CC BY
31
Химия растительного сырья. 2018. №4. С. 169-176.
DOI: 10.1425 8/j cprm.2018044016
УДК 547.94:834.2
ВЛИЯНИЕ ЗАСУХИ НА СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ АЛКАЛОИДОВ В СЕМЕНАХ CHAMAECYTISUS RUTHENICUS (FISCH. EX WOLOSZCZ.) KLASKOVA, ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО В ГОРНО-ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО УРАЛА*
© И.П. Цыпышева1 , Е.Г. Галкин1, П.Р. Петрова1, A.B. Ковальская1, Н.И. Федоров2
1 Уфимский институт химии Уфимского научного центра РАН, пр. Октября, 71, Уфа, 450054 (Россия), e-mail: [email protected] 2Уфимский институт биологии Уфимского научного центра РАН, пр. Октября, Уфа, 71, 450054 (Россия)
Методом хромато-масс-спектрометрии определено содержание хинолизидиновых алкалоидов в семенах Chamaecytisus ruthenicus (Fisch, ex Woloszcz.) Klaskova, собранных в засушливом 2010 г. и в нормальном по сумме выпавших осадков 2011 г. Сумма алкалоидов из семян ракитника была выделена в два этапа. Первый этап включал предварительное «обезжиривание» измельченных семян гексаном, затем полученную гексановую вытяжку промыли водным раствором 3% соляной кислоты, кислый экстракт обработали Na2C03 до pH 9 и экстрагировали алкалоиды хлороформом. Параллельно обезжиренные семена исчерпывающе экстрагировали водно-ацетоновой смесью (1:9) и полученный водно-ацетоновый экстракт обрабатывали в соответствии с традиционной методикой. Алкалоиды, полученные из гексановой вытяжки и обезжиренных семян, объединили, сконцентрировали и анализировали хромато-масс-спектрометрическим методом. Индивидуальные алкалоиды идентифицировали по их полным масс-спектрам, используя в качестве «свидетеля» d-лупанин. На основании полученных результатов установили, что в условиях засухи 2010 г. содержание алкалоидов в семенах Ch. ruthenicus существенно ниже, чем в типичном по своим погодным условиям 2011 г. (0.81% против 3.2%). Однако сумма алкалоидов семян ракитника, собранных в период засухи, более разнообразна по своему составу - в ней содержатся спартеин, аммодендрин, метилцитизин, 17-оксоспартеин, софокарпин, d-лупанин и изохинолиновый алкалоид сальсолидин. В семенах ракитника русского 2011 г. обнаружены только четыре алкалоида - спартеин, d-лупанин, 17-оксоспартеин и софокарпин.
Ключевые слова: Chamaecytisus ruthenicus (Fisch, ex Woloszcz.) Klaskova, ракитник русский, хинолизидиновые алкалоиды, спартеин, метилцитизин, лупанин, сальсолидин, аммодендрин, хромато-масс-спектрометрия.
Работа выполнена в рамках государственного задания УфИХ УфИЦ РАН по темам № АААА-А17-117011910025-6 и № АААА-А 17-117011910027-0. Аналитические эксперименты выполнены на оборудовании центра коллективного пользования «Химия».
Цыпышева Инна Петровна - кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории биоорганической химии и катализа, e-mail: [email protected]
Галкин Евгений Григорьевич - кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории ФХМА, e-mail: [email protected]
Петрова Полина Радиковна - младший научный сотрудник лаборатории биоорганической химии и катализа, e-mail: [email protected] Ковальская Алена Витальевна - кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории биоорганической химии и катализа, e-mail: [email protected] Федоров Николай Иванович - доктор биологических наук, заведующий лабораторией экологии растительных ресурсов, e-mail: [email protected]
Введение
Как известно, качественный и количественный состав биологически активных веществ, содержащихся в растениях, может заметно варьироваться в зависимости от видовой принадлежности, стадии сезонного развития, возраста и от суточного времени сбора, а также быть различным в вегетативных (корнях, стеблях и листьях) и генеративных (бутоны, цветы, плоды) органах растений [1-4]. Выявление закономерностей изменения химического состава растений в зависимости от влияния природно-климатических
Данная статья имеет электронный дополнительный материал (приложение), который доступен читателям на сайте журнала. Б01: 10.14258/]сргт.201804401б8. Автор, с которым следует вести переписку.
