ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ЭПИДЕРМЫ ЛИСТЬЕВ БЕСШИПНЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ ДУРМАНА ОБЫКНОВЕННОГО БИОКОЛЛЕКЦИИ ВИЛАР Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 581.821:633.8 DOI: 10.36718/1819-4036-2020-9-101-107

Ольга Михайловна Савченко

Всероссийский институт лекарственных и ароматических растений, ведущий научный сотрудник отдела агробиотехнологии, кандидат сельскохозяйственных наук, Россия, Москва, e-mail: [email protected] Светлана Анатольевна Тоцкая

Всероссийский институт лекарственных и ароматических растений, ведущий научный сотрудник отдела агробиотехнологии, ведущий научный сотрудник отдела агробиотехнологии, кандидат биологических наук, Россия, Москва, e-mail: [email protected]

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ЭПИДЕРМЫ ЛИСТЬЕВ БЕСШИПНЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ ДУРМАНА ОБЫКНОВЕННОГО БИОКОЛЛЕКЦИИ ВИЛАР

Цель исследования - изучить особенности строения эпидермы листа четырех бесшипных образцов дурмана обыкновенного из биоколлекции ВИЛАР. С помощью светового микроскопа впервые исследованы образцы эпидермы листьев разновидностей дурмана. Для изучения были выбраны бесшипные образцы дурмана обыкновенного Datura stramonium L. двух разновидностей коллекции ВИЛАР: D. Stramonium var. inermis (Jaeq.)Lund. (цветки белые, стебли зеленые, плоды без шипов) и D. Stramonium var. godronii (Danert) hort. (цветки лиловые, стебли фиолетовые, плоды без шипов) (три разновидности, различающиеся высотой и сроками созревания плодов - 1-ФБ - среднерослое; № 4-ФБ - высокорослое, позднеспелое; № 10-ФБ - среднерослое). Описаны и проиллюстрированы особенности строения клеток эпидермы, а также тип, количество и мор-фометрические показатели устьичного аппарата у четырех разновидностей дурмана. Образец D. Stramonium var. godronii (Danert) hort. № 4 отличается наиболее крупными и широкими листьями, образец D. Stramonium var. godronii (Danert) hort. № 1 имеет суженную листовую пластину. На эпидерме исследованных образцов трихомы, а также друзы оксалата кальция в клетках паренхимы не обнаружены. Устьичный аппарат аномоцитного типа. У образца D. Stramonium var. inermis (Jaeq.) Lund (белый бесшипный) количество устьиц на верхней и нижней эпидерме различается незначительно. У образцов D. Stramonium var. godronii (Danert) hort. (фиолетовые бесшип-ные) количество устьиц на нижней эпидерме превышает этот показатель по сравнению с верхней в 2-3 раза. Строение эпидермы листа исследуемых образцов дурмана обыкновенного может представлять интерес как для систематики, так и для определения диагностических признаков растительного сырья.

Ключевые слова: Datura stramonium L., бесшипные образцы, эпидерма, устьица.

Olga M. Savchenko

All-Russia Institute of Medicinal and Aromatic Plants, leading staff scientist of the department of agrobiotechnology, candidate of agricultural sciences, Russia, Moscow, e-mail: [email protected] Svetlana A. Totskaya

All-Russia Institute of Medicinal and Aromatic Plants, leading staff scientist of the department of agrobiotechnology, candidate of biological sciences, Russia, Moscow, e-mail: [email protected]

THE SPECIFICITY OF THE STRUCTURE OF THE EPIDERMIS OF THE LEAVES OF SPIKELESS VARIETIES OF DATURA STRAMONIUM L. IN VILAR BIOCOLLECTION

The research objective is to study the peculiarities of the structure of leaf epidermis of four spikeless samples of dope ordinary of VILAR biocollection. By means of light microscope the samples of the epi-

© Савченко О.М., Тоцкая С.А., 2020 Вестник КрасГАУ. 2020. № 9. С. 101-107.

