CC BY
77
УДК 581.6:615.32+581.19 Г.С. Левандовский, Ю.Н. Горбунов, В.В. Вандышев
О СТАБИЛЬНОСТИ ЛЕЧЕБНЫХ КАЧЕСТВ КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ*
Обсуждается проблема сохранения лечебных свойств лекарственными растениями в ходе выведения культурных сортов, а также в процессе длительного возделывания вида, популяции или сорта. Предложен один из возможных способов контроля сохранения лекарственной ценности растений.
Ключевые слова: лекарственные растения, свойства растений, биологически активные вещества, изменчивость популяций.
G.S. Levandovsky, Yu.N. Gorbunov, V.V. Vandyshev ABOUT STABILITY OF MEDICAL PROPERTIES OF THE CULTIVATED MEDICINAL PLANTS
The issue of the medical property preservation by the medicinal plants in the process of cultural sort cultivation, and also in the process of long cultivation of species, population or a sort is discussed. One of the possible ways to control plant medicinal property preservation is offered.
Key words: medicinal plants, plant properties, biologically active substances, population variability.
Состояние вопроса, цель и задачи исследования
Среди лекарственных средств, применяемых в современной медицине России, примерно 40% лекарств производят из сырья культивируемых или дикорастущих лекарственных растений [1]. Лекарственным растениям, как источникам биологически активных веществ, зачастую отводят второстепенную, вспомогательную роль. Однако многовековой народный опыт использования, практика фармации и официальной медицины показывают, что препараты из растительного сырья могут быть весьма эффективными и безопасными. В то же время весьма актуальным является проведение регулярного контроля сохранения лекарственными растениями своих лечебных свойств.
Существуют вполне объективные причины возможного снижения эффективности лечебных свойств новогаленовых и суммарных препаратов, полученных на основе растений. Среди них можно выделить следующие:
- технологические, возникающие в процессе получения лекарственного растительного сырья. К примеру, несвоевременный сбор сырья, несоблюдение оптимальных условий его сушки, а также неправильное хранение готового сырья;
- изменения наследственных качеств самих лекарственных растений. В последнем случае, как следствие, в таких растениях редуцируется качественный и количественный состав комплекса биологически активных веществ (БАВ), синтезируемого растением. Изменение состава пула БАВ может приводить к искажению или к полной потере лечебных свойств препаратов, получаемых из сырья этих растений, т.е. к изменению так называемого «лечебного статуса лекарственного растения».
Этот статус во временном аспекте претерпевает изменения естественного и искусственного характера. К естественным причинам можно отнести генетические и модификационные изменения вида, популяции или сорта под влиянием причин планетарного характера, например, изменение климата в процессе эволюции Земли. К искусственным - изменение дикорастущих, а в особенности возделываемых лекарственных растений под воздействием микроэволюционных процессов, вызываемых человеческой деятельностью. Изменения в возделываемых растениях может произойти, например, по причине использования полученных преимущественно вегетативным способом размножения или методами генной инженерии и биотехнологии. Нарушение баланса действующих веществ может быть также вызвано использованием растений, образцов или сортов с обедненными наследственными характеристиками. Осуществление контроля за сохранением лекарственными растениями своих лечебных качеств является одной из важнейших задач современной науки.
* Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований Отделения биологических наук РАН «Биологические ресурсы России».
Самым точным и надежным способом подтверждения ценности того или иного растения и сырья из него могли бы быть широкие и весьма дорогостоящие повторные доклинические, токсикологические и клинические испытания комплексных фитопрепаратов (настой, отвар, настойка, экстракт и т.п.), получаемых на их основе. В настоящее время в России отсутствуют учреждения, которым было бы по силам провести такую работу.
Другим возможным путем решения подобной проблемы могло бы быть контрольное определение содержания БАВ в готовом сырье, согласно требованиям нормативных документов. Однако к настоящему времени далеко не во всех нормативных документах на лекарственное растительное сырье имеются указания на конкретное вещество или группу действующих веществ и достоверные методики их количественного определения.
Наиболее вероятное сужение наследственных характеристик вида может произойти при использовании для размножения в производственных многолетних условиях образцов, популяций или сортов самоопыляющихся растений. Для таких видов в первую очередь необходимо проводить системный периодический контроль их химического состава и биологической активности получаемых из них препаратов. При селекционной работе с самоопыляющимися растениями чаще всего используют лишь однократный индивидуальный отбор. Как правило, при этом происходит снижение вариабельности морфологических признаков и, вероятно, коренное изменение пула БАВ. При работе с таким видом, как пажитник сенной (Trigonella foenum grae-cum L.) нами было выявлено значительное сужение амплитуды изменчивости культуры по некоторым признакам растения. Например, из семян, полученных в 1976 году из Чехословакии, при однократном индивидуальном отборе растений вариабельность числа бобов снизилась с 49 до 18%, массы семян с 69 до 21%, числа семян с 51 до 21%, общей массы растения с 58 до 15% [2]. И это вполне естественно, так как в селектированной линии по сравнению с исходным образцом происходит обеднение генетической основы. Это приводит к уменьшению амплитуды нормы реакции данного генотипа на условия окружающей среды. Однако и при работе с перекрестноопыляющимися растениями может наблюдаться подобная картина в условиях индивидуального отбора. Так, например, при изучении содержания дигиланида С в листьях наперстянки шерстистой (Digitalis lanata Ehrh) были выявлены отдельные растения, листья которых содержали как его следовые количества, так и 0,3 и даже 0,4% [3]. В данном случае велась целенаправленная работа на выведение сорта с высоким содержанием в листьях индивидуального целевого вещества - одного из кардиостероидов.