факторов (средняя температура, влажность, состав почвы, освещенность, высота над уровнем моря), несмотря на трудоемкость, является важной задачей, решение которой позволяет приблизиться к пониманию механизмов адаптации растений к окружающей среде и выявить оптимальные места и сроки проведения их заготовки в качестве сырья, в том числе и для медицинских препаратов [5, 6]. Кроме того, научный и практический интерес представляет анализ влияния на химический состав растений временных стрессовых воздействий (погодные аномалии и антропогенные факторы), а также введения растений в интродукцию [7, 8].
Так, растения семейства бобовых (Fabaceae) являются основными продуцентами хинолизидиновых алкалоидов [9-12], обладающих высокой биологической активностью в индивидуальном виде [4, 11, 13, 14] и являющихся популярными исходными соединениями для синтеза новых биологически активных веществ [15-17]. В рамках задачи по выявлению растительных источников этих ценных вторичных метаболитов среди представителей флоры Республики Башкортостан (РБ) и сопредельных территорий, начиная с 2010 г. до настоящего времени нами исследован алкалоидный состав термопсиса Шишкина (Thermopsis schischkinii (Czefr.)), термопсиса ланцетовидного (Thermopsis lanceolata ssp. sibirica (Czefr.)), дрока красильного (Genista tinetoria L.) и частично ракитника русского (Chamaecytisus ruthenicus (Fisch, ex Woloszcz.) Klaskova). Для этих видов бобовых были изучены особенности сезонной динамики накопления алкалоидов, распределения алкалоидов в органах растений, в том числе и в зависимости от внутривидовой структуры и условий местообитания [18-22].
На территории Российской Федерации произрастает 10 видов ракитников, но ракитник русский (Ch. ruthenicus) имеет наибольшее распространение, этот кустарник произрастает в Восточной Европе, Закавказье, на Северном Кавказе, юге Западной Сибири, в Европейской части России [23]. На территории Республики Башкортостан (РБ) и в Южно-уральском регионе этот кустарник встречается практически повсеместно [24]. С целью завершения комплексной оценки перспективности ракитника русского как сырьевого источника алкалоидов спартеина и d-лупанина, содержащихся в его стеблях, листьях и генеративных органах (цветах и плодах) [21], нами проведен сравнительный анализ влияния погодных условий на содержание и алкалоидный состав семян, собранных в аномально засушливом по погодным условиям 2010 и в нормальном по количеству осадков 2011 гг.
Экспериментальная часть
Сбор и подготовка растительного материала. Сбор семян ракитника русского проводился в 2010 и 2011 гг. в период плодоношения (полной зрелости бобов) на пробной площади, расположенной на опушке сосново-березового леса ассоциации Bupleuro longifoliae-Pinetum sylvestris на плоской вершине небольшого увала (430 м над у.м.) в районе поселка Меседа Катав-Ивановского района Челябинской области РФ (рис. 1 электронного приложения).
По данным Катав-Ивановской метеостанции [25], расположенной в 32 км от места сбора семян, средняя среднесуточная температура воздуха в период от начала развертывания листьев до формирования плодов (июнь-июль) в 2010 г. была выше, чем в 2011 г. При этом сумма выпавших атмосферных осадков в 2010 г. за период от начала вегетации до формирования плодов была более чем в 5 раз ниже, чем в 2011 г., и, таким образом, 2010 г. был аномально засушливым (рис. 1). В 2010 г. засуха и повышенная температура воздуха ускорили наступление плодоношения на две недели по сравнению с 2011 г.
Стручки с бобами одинаковой степени зрелости собирались не менее чем с 50 растений. Видовая принадлежность определена доктором биологических наук Н.И. Федоровым (УИБ УФИЦ РАН, Уфа). Гербарные образцы Ch. ruthenicus с мест сбора растительного сырья хранятся в гербарии УИБ УФИЦ РАН (фотография Ch. ruthenicus в период цветения с места сбора представлена на рисунке 2 электронного приложения). Собранный растительный материал высушивали при комнатной температуре, после чего семена отделялись от створок и хранились в сухом проветриваемом помещении до момента измельчения.
