphericity 0,000123 0,360314 0,00 0,96 0,96 0,00
ArBBox -168,861 7904,22 0,44 0,04 0,04 0,00
Rectang 0,001573 0,573877 0,36 0,06 0,06 0,00
Topangl 0,456459 67,01954 0,20 0,19 0,19 0,00
Rightangl -0,23622 102,0841 0,17 0,24 0,24 0,00
Botonangl -0,2242 95,08837 0,12 0,32 0,32 0,00
Leftangl -0,0022 95,90253 0,00 0,99 0,99 0,00
Обозначения: полужирным шрифтом отмечены достоверные связи параметра с содержанием БАВ.
Таблица 8 - Связь морфологических параметров терминального фрагмента стеблевого листа ______________чистотела большого с содержанием в них суммы флавоноидов_______________
Параметр a1 a0 R2 pval pvala1 pvala0
Area -357,498 3942,38 0,39 0,06 0,06 0,00
Perim -30,1417 481,7232 0,38 0,06 0,06 0,00
MinR -1,06492 16,91196 0,33 0,08 0,08 0,00
MaxR -2,77851 46,79325 0,45 0,03 0,03 0,00
FeretL -5,26299 89,53848 0,45 0,03 0,03 0,00
FeretW -3,72923 74,70627 0,32 0,09 0,09 0,00
CHul -13,938 254,3364 0,41 0,05 0,05 0,00
CArea -447,805 4789,253 0,40 0,05 0,05 0,00
MBCRadius -2,62294 45,08935 0,44 0,04 0,04 0,00
AspRatio -0,01747 1,221115 0,17 0,24 0,24 0,00
Circularity 0,011895 0,211154 0,19 0,20 0,20 0,00
Roundness 0,015361 0,613793 0,42 0,04 0,04 0,00
AreaEquivD -3,595 70,46256 0,37 0,06 0,06 0,00
PerimEquivD -113,795 1254,899 0,39 0,06 0,06 0,00
EquivEllipseAr -507,656 5309,753 0,40 0,05 0,05 0,00
Compactness 0,00946 0,783192 0,42 0,04 0,04 0,00
Solidity 0,005719 0,821096 0,22 0,18 0,18 0,00
Concavity -12604,3 118198,5 0,46 0,03 0,03 0,00
Convexity 0,009349 0,5281 0,15 0,27 0,27 0,00
Shape -2,0498 60,72763 0,18 0,22 0,22 0,00
RFactor 0,005464 0,901658 0,27 0,12 0,12 0,00
ModRatio -0,00084 0,379762 0,00 0,93 0,93 0,00
Sphericity -0,00049 0,363522 0,00 0,96 0,96 0,00
ArBBox -646,368 6760,588 0,40 0,05 0,05 0,00
Rectang 0,005528 0,585741 0,28 0,11 0,11 0,00
Topangl 2,151499 69,11406 0,28 0,11 0,11 0,00
Rightangl -0,87092 100,4022 0,14 0,28 0,28 0,00
Botonangl -1,05172 94,04717 0,17 0,23 0,23 0,00
Leftangl -0,24129 96,4619 0,03 0,66 0,66 0,00
Обозначения: полужирным шрифтом отмечены достоверные связи параметра с содержанием БАВ.
HD
Рисунок 5 - Взаимосвязь между содержанием в листьях хелеритрина и увлажнением почвы
y = 0,6454x2 - 7,7812x + 23,68 Che, мг/г 2
R2 = 0,7198
RC
Рисунок 6 - Взаимосвязь между содержанием в листьях хелеритрина и кислотностью почвы
TR
Рисунок 7 - Взаимосвязь между содержанием в листьях коптизина и трофностью почвы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в результате проведенных исследований химического состава, морфологических параметров чистотела большого и экологических режимов его местообитаний в окрестностях г. Витебска установлена связь содержания отдельных алкалоидов листьев чистотела большого с экологическими факторами, оценка которых произведена через регрессионный анализ с использованием экологических шкал Д.Н. Цыганова.
Подтверждена обнаруженная ранее на других видах растений связь морфологических параметров (размеров и формы) листьев чистотела большого с накоплением в них различных групп фенольных соединений.
Наибольшее индикаторное значение для прогнозирования содержания суммы фенольных соединений имеют морфологические параметры листьев чистотела большого, в то время как для прогнозирования содержания отдельных алкалоидов -экологические условия местообитаний.
SUMMARY
A.A. Pohotskaya, G.N. Buzuk,
O.V. Sozinov THE MORPHOMETRY OF CHELI-DONIUM MAJUS L.: THE INTERRELATION OF THE SIZES, FORMS OF THE LEAVES AND MAINTENANCE OF THE ALKALOIDS AND PHENOLIC COMPOUNDS
There has been studied for the first time the interconnection between the sizes, leaves form descriptors of the celandine (Chelidonium majus) and accumulation in them of biological active substances of alkaloids and phenolic compounds. The possibility of forecasting of morphological parameters of stem leaves of Chelidonium majus on the basis of measurements of parametres of a terminal fragment of a sheet plate is established. The influence of factors of an environment (ecological conditions) on morphological parameters of stem leaves of the Chelidonium majus by means of a phytoindicator method is revealed. The connection between the maintenance of the separate alkaloids of the leaves of Chelidonium majus and ecological conditions of habitats which were estimated with use of ecological scales of D. N.. Tsyganov is established. It is not revealed the given dependence for the phenolic compounds of the Chelidonium majus. At the same time the morphological parameters of leaves of Chelidonium majus can serve as the indicator of the maintenance of the phenolic compounds. This interrelation is also established for the sangvinarin which unlike the main alkaloid coptisin is the minor among the alkaloids of the Chelidonium majus.