Таким образом, на примерах с пажитником сенным и наперстянкой шерстистой можно наблюдать проявление четкого сужения как отдельных признаков растения, так и пула БАВ.
Каким же образом можно избежать сужения генетической базы культивируемых растений, используемых в фармации и гомеопатии, в особенности тех из них, для которых не определены конкретные биологически активные вещества? В данной работе мы предлагаем с этой целью использовать один из возможных способов проверки лечебной ценности на примере вида Calendula officinalis L.
Calendula officinalis L. (ноготки лекарственные) широко используются во всем мире как источник лекарственного растительного сырья. Фармакопейным сырьем ноготков являются их соцветия - цветки [4]. В 80-х годах прошлого столетия были последовательно зарегистрированы два лечебных сорта ноготков лекарственных: Рыжик и Кальта [5]. К концу 80-х годов на всей территории бывшего СССР возделывался практически один сорт Кальта. В дальнейшем на протяжении более 20 лет с этим сортом велась только семеноводческая работа.
При длительном возделывании давно интродуцированного вида, а особенно при наличии сортов, ценности растений как источнику БАВ с определенной активностью может быть нанесен значительный урон. Во-первых, в процессе длительного воспроизводства сорта вероятен генетический сдвиг в результате накопления микромутаций. Во-вторых, может оказывать влияние неосознанный искусственный отбор при семеноводческой работе. Третьим фактором может быть отбор семян лишь от особых морфологических типов растений, лучше произрастающих в данных почвенных и (или) климатических условий возделывания. Кроме вышеуказанных причин на ценность лекарственного растения могут повлиять и другие не учтенные нами факторы.
Мы считаем, что одним из возможных методов определения ценности сорта лекарственного растения, популяции или вида, для которых еще не установлена действующая группа активных веществ, может быть использован метод выявления изменчивости признаков самого растения. Для выявления степени изменчивости среди растений сорта Кальта нами был использован метод выращивания ноготков на выровненном, искусственно подготовленном фоне почвенного плодородия.
Методика проведения экспериментов
В 20-30-е годы прошлого столетия известным селекционером Н.Д. Матвеевым с целью испытания образцов на этапах селекционного процесса был разработан метод с использованием искусственно выравненного фона почвенного плодородия [6]. Этот метод позволяет получать более объективные данные, так как при подобном испытании модификационная (фенотипическая) компонента изменчивости по большинству хозяйственно-ценных признаков уменьшается в 1,5-3 раза. Он с успехом использован автором при выведении сортов льна-долгунца и масличного мака. Эффективность применения искусственного фона экспериментально подтверждена и другими исследователями. Автором метода были предложены два вида испытания растений на выровненном фоне: в ящиках в вегетационном домике и в открытом грунте.
Метод нами был несколько модифицирован с целью изучения индивидуальной изменчивости растений уже известного сорта Кальта. В пластиковые контейнеры объемом 30 л помещали обычную полевую почву, предварительно пропущенную через двухсантиметровый грохот и тщательно перемешанную. Предварительно на дно контейнера помещали точно отмеренный слой керамзита. Почву слегка уплотняли и поливали в течение трех дней. В каждый контейнер было помещено 9,50 + 0,05 кг почвы. После усадки поверхность почвы выравнивали и засыпали тонки слоем песка с целью предотвращения образования корки. Для недопущения перегрева на солнце горшки были заглублены в почву несколько ниже ее уровня. Таким образом было подготовлено 50 контейнеров, в каждый из которых высевали 3-4 семени ноготков лекарственных. После появления всходов в каждой емкости было оставлено по одному растению. В течение вегетационного сезона, при необходимости, производили полив, причем при каждом поливе все растения в опыте получали одинаковую дозу воды: 1, 1,5 или 2 л. Расход воды зависел от интенсивности роста растений и погодных условий. В течение всего вегетационного периода тщательно удалялись сорняки. Учет урожая и другие показатели изучали индивидуально на каждом из 50 растений.