Выделение суммы алкалоидов. Образцы семян ракитника русского, собранные в 2010 и 2011 гг., в количестве 20 г измельчали непосредственно перед анализом. Алкалоидеодержащие экстракты получали «двухступенчатым» методом. Сначала измельченные семена промывали гексаном (3x40 мл), объединенные гексановые слои экстрагировали в делительной воронке 3% водным раствором HCl (3x30 мл). Полученный солянокислый раствор осторожно нейтрализовали безводным №ьСС)з. далее доводили до pH 9, после чего алкалоиды экстрагировали хлороформом (3x50 мл). Хлороформные вытяжки сушили над безводным Na:SO | и концентрировали; получили часть свободных оснований, отмытых гексаном. Параллель-
но обезжиренные измельченные семена настаивали водно-ацетоновой смесью (1 : 9) до получения отрицательной пробы с кремневольфрамовой кислотой, из которой алкалоиды далее извлекали стандартным методом согласно [26], объединив их на последнем этапе со свободными основаниями, полученными из гек-санового экстракта. В результате было получено два упаренных алкалоидсодержащих экстракта ракитника русского: I - экстракт семян сбора 2010 г. (0.16 г) и II - экстракт семян, собранных в 2011 г. (0.64 г).
Хромато-масс-спектрометрические исследования. Хромато-масс-спектрограммы регистрировались на масс-спектрометре высокого разрешения Thermo Finnigan МАТ95ХР, метод ионизации электронный удар 70 eV, температура инжектора 250 °С, колонка HP-5MS, 30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм толщина фазы; режим: начальная температура 120 °С 3 мин, изотерма 250 °С 10 мин.
Компоненты исследуемых смесей идентифицировали по полным масс-спектрам [27], вероятность сходства зарегистрированных и библиотечных спектров (Q) указана в таблице. В качестве «свидетелей» использовали алкалоид d-лупанин, относительное время удерживания (RRT) которого принимали за 1.00. Количественный анализ выполняли методом внутренней нормировки по площадям хроматографических пиков без использования корректирующих коэффициентов, содержание алкалоидов приведено в процентах от веса воздушно-сухого сырья (ВСС). За 100% принимали сумму площадей пиков компонентов.
1отмшзонрю.об Sloe здош«гаа!гз0.07 ||.о5 30.05 fe.of зо.ое 15.07 30.07
Даты Даты
Рис. 1. Динамика изменения температуры воздуха и выпадения атмосферных осадков в период от начала вегетации до момента сбора семян СИ. ruthenicus в окрестностях п. Меседа (Челябинская область) в 2010 и 2011 гг.
Обсуждение результатов
В ходе предыдущих исследований установлено [21, 22], что содержание хинолизидиновых алкалоидов в ракитнике русском, выраженное в процентах от массы сухого растительного сырья, достигает максимальных значений в период бутонизации, распределяясь между стеблями и бутонами с листьями в следующей пропорции - 1.9% в бутонах с листьями и 2.5% в стеблях; содержание мажорных алкалоидов, спар-теина и d-лупанина, в стеблях 1.33% и 0.92%, а в бутонах с листьями 0.48% и 0.80% соответственно. Также показано, что в период плодоношения спартеин в вегетативных органах СИ. ruthenicus отсутствует, и мажорным компонентом суммы алкалоидов этого растения становится d-лупанин (в листьях ракитника русского d-лупанина - 0,33%, в побегах - 0.82% и 0.40% - в семенах). Такое распределение алкалоидов в надземной части СИ. ruthenicus позволяет рекомендовать проводить заготовку этого растения с целью получения сырья с более высоким содержанием спартина в период бутонизации и цветения, а сырья с высоким содержанием d-лупанина - в период плодоношения.