dermis of the leaves of the dope species have been studied for the first time. For studying spikeless samples of dope ordinary, Datura stramonium L, their two species of the VILAR collection have been chosen: D. Stramonium var. inermis (Jaeq.) Lund. (the flowers are white, the stalks are green, the fruits are without thorns) and D. Stramonium var. godronii (Danert) hort. (the flowers are lilac, the stalks are violet, the fruits are without thorns) (three versions differing in height and terms of fruits' maturing - 1-FB - medium height; No. 4-FB - tall, late-ripening; No. 10-FB - medium height). The features of the cells structure of epidermis, and also the species, the quantity and morphometric indicators of stomatal device in four kinds of the dope are described and illustrated. The sample of D. Stramonium var. godronii (Danert) hort. No. 4 has the largest and wide leaves, the sample of D. Stramonium var. godronii (Danert) hort. No. 1 has narrowed leaf plate. On the epidermis of the studied trikhoma samples, and also the druzes of calcium oxalate in the cells of parenchyma have not been found. The stomatal device is of anomocytic type. In D. Stramonium var. inermis (Jaeq.) Lund (white spikeless) sample the quantity of stomata on the top and lower epiderma differs slightly. In the sample of D. Stramonium var. godronii (Danert) hort. (violet spikeless) the quantity of stomata on the lower epidermis exceeds this indicator in comparison with the top by 2-3 times. The epidermis structure of the leaf of the studied samples of a dope ordinary can be of interest both to the systematization, and to diagnostic signs of vegetable raw materials definition.

Keywords: Datura stramonium L, spikeless varieties, epidermis, stomata.

Введение. Дурман обыкновенный (Datura stramonium L.), семейство пасленовые (Solanaceae Juss). Однолетнее травянистое растение. Стебель прямостоячий, гладкий, в верхней половине начинает ветвиться. Высота - 40-100 см (иногда досчтигает 120 см). Побеги опушенные с внутренней строны, отходят от стебля под острым углом. Черешки листьев равны по длине пластинкам или немного короче. Листья длиной 7-20 см и шириной 5-15 см; яйцевидные с заостренной верхушкой, к основанию клиновидно-суженные, выемчато-зубчатые с острыми лопастями. Нижняя сторона листа более светлого оттенка по сравнению с верхней, гладкая. Верхняя сторона листа насыщенного зеленого цвета. Вдоль жилок на побегах, черешках листьев присутствуют редкие короткие волоски [1, 2].

Цветки одиночные, располагаются в развилках стебля и боковых побегов на прямых опушенных цветоножках. Длина цветка 7-12 см. Чашечка трубчатая, длиной 4-6 см, бледно-зеленая, пятигранная, пятизубчатая. Венчик длиной 6-10 (до 12) см, почти вдвое длиннее чашечки, белый, трубчато-воронковидный, с узкой трубкой и складчатым широким отгибом, надрезанным на 5 (редко 6) остроконечных лопастей, на верхушке резко суженных [1, 2].

Плоды - яйцевидные прямостоячие коробочки, покрытые твердыми шипами. Основания чашечки не опадают и затвердевают. Семена длиной от 3 до 3,5 мм, округло-почковидные,

черные, матовые, имеют мелкоямчатую поверхность [1, 2].

Выявлено семь разновидностей дурмана обыкновенного [1]:

1. D. stramonium var. stramonium Geras. Растение высотой около 1 м. Цветки белые, стебли зеленые, плоды с шипами.

2. D. stramonium var. violacea Geras. Стебли высотой около 1 м. Цветки лиловые, стебли фиолетовые, плоды с шипами.

3. D. stramonium var. bernhardii (Lund.) hort. Растение высотой около 1 м. Цветки красно-лиловые, стебли красновато-фиолетовые, молодые листья с фиолетовым пятном у основания.

4. D. stramonium var. inermis (Jacq.) Lund. Растение высотой около 1 м. Цветки белые, стебли зеленые, плоды без шипов.

5. D. stramonium var. godronii (Danert) hort. Растение высотой около 1 м. Цветки лиловые, стебли фиолетовые, плоды без шипов.

6. D. stramonium var. gigantea hort. Растение высотой более 1,5 м. Цветки белые, стебли зеленые, плоды с шипами.

7. D. stramonium var. tatula (L.) Geras. Растение высотой более 1,5 м. Цветки лиловые, стебли темно-фиолетовые, плоды с шипами.

Лекарственным сырьем у дурмана обыкновенного (Datura stramonium L.) являются листья, верхушки побегов и семена [1]. В траве дурмана содержится эфирное масло, дубильные вещества, флавоноиды. В листьях дурмана содер-

жится до 0,5 % гиосциамина. В стеблях дурмана содержание алкалоидов составляет 0,15 %, а в семенах - 0,22 %. Алкалоиды являются блока-торами холинорецепторов, влияющими на работу мышц. Препараты листьев дурмана оказывают успокаивающее действие на центральную нервную систему за счет содержащегося в них скополамина. Обладают спазмолитическим действием. Лист дурмана входит в состав про-тивоастматических сборов [1, 3, 4].