Key words: Chelidonium majus,
leaves, morphometry, alkaloids, phenolic compounds, ecological scales.
ЛИТЕРАТУРА
1. Menadue, Y. Leaf polymorphism in Ranunculus nanus Hook (Ranunculaceae) /
Y. Menadue, R.K. Crowden // New Phytol. -1990. - Vol. 114, N 2. - P. 265-274.
2. Neuffer, B. Leaf morphology in Capsella (Cruciferae): dependency on environments and biological parameters / B. Neuffer // Beitr. Biol. Pflanz. - 1989. - Bd. 64, N 1. -S. 39-54.
3. Jensen, R.J. Detecting shape variation on oak leaf morphology: a comparison of rotational-fit methods / R.J. Jensen // Amer. J. Bot. - 1990. - Vol. 77, N 10. - P. 1279-1293.
4. Bentson, G.M. Size structure of populations within populations: leaf number and size in crowned and uncrowned Impatiens pallida individuals / G.M. Bentson, J. Weiner // Oecolo-gia. - 1991. - Vol. 85, N 3. - P. 327-331.
5. Kuiper, P.J.C. Analysis of phenotypic responses of plant to changes in the environment in terms of stress and adaptation / P.J.C. Kuiper // Acad. Bot. neerl. - 1990. - Vol. 39, N 3. - P. 217-227.
6. Lotz, L.A.P Within-population variability in morphology and life history of Plantago major L. ssp. pleiosperma Pilger in relation to environmental heterogeneity / L.A.P. Lotz, H. Olff, P.H. Tienderen // Oecologia. - 1990.
- Vol. 84, N 3. - P. 404-410.
7. Гамалей, Ю.В. Сравнительная анатомия растений в качестве метода оценки изменений среды обитания / Ю.В. Гамалей, Ц. Шифэвдамба // Методологические вопросы оценки состояния природной среды МНР. - Пущино, 1990. - С. 56-57.
8. Житков, В.С. Значение динамики размеров особей Anemone fasciculate для идентификации местообитаний / В. С. Житков // Организация форм охраны объектов природно-заповедного фонда. - М., 1989. - С. 162-167.
9. Пельтек, Л.А. Анализ продукционного процесса брусники в естественных условиях произрастания / Л. А. Пельтек, О. П. Черненков // Многоцелевое лесопользование. - М., 1992. - С. 99-104.
10. Валетов, В.В. Биометрические показатели листьев ольхи черной, произрастающей в различных по увлажнению местообитаниях / В. В. Валетов // Ботаника. -Минск: Наука и техника, 1984. - С. 63-64.
11. Липская, Г.А. Морфологические изменения растений при оптимизации плодородия дерново-подзолистой почвы путем тор-
фования и землевания / Г.А. Липская, Н.П. Иванов, Н.К. Чертко; под ред. Г.А. Липской // Ботаника. - Минск: Наука и техника, 1984.
- Вып. 26. - С. 67-68.
12. Крылова, И. Л. Влияние экологических факторов на содержание действующих веществ в листьях брусники / И. Л. Крылова, Я.С. Трембля // Хим. фарм. журн. - 1976. -№ 6. - С. 73-76.
13. Гозин, А. А. Динамика накопления дубильных веществ в вегетативных органах брусники в зависимости от почвенногрунтовых условий / А. А. Гозин // Ботаника. - Минск: Наука и техника, 1971. - Вып.
13. - С. 205-208.
14. Бузук, Г. Н. О влиянии микроэлементов на биосинтез алкалоидов / Г. Н. Бузук // Растительные ресурсы. - 1986. - Т. 22, № 2. - С. 272-279.
15. Bennet, B.C. Geographic variation in alkaloids content of Sanquinaria canadensis (Papaveraceae) / B.C. Bennet, C.R. Bell, R.T. Baulware // Phodora. - 1990. - Vol. 92, N 870. - P. 57-69.
16. Гозин, А.А. Влияние экологических факторов на накопление биологически активных веществ в бруснике / А.А. Гозин // Экология. - 1972. - № 1. - С. 45 - 47.
17. Крылова, И.Л. Влияние географического и экологических факторов на анатомоморфологические признаки листьев багульника болотного и связь этих признаков с химическим составом листьев / И.Л. Крылова, Л.И. Прокошева // Растительные ресурсы. - 1980. - Т. 14, Вып. 4. - С. 502.