В то же время известно, что содержание вторичных метаболитов в растениях, подвергшихся стрессовым воздействиям, может сильно варьироваться и по количественному, и по качественному составу. Так, в некоторых лекарственных растениях, выращенных в условиях засушливого климата, были выявлены более высокие концентрации вторичных метаболитов по сравнению растениями одного и того же вида, культивируемыми в условиях достаточной водообеспеченности [7]. На примере Catharanthus rose us L. (Apocynaceae) экспериментально подтверждено, что даже кратковременная имитация засухи приводит к увеличению доли вторичных метаболитов - алкалоидов винкристина и винбластина, по отношению к массе растения [28]. Заметные колебания содержания алкалоидов в надземной части растений семейств астровых (Asteraceae), пасленовых (Solanaceae), рутовых (Rutaceae), кутровых (Apocynaceae), бобовых (Fabaceae) и некоторых других, произрастающих в засушливых климатических условиях, были отмечены
в [29]. Наши собственные исследования показали, что содержание хинолизидиновых алкалоидов в СИ. гиМетсш Ь. (1<аЬасеае). произрастающего в разных климатических зонах, также отлично: сумма алкалоидов СИ. гиМетсш горно-лесной зоны заметно выше, чем сумма алкалоидов ракитника русского равнинно-степного местообитания [22].
Несмотря на то, что накопление алкалоидов в надземной части растений-алкалоидоносов под воздействием стрессовых погодных условий считается общим явлением, авторы обзора [30], подчеркивают, что механизм воздействия этих факторов на количественный и качественный состав алкалоидов семян пока недостаточно ясен. Например, содержание алкалоидов в семенах растений рода Ьиртш под воздействием стресса (засухи) может иногда увеличиваться, а иногда уменьшаться [31, 32]. С одной стороны, это может быть связано с тем, что при сборе растительного сырья не всегда учитывается возможность выпадения осадков (или полива) в послестрессовом периоде, так как даже после однократного увлажнения в растениях резко ускоряются ростовые процессы. С другой стороны, при засухе происходит угнетение роста надземной части растений, в свою очередь приводящее к уменьшению размеров плодов и (или) числу семян в плодах.
Данные об алкалоидном составе семян ракитника русского, собранных в аномально засушливом 2010 и в нормальном по погодным условиям 2011 гг. (поселок Меседа Катав-Ивановского района Челябинской области РФ), представлены в таблице. Согласно результатам масс-спектрометрического исследования суммарное содержание алкалоидов в семенах СИ. гиМетсш засушливого 2010 г. оказалось почти в четыре раза ниже, чем сумма алкалоидов семян типичного по количеству осадков 2011 г. - 0.81% и 3.2% соответственно, что свидетельствует о более низком уровне процессов метаболизма в период завершения формирования плодов. Необходимо отметить, что основным алкалоидом, содержащимся в обеих пробах, являлся с1-лупанин (рис. 2), но в семенах, собранных в засушливом 2010 г. (проба I), его содержание заметно ниже (0.55%) по сравнению с содержанием с1-лупанина в пробе II (2.41%).
Засуха 2010 г. повлияла не только на содержание, но и на состав минорных компонентов суммы алкалоидов семян СИ. гиНгетсий. Если в образце семян 2011 г. (проба II) кроме основного с1-лупанина были обнаружены еще три алкалоида: спартеин (0.13%), софокарпин (0.18%) и 17-оксоспартеин (0.09%) (структуры представлены на рисунке 2), то в семенах засушливого 2010 г. (проба II), кроме перечисленных выше алкалоидов, в следовых количествах был обнаружен хинолизидиновый алкалоид метилцитизин, а также пиридиновый алкалоид аммодендрин (0.02%) и изохинолиновый алкалоид сальсолидин (0.02%) (рис. 2). Масс-спектры алкалоидов семян ракитника русского приведены на рисунках 3-9 электронного приложения.
Зафиксированный нами факт снижения суммы алкалоидов и содержания в ней с1-лупанина под воздействием засухи аналогичен результатам, полученным авторами [31], которые также наблюдали снижение содержания суммы алкалоидов и мажорного компонента - с1-лупанина в семенах представителей семейства бобовых рода Ьиртш при засухе в период цветения. А случаи накопления изохинолинового алкалоида сальсолидина в надземной части и семенах некоторых представителей семейства бобовых (РаЬасеае) - растений родов ОеятосИит, Alhagi, Бепс1го1оЫит, а также описаны в литературе [33].
Алкалоидный состав семян СИ. гийгетеш, собранных в период плодоношения в окрестностях п. Меседа (Катав-Ивановский район Челябинской области РФ) в засушливом 2010 г. и нормальном по количеству осадков 2011 г.