Семена содержат до 25 % жирного масла. В семенах дурмана определены триптамин, ги-осциамилактол, скополетин, умскалин, датурао-лон, датурадиол, N-транс-феруликацил-тира-мин, клеомискозин, фраксетин, скополамин, 7-гидрокси-бета-карболинел-пропионовая кислота, стероиды эргостанового типа [3, 5, 6].

Строение эпидермы листа исследуемых образцов дурмана обыкновенного может представлять интерес как для систематики, так и для определения диагностических признаков лекарственного растительного сырья.

К важным признакам относят форму, размеры, количество клеток эпидермы, их соотношение, строение устьичного аппарата, тип кроющих или железистых волосков [7].

Цель исследования: изучить особенности строения эпидермы листа четырех бесшипных образцов дурмана обыкновенного из биоколлекции ВИЛАР.

Методы и объекты исследования. Исследование проводилось в 2018-2019 гг. в отделе агробиотехнологии ФГБНУ ВИЛАР.

Для изучения были выбраны бесшипные образцы (селекционные номера) дурмана обыкновенного Datura stramonium L. - двух разновидностей коллекции ВИЛАР:

D. stramonium var. inermis (Jaeq.) Lund. - № 10 - Белый бесшипный (далее № 10-ББ) - цветки белые, стебли зеленые, плоды без шипов;

D. stramonium var. godronii (Danert) hort. -цветки лиловые, стебли фиолетовые, плоды без шипов (далее ФБ):

- № 1-ФБ - среднерослое;

- № 4-ФБ - высокорослое, позднеспелое;

- № 10-ФБ - среднерослое.

Исследование проводили на перспективных

бесшипных образцах дурмана, собранных в фа-

зе массового цветения и начала плодоношения с растений. Исследование эпидермы листьев проводили на свежем и фиксированном материале. Листья срединной части побегов отбирали у растений в фазу полного цветения и начала плодоношения (по 5 шт. с каждого образца). Микроморфологический анализ эпидермиса нижней (абаксиальной) и верхней (адаксиаль-ной) поверхностей листовой пластинки проводили на неокрашенных листьях в 5-7 полях зрения для каждого листа. Препараты готовили по общепринятой методике [8]. Анализ анатомического строения проводили в соответствии с указаниями статьи «ОФС.1.5.3.0003.15. Техника микроскопического и микрохимического исследования лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов» [9]. Плотность распределения устьиц и их размер определяли при помощи окуляр-микрометра 9* Ernst Zeits Wetzlar и объект-микрометра ОМ-П с длиной основной шкалы 1 мм. Количество устьиц в поле зрения микроскопа (0, 785 мм2) пересчитывали на 1 мм2. Обработку данных проводили методами математической статистики [10]. Просмотр препаратов и их анализ проводили с помощью светового микроскопа «Ломо Микмед-5» при увеличении 40*, фотографирование осуществлялось камерой 14.0 Мп USB 2.0 C-Mount.

Результаты исследования. Микроскопическое исследование эпидермы листа показало: клетки эпидермиса на верхней (адаксиальной) стороне имеют слабо выраженную извилистость клеточных стенок. На нижней (абаксиальной) извилистость клеточных стенок выражена сильнее. У всех исследованных образцов устьица расположены на обеих сторонах листа (на нижней стороне их больше в полтора-два раза). Устьица анизоцитного типа, окружены 3-4 око-лоустьичными клетками, из которых одна значительно меньше других. У всех четырех исследованных образцов волоски, а также друзы окса-лата кальция в клетках паренхимы не обнаружены. Образец № 4-ФБ отличается наиболее крупными и широкими листьями, образец № 1-ФБ имеет суженную листовую пластину по сравнению с другими (табл.).

Биометрические и стоматографические параметры листовой пластины образцов дурмана биоколлекции ВИЛАР

Образец Длина листа, мм Ширина листа, мм Сторона листа Число устьиц на 1 мм2 Длина устьиц, мкм Ширина устьиц, мкм

№ 10-ББ 170±10 160±11 В* 407,64±20,28 54,22±3,63 28,36±2,28

Н* 458,59±32,44 55,61 ±3,95 32,19±3,41

№ 1-ФБ 180±15 150±18 В 305,73±20,42 52,25±3,90 40,22±3,85

Н 611,46±49,63 37,44±4,48 31,05±2,77

№ 4-ФБ 185±10 180±8 В 203,82±11,13 46,17±3,16 27,32±2,87

Н 662,42±52,08 41,23±2,96 29,15±3,09

№ 10-ФБ 175±12 140±10 В 254,77±21,77 34,11 ±3,08 19,46±0,96

Н 668,14±46,34 48,03±3,65 32,13±2,84

*В, Н - верхняя и нижняя эпидерма.