Результаты исследования
Для плодов ноготков характерна гетерокарпичность. Наружные семянки - серповидно-изогнутые, средние имеют ладьеобразную форму, а внутренние - кольцевидную. В настоящей работе мы приводим данные по индивидуальной изменчивости растений сорта Кальта по таким хозяйственно-ценным признакам, как масса и число цветков на одном растении. При работе с семенами учитывали варьирование массы семянок и массу отдельных типов плодов. В связи с необходимостью работы с семенами было проведено уменьшенное число сборов соцветий по сравнению со стандартной технологией [1]. Варьирование признаков у соцветий определяли в 4-8 сборах цветков (сборы с максимальной урожайностью).
Известно, что лучшей характеристикой изменчивости является коэффициент варьирования (V), показывающий относительную пестроту или выравненность признака. Общепринята следующая градация признаков в изменчивости у растений: незначительная (до 10%), средняя (более 10%, но меньше 20%), значительная (более 20%). В 2006 году коэффициент варьирования массы соцветий за 5 сборов колебался от 41 до 47%, в 2007 году - от 38 до 51 %, в 2008 году - от 60 до 78%. Число соцветий на каждом растении изменялось: в 2006 году - от 38 до 68%, в 2007 году от 32 до 76%, в 2008 году - от 50 до 80%.
Морфометрические признаки в среднем за три года (2006-2008 гг.) колебались следующим образом: коэффициент вариации числа семенных корзинок составил 53%, диаметра корзинки - 28%, общей массы семян - 65%. Типы семян изменялись в среднем за 3 года следующим образом: V% серповидно-изогнутых плодов составил 88%, ладьевидных - 90%, кольцевидных - 69%. Масса цветоложа в среднем была 52%, а масса 1000 семян у различных типов плодов колебалась от 28 до 32%. Из приведенных данных видно, что по всем изучаемым признакам наблюдалась высокая степень варьирования. Содержание экстрактивных веществ, извлекаемых 70% спиртом, в цветках отдельных растений изменялось от 37 до 43%, что вполне удовлетворяет требованиям Государственной фармакопеи (не менее 35%) [7]. Коэффициент вариабельности данного признака был незначительным (около 10%). Показатель содержания экстрактивных веществ и его изменчивость, а также изменчивость по другим признакам практически не отличались от данных, полученных в 70-80 годах прошлого века.
По результатам изменчивости морфологических и хозяйственно-ценных признаков видна высокая степень вариабельности почти по всем показателям. Так как изучение признаков проведено на искусственно
выровненном почвенном фоне, можно сделать вывод о том, что широкое варьирование обусловлено не столько паратипической, сколько генотипической изменчивостью растений сорта Кальта.
Сорт был выведен с применением метода индивидуально-семейного отбора с оценкой по потомству и дальнейшим включением лучших семей для составления гибридной популяции. При создании сорта был использован широкий исходный материал. За время выведения сорта селекционные испытания прошли более 150 образцов из различных географических зон. Они имели большое разнообразие по многим признакам. В связи с перекрестным характером опыления ноготков и отсутствием на начальных этапах селекции пространственной изоляции в состав сорта Кальта был включен разнообразный генетический материал.
Заключение
Как указывалось выше, самым надежным способом подтверждения лечебных свойств растений сорта Кальта могли бы быть весьма дорогостоящие клинические испытания. Однако, учитывая историю создания сорта, высокую степень вариабельности растений, можно заключить, что со времени получения сорта и более чем за 20-летнее его воспроизводство серьезного генетического сдвига не наблюдается. По ряду морфометрических и хозяйственно-ценных признаков современные растения практически не отличаются от растений 80-х годов прошлого века. Таким образом, предлагается использовать один из возможных методов косвенного подтверждения лечебной ценности растений на основе изучения степени изменчивости морфометрических признаков различных органов растений. Особенно перспективен этот метод для видов, у которых до сих пор не выявлены определенные биологически активные вещества.
Литература
1. Государственный реестр лекарственных средств РФ. - М.: Минстерство здравоохранения и социального развития РФ, 2008. - 1398 с.
2. Левандовский Г.С. Биологические особенности селекции пажитника сенного (Tr^gonella foenum-graecum Ц: дис. ... канд. биол. наук. - М., 1980. - С.107-116.
3. Изменчивость хозяйственно-ценных признаков наперстянки шерстистой в связи с селекцией на содержание дигиланида. ВНИИ лек растений / Г.С.Левандовский [и др.] // Экспресс-информ. - М.: ЦБНТИ Медпром, 1984. - С.4-6.
4. Календула лекарственная / Л.И. Арсюхина [и др.] // Возделывание лекарственных культур. - Ч.1. - М.:
ВИЛР, 1987. - С. 40-46.
5. Атлас лекарственных растений России. - М.: ВИЛР, 2006. - С.206-207.
6. Матвеев Н.Д. О совершенствовании начального этапа селекционного процесса // Генетика. - 1966. -
№4. - С. 158-166.
7. Государственная фармакопея РФ. - XI изд. - Вып. 2. - М.:Медицина, 1989. - 400 с.
--------♦'-----------