Алкалоидный состав RRT6 Мв Qr Проба 1(2010 г) Проба II (2011 г)
Сумма алкалоидов, % а
0.81 3.2
Содержание алкалоидов, %а
Сальсолидин 0.60 207.1731 87 0.02 -
Спартеин 0.65 234.2069 92 0.05 0.13
Аммодендрин 0.71 208.1545 87 0.02 -
Метилцитизин 0.89 204.1292 89 следы -
17-Оксоспартеин 0.91 248.1845 98 0.01 0.09
Софокарпин 0.97 246.1701 78 0.06 0.18
d-Лупанин 1.00 248.1850 95 0.55 2.41
а) В процентах от веса воздушно сухого сырья (ВСС); 6) Относительное время удерживания, условия: температура инжектора 250 °С, колонка HP-5MS, 30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм толщина фазы; режим: начальная температура 120 °С
3 мин, изотерма 250 °С 10 мин.; "'Измеренные точные значения массовых чисел М4" удовлетворительно соответствова-
ли вычисленным брутто-составам представленных алкалоидов;г) Вероятность сходства зарегистрированных и библио-
течных спектров.
О
спартеин
NH
сальсолидин
аммодендрин
Рис. 2. Хинолизидиновые алкалоиды семян СИ. ruthenicus (спартеин, метилцитизин, 17-оксоспартеин , d-лупанин), изохинолиновый алкалоид сальсолидин и пиридиновый алкалоид аммодендрин
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что содержание суммы и состав алкалоидов в семенах ракитника русского, собранных в период их полной зрелости, критически зависят от количества осадков, выпавших в периоды цветения и плодоношения. Так, в аномальных условиях засухи 2010 г. зафиксировано снижение содержания суммы алкалоидов почти в 4 раза по сравнению с их содержанием в семенах СИ. rutHenicus, собранных в типичном по погодным условиям 2011 г. Засуха существенно влияет на процессы метаболизма в растениях, что приводит к снижению содержания суммы алкалоидов и мажорного алкалоида d-лупанина, и к увеличению разнообразия алкалоидов за счет метилцити-зина, пиридинового алкалоида аммодендрина и изохинолинового алкалоида сальсолидина.
Список литературы
1. Соколов B.C. Алкалоидоносные растения СССР. М., JL, 1952. 380 с.
2. Орехов А.П. Химия алкалоидов. 2-е изд. М.., 1955. 865 с.
3. Алкалоиды / под ред. С.Ю. Юнусова. Ташкент, 1981. 418 с.
4. Aniszewski Т. Alkaloids Chemistry, Biology, Ecology, and Applications. 2nd Edition. Elsevier Science, 2015. 496 p.
5. Кузнецова M.A. Лекарственное растительное сырье и препараты. М., 1987. 191 с.
6. Правила сбора и сушки растительного сырья / под ред. А.И. Шретера. М., 1985. 328 с.
7. Selmar D., Kleinwächter М. Stress Enhances the Synthesis of Secondary Plant Products: The Impact of Stress-Related Over-Reduction on the Accumulation of Natural Products // Plant and Cell Physiology. 2013. Vol. 54. Pp. 817-826. DOI: 10.1093/pcp/pct054.
8. Borges C.V., Minatel I.O., Gomez-Gomez H.A., Lima G.P.P. Medicinal Plants: Influence of Environmental Factors on the Content of Secondary Metabolites // Medicinal Plants and Environmental Challenges. 2017. Pp. 259-277. DOI: 10.1007/978-3-319-68717-9_l 5.
9. Wink M., Meißner С., Witte L. Patterns of quinolizidine alkaloids in 56 species of the genus Lupinus // Phytochemis-try. 1995. Vol. 38. Pp. 139-153. DOI: 10.1016/0031-9422(95)91890-D.
10. Saito K., Murakoshi I. Chemistry, biochemistry and chemotaxonomy of lupine alkaloids in the Leguminosae // Studies in Natural Products Chemistry. 1995. Vol. 15. Pp. 519-549. DOI: 10.1016/S1572-5995(06)80142-0.
11. Joseph P.M. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids // Natural Product Reports. 2007. Vol. 24. Pp. 191-222.
12. Lee M.J., Pate J.S., Harris D.J., Atkins C.A. Synthesis, transport and accumulation of quinolizidine alkaloids in Lupinus albus L. and L. angustifolius L. // Journal of Experimental Botany. 2007. Vol. 58. Pp. 935-946. DOI: 10.1093/jxb/erl254.