№ 10-ББ. На адаксиальной стороне листа дурмана с белыми цветами клеточные стенки имеют форму сглаженного шестиугольника. Устьичный аппарат анизоцитного типа. Длина устьиц составляет 54,22 ± 3,63 мкм, ширина -28,36 ± 2,28 мкм. Количество устьиц на 1 мм2 -

ЬА

На адаксиальной стороне листа дурмана образца № 1-ФБ клеточные стенки имеют извилистую форму. Длина устьиц составляет 52,25 ± 3,90 мкм, ширина - 40,22 ± 3,85 мкм. Количество на 1 мм2 - 305,73 ± 20,42 шт. На абаксиальной

407,64 ± 20,28 шт. На абаксиальной стороне листа клеточные стенки имеют округло-извилистую форму. Устьичный аппарат анизоцитного типа. Длина устьиц составляет 55,61 ± 3,95 мкм, ширина - 32,19 ± 3,41 мкм. Количество устьиц на 1 мм2 458,59 ± 32,44 шт. (рис. 1).

стороне листа клеточные стенки также имеют извилистую форму. Длина устьиц составляет 37,44 ± 4,48 мкм, ширина - 31,05 ± 2,77 мкм. Количество на 1 мм2 - 611,46 ± 49,63 шт. Устьичный аппарат анизоцитного типа (рис. 2).

¿Г

ч

■'

ч

Б

Рис. 1. Образец дурмана № 10-ББ: А - верхняя эпидерма листа; Б - нижняя эпидерма листа (увеличение 40 х)

V

И.

/

ч т

1 " •/' ; с.

Л / V ^

¿и, ш V

ч \ \ у

г

Рис. 2. Образец дурмана № 1-ФБ: В - верхняя эпидерма листа; Г - нижняя эпидерма листа

(увеличение 40х)

На адаксиальной стороне листа дурмана об- точные стенки имеют извилистую форму. Длина разца № 4-ФБ клеточные стенки имеют выра- устьиц составляет 41,23 ± 2,96 мкм, ширина -женную шестиугольную форму. Длина устьиц 3,09 мкм. Количество устьиц на 1 мм2 662,42 ± составляет 46,17 ± 3,16 мкм, ширина - 27,32 ± 52,08 шт. Устьичный аппарат - анизоцитного 2,87 мкм. Количество устьиц на 1 мм2 - 203,82 ± типа (рис. 3). 11,13 шт. На абаксиальной стороне листа кле-

Д

Е

Рис. 3. Образец дурмана № 4-ФБ: Д - верхняя эпидерма листа; Е - нижняя эпидерма листа

(увеличение 40х)

На адаксиальной стороне листа дурмана образца № 10-ФБ клеточные стенки имеют форму сглаженных шестиугольников. Длина устьиц составляет 34,11 ± 3,08 мкм, ширина - 19,46 ± 0,96 мкм. Количество устьиц на 1 мм2 254,77 ± 21,77 шт. На абаксиальной стороне листа кле-

точные стенки имеют извилистую форму. Размер устьиц: длина составила 48,03 ± 3,65 мкм, ширина - 32,13 ± 2,84 мкм. Количество устьиц на 1 мм2 - 668,14 ± 46,34 шт. Устьичный аппарат - анизоцитного типа (рис. 4).

Рис. 4. Образец дурмана № 10-ФБ: Ж - верхняя эпидерма листа; З - нижняя эпидерма листа

(увеличение 40х)

Выводы

1. Образец D. stramonium var. godronii (Danert) hort. № 4 отличается наиболее крупными и широкими листьями, образец D. stramonium var. godronii (Danert) hort. № 1 имеет суженную листовую пластину.

2. Клетки эпидермиса листьев дурмана биоколлекции ВИЛАР на верхней (адаксиальной) стороне имеют слабо выраженную извилистость клеточных стенок. На нижней (абаксиальной) извилистость клеточных стенок выражена сильнее. У всех исследованных образцов устьица расположены на обеих сторонах листа (на нижней стороне их больше в полтора-два раза).