18. Кузьмичева, Н. А. Корреляционные связи между морфологическими показателями и содержанием флавоноидов в листьях ивы остролистной и ивы трехтычинковой /
Н.А. Кузьмичева // 40 лет фармацевтическому факультету: сб. науч. труд., Витебск, 1999 / ВГМУ; редкол.: А.Н. Косинец [и др.]. - Витебск, 1999. - С. 115-126.
19. Бузук, Г.Н. Морфометрия лекарственных растений. 1. Vaccinium vitis-idaea L. Изменчивость формы и размеров листьев / Г. Н. Бузук // Вестник фармации. - 2006. -№ 2. - С. 21-33.
20. Морфометрия лекарственных растений.
2. Vaccinium myrtillus L. Взаимосвязь морфологических признаков и химического со-
става / Г.Н. Бузук [и др.] // Вестник фармации. - 2007. - № 1. - С. 26-37.
21. Морфометрия лекарственных растений.
3. Vaccinium myrtillus L. Взаимосвязь размеров, формы и химического состава листьев / Г.Н. Бузук, О. А. Ёршик, Н.А. Кузьмичева // Вестник фармации. - 2007. - №
1. - С. 26-37.
22. Ершик, О. А. Морфометрия сабельника болотного: взаимосвязь размеров, формы и химического состава листьев / О. А. Ершик, Г.Н. Бузук, О.В. Созинов // Вестник фармации. - 2009. - № 1. - С. 13-27.
23. Фомичева, Е.А. Количественное определение флавоноидов в гомеопатической настойке чистотела методом спектрофотомет-рии. Сообщение 2 / Е.А. Фомичева, М.Н. Лякина, З. П. Костенникова // Фармация. -2001. - № 5. - С. 13-15.
24. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений СССР. Под ред. Чикова П. С. - Москва: ГУГК, 1976 - С. 327.
25. Gamper, H. Nondestructive estimates of leaf area in white clover using predictive formulae. The contribution of genotype identity to trifoliate leaf area / H. Gamper // Crop. Sci.
- 2005. - Vol. 45. - P. 2552-2556.
26. Black, J.N. Competition between plants of different initial seed sizes in swards of subterranean clover (Trifolium subterraneum L.) with particular reference to leaf area and the light microclimate / J.N. Black // J. Agric. Res. - 1958. - Vol. 9. - P. 299-318.
27. Wiersma, J.V. Estimation of leaflet, trifoliate, and total leaf areas of soybeans / J.V. Wiersma, T.B. Bailey // J. Agron. - 1975. -Vol. 67. - P. 26-30.
28. Variation within white clover (Trifolium repens L.) for phenotypic plasticity of morphological and yield related characters, induced by phosphorus supply / J.R. Caradus ^t al.] // New. Phytol. - 1993. - Vol. 123. - P. 175-184.
29. Hamilton, N.R.S. The dynamics of Trifolium repens in a permanent pasture. 1. The population dynamics of leaves and nodes per shoot axis / N.R.S. Hamilton, J.L. Harper // Biol. Sci. - 1989. - Vol. 237. - P. 133-173.
30. Marshall, J.K. Methods for leaf area measurement of large and small leaf samples / J.K. Marshall // Photosynthetica. - 1968. -Vol. 2. - P. 41-47.
31. The School of Dentistry College of Medical and Dental Sciences University of Birmingham [Электронный ресурс] Software // Birmingham, United Kingdom / Last updated on 10/Jul/2010 - Режим доступа: http://www.dentistry.bham.ac.uk/landinig/soft ware. - Дата доступа: 01.07.2010.
32. Russ, John C. The image processing handbook / by John C. Russ.- 5th ed. - 2007.-CRC Press: Taylor & Francis Group, LLC; Boca Raton London New York. - 817 p.
33. Погоцкая, А.А. Влияние возрастающих концентраций уксусной кислоты на извлечение алкалоидов из травы чистотела большого - Chelidonium majus / А.А. Погоцкая, Г.Н. Бузук, Н.А. Алексеев // Вестник фармации. - 2009. - № 3. - С. 21-27.
34. Бузук, Г.Н. Фитоиндикация: применение регрессионного анализа / Г.Н. Бузук, О. В. Созинов // Вестник фармации. - 2007.
- № 3. - С. 44-54.
35. Бузук, Г.Н. Регрессионный анализ в фитоиндикации (на примере экологических шкал Д.Н. Цыганова) / Г.Н. Бузук, О.В. Созинов // Ботаника. - Вып. 37. -Минск: Право и экономика, 2009. - С. 356362.
36. Цыганов, Д. Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойношироколиственных лесов / Д.Н. Цыганов -М.: Наука, 1983. - 196 с.
37. Зверев, А. А. Программно-
информационное обеспечение исследований растительного покрова: дис. ... к. б.н:
03.00.05 / А. А. Зверев. - Томск, 2007. - 268 с.
Адрес для корреспонденции:
210023, Республика Беларусь, г. Витебск, пр-т Фрунзе, 27,
Витебский государственный медицинский университет, кафедра фармакогнозии и ботаники с курсом ФПК и ПК, тел. раб. : 8 (0212) 37-09-29.
Погоцкая А.А.
Поступила 21.06.2010 г.