13. Bunsupa S., Yamazaki M., Saito K. Lysine-derived alkaloids: overview and update on biosynthesis and medicinal applications with emphasis on quinolizidine alkaloids // Mini-Reviews in Medicinal Chemistry. 2017. Vol. 17. Pp. 1002-1012. DOI: 10.2174/1389557516666160506151213.
14. Perez E.G., Mendez-Galvez C., Cassels B.K. Cytisine: a natural product lead for the development of drugs acting at nicotinic acetylcholine receptors //Natural Product Reports. 2012. Vol. 29. Pp. 555-567. DOI: 10.1039/c2np00100d
15. Rouden J., Lasne M.-C., Blanchet J., Baudoux J. (-)-Cytisine and derivatives: synthesis, reactivity, and applications // Chemical Reviews. 2014. Vol. 114. Pp. 712-778. DOI: 10.1021/cr400307e.
16. Tsypysheva I.P., Koval'skaya A.V., Lobov A.N., Makara N.S., Petrova P.R., Farafontova E.I., Zainullina L.F., Vakhitova Yu.V., Zarudii F.S. Synthesis and Nootropic Activity of new 3-Amino-12-N-Methylcytisine Derivatives // Chemistry of Natural Compounds. 2015. Vol. 51. Pp. 910-915. DOI: 10.1007/sl0600-015-1446-x.
Выводы
17. Makara N.S., Sapozhnikova Т.А., Khisamutdinova R.Yu., Tsypysheva I.P., Borisevich S.S., Kovalskaya A.V., Pe-trova P.R., Khursan C.L., Zarudii F.S. Nootropic activity of a novel (-)-cytisine derivative (3aR,4S,8S,12R, 12aS42bR)-10-methyl-2-phenyloctahydro-lH-4,12a-etheno-8,12-methanopyrrolo[3',4':3,4]pyrido[l,2-a][l,5] diazo-cine-1,3,5(4H)-trione // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2018. Vol. 164. Pp. 434^138. DOI: 10.1007/sl0517-018-4006-0.
18. Цыпьшева И.П., Галкин Е.Г., Ерастов A.C., Каримова О.А., Байкова И.П., Рахимов Р.Г., Ковальская А.В., Ха-лилова И.У., Абрамова JIM., Юиусов М.С. Растительные источники хинолизидиновых алкалоидов на территории Республики Башкортостан I. Алкалоиды Thermopsis schischkinii и Thermopsis lanceolata ssp. Sibirica (Fabaceae) в условиях интродукции // Химия растительного сырья. 2012. №4. С. 101-106.
19. Цыпьшева И.П., Галкин Е.Г., Ерастов А.С., Каримова О.А., Байкова И.П., Ковальская А.В., Халилова И.У., Абрамова JI.M. Юнусов М.С. Растительные источники хинолизидиновых алкалоидов на территории Республики Башкортостан. II. Алкалоиды Thermopsis schischkinii // Химия растительного сырья. 2013. №4. С. 55-60. DOI: 10.14258/jcprm. 1304055.
20. Tsypysheva I.P., Petrova P.R., Baykova I.P., Galkin E.G., Fedorov N.I., Galin F.Z., Yunusov M.S. Seasonal dynamics of alkaloids of Genista tinctoria Г. growing at the Southern Ural region // Natural products: an Indian Journal. 2015. Vol. 10. Pp. 215-218.
21. Цыпышева И.П., Галкин Е.Г., Петрова П.Р., Байкова И.П., Галин Ф.З., Федоров Н.И. Состав и сезонная динамика алкалоидов Chamaecytisus ruthenicus, произрастающего на Южном Урале // Химия растительного сырья. 2015. №3. С. 65-69. DOI: 10.14258/jcprm.201503765.
22. Цыпышева И.П., Галкин Е.Г., Петрова П.Р., Ковальская А.В., Байкова И.П., Галин Ф.З., Федоров Н.И. Экологические и внутривидовые особенности состава и содержания алкалоидов в надземной части Chamaecytisus ruthenicus (Fisch. ex Woloszcz.) Klaskova, произрастающего На Южном Урале // Химия растительного сырья. 2017. №1. С. 93-97. DOI: 10.14258/jcprm.2017011268.