3. Устьичный аппарат аномоцитного типа. У образца D. stramonium var. inermis (Jaeq.) Lund (Белый бесшипный) количество устьиц на верхней и нижней эпидерме различается незначительно. У образцов D. stramonium var. godronii (Danert) hort. (Фиолетовые бесшипные) количество устьиц на нижней эпидерме превышает этот показатель по сравнению с верхней в 2-3 раза.

4. На эпидерме исследованных образцов трихомы, а также друзы оксалата кальция в клетках паренхимы не обнаружены.

5. Строение эпидермы листа исследуемых образцов дурмана обыкновенного представляет интерес как для систематики, так и для определения диагностических признаков растительного сырья.

Литература

Атлас лекарственных растений России / под ред. В.А. Быкова. М.: ВИЛАР, 2006. С. 107108.

Самылина И.А., Сорокина А.А. Атлас лекарственных растений и сырья: учеб. пособие по фармакогнозии. М.: Товарищество научных изданий, 2008. С. 98. Хасанова Д.А. Лекарственное растение дурман // Биология и интегративная медицина. 2016. № 2. С. 154-161. Maheshwari N.O., Khan A., Chopade B.A. Rediscovering the medicinal properties of Datura sp.: A review // Journal of medicinal plants research. Vol. 7(39). 2013. P. 2885-2897. El Bazaoui A., Bellimam M.A., Soulaymani A. Nine new tropane alkaloids from Datura stramonium L. identified by GC/MS // Fitoterapia, 2011. Mar., 82(2). Pp 193-197. Li J., Lin B, Wang G, Gao H, Qin M. [Chemical constituents of Datura stramonium seeds] / Zhongguo Zhong Yao Za Zhi, 2012. Feb., 37(3). Pp. 319-322.

Нехайченко Д.В., Кокшеева И.М., Кислое Д.Е. Изменчивость эпидермальных структур листа Hydrangea paniculata (Hydrangeaceae) в условиях культуры // Вестник КрасГАУ. 2014. № 12. С. 52-57. Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девятое А.Г. и др. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. М.: Изд-во МГУ, 2004. 312 с.

Государственная Фармакопея РФ XIV ОФС.1.5.3.0003.15. Техника микроскопиче-

ского и микрохимического исследования лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов. URL: http://femb.ru/femb/pharmacopea.php. (дата обращения 14.09.2019).

10. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1980. 293 с.

Literatura

1. Atlas lekarstvennyh rastenij Rossii / pod red. V.A. Bykova. M.: VILAR, 2006. S. 107-108.

2. Samylina I.A., Sorokina A.A. Atlas lekarstvennyh rastenij i syr'ja: ucheb. posobie po farmakognozii. M.: Tovarishhestvo nauchnyh izdanij, 2008. S. 98.

3. Hasanova D.A. Lekarstvennoe rastenie durman // Biologija i integrativnaja medicina. 2016. № 2. S. 154-161.

4. Maheshwari N.O., Khan A., Chopade B.A. Rediscovering the medicinal properties of Datura sp.: A review // Journal of medicinal plants research. Vol. 7(39). 2013. P. 2885-2897.

5. El Bazaoui A., Bellimam M.A., Soulaymani A. Nine new tropane alkaloids from Datura

stramonium L. identified by GC/MS // Fitoterapia, 2011. Mar., 82(2). Pp 193-197.

6. Li J., Lin B, Wang G., Gao H, Qin M. [Chemical constituents of Datura stramonium seeds] / Zhongguo Zhong Yao Za Zhi, 2012. Feb., 37(3). Pp. 319-322.

7. Nehajchenko D.V., Koksheeva I.M., Kislov D.E. Izmenchivost' jepidermal'nyh struktur lista Hydrangea paniculata (Hydrangeaceae) v uslovijah kul'tury // Vestnik KrasGAU. 2014. № 12. S. 52-57.

8. Barykina R.P., Veselova T.D., Devjatov A.G. i dr. Spravochnik po botanicheskoj mikrotehnike. Osnovy i metody. M.: Izd-vo MGU, 2004. 312 s.

9. Gosudarstvennaja Farmakopeja RF XIV 0FS.1.5.3.0003.15. Tehnika mikroskopiches-kogo i mikrohimicheskogo issledovanija lekar-stvennogo rastitel'nogo syr'ja i lekarstvennyh rastitel'nyh preparatov. URL: http://femb.ru/ femb/pharmacopea.php. (data obrashhenija 14.09.2019).

10. Lakin G.F. Biometrija. M.: Vyssh. shk., 1980. 293 s.