23. Губанов И.А., Киселёва К.В., Новиков B.C., Тихомиров В.Н. Иллюстрированный определитель растений Средней России. Т. 2. Покрытосеменные (двудольные: раздельнолепестные). М., 2003. 665 с.
24. Жигунова С.Н., Федоров Н.И., Михайленко О.И. Распространение и сырьевая продуктивность Chamaecytisus ruthenicus (Fabaceae) в растительных сообществах республики Башкортостан // Растительные ресурсы. 2013. Т. 49. С. 353-359.
25. Архив погоды в Катав-Ивановске [Электронный ресурс]. URL: https://rp5.ru/ApxHB_noroflbi_B_KaTaB-Ивановске.
26. Минина С.А., Каухова И.Е. Химия и технология фитопрепаратов. М.: ГОЭТАР-Медиа, 2009. 560 с.
27. National Institute of Standards and Thecnology [Электронный ресурс]. URL: http://www.nist.gov
28. Amiijani M.R. Effects of drought stress on the alkaloid contents and growth parameters of Catharanthus roseus // ARPN Journal of Agricultural and Biological Science. 2013. Vol. 8. N11. Pp. 745-750.
29. Kleinwachter M., Selmar D. New insights explain that drought stress enhances the quality of spice and medicinal plants: potential applications // Agronomy for Sustainable Development. 2015. Vol. 35. Pp. 121-131. DOI: 10.1007/sl3593-014-0260-3.
30. Frick K.M., Kamphuis L.G., Siddique K.H.M., Singh K.B., Foley R.C. Quinolizidine Alkaloid Biosynthesis in Lupins and Prospects for Grain Quality Improvement // Frontiers in Plant Science. 2017. Vol. 8. P. 87. DOI: 10.3389/fpls.2017.00087.
31. Christiansen J.L., Jernsgard В., Buskov S., Olsen C.E. Effect of drought stress on content and composition of seed alkaloids in narrow-leafed lupin, Lupinus angustifolius L. // European Journal of Agronomy. 1997. Vol. 7. Pp. 307-314. DOI: 10.1016/S1161-0301(97)00017-8.
32. Jansen G, Jurgens H.-U., Ordon F. Effects of Temperature on the Alkaloid Content of Seeds of Lupinus angustifolius Cultivare // Journal of Agronomy and Crop Science. 2009. Vol. 195. Pp. 172-177. DOI: 10.111 l/j.1439-037X .2008.00356.x.
33. Wink M. Evolution of secondary metabolites in Legumes (Fabaceae) // South African Journal of Botany. 2013. Vol. 89. Pp. 164-175. DOI: 10.1016/j.sajb.2013.06.006.
Поступила в редакцию 23 апреля 2018 г.
После переработки 9 июня 2018 г.
Принята к публикации 21 июня 2018 г.
Для цитирования: Цыпышева И.П., Галкин Е.Г., Петрова П.Р., Ковальская A.B., Федоров Н.И. Влияние засухи на состав и содержание алкалоидов в семенах Chamaecytisus ruthenicus (Fisch. Ex Woloszcz.) Klaskova, произрастающего в горно-лесной зоне южного Урала // Химия растительного сырья. 2018. №4. С. 169-176. DOI: 10.14258/jcprm.2018044016.
Tsvpysheva I.P.1*, Galkin E.G.1, Petrova P.R.1. Koval'skaya AV.1, Fedorov N.I.2 DROUGHT INFLUENCE ON THE CONTENT AND COMPOSITION OF ALKALOIDS FROM SEEDS OF THE CHML4ECYTISUS RUTHENICUS (FISCH. EX WOLOSZCZ.) KLASKOVA, GROWING AT THE MOUNTAIN-FORESTS ZONE OF SOUTHERN URALS
'Ufa Institute of Chemistry of the Ufa Research Centre of Russian Academy of Sciences, pr. Oktyabrya, 71, Ufa, 450054 (Russia), e-mail: tsipisheva(cbanrb.ru
'Ufa Institute of Biology of the Ufa Research Centre of Russian Academy of Sciences, pr. Oktyabrya, 71, Ufa, 450054 (Russia)
Quinolizidine alkaloid content of the Chamaecytisus ruthenicus (Fabaceae) seeds, collected in the period of drought in 2010 and in 2011 (last was normal in the number of precipitation), was determined by the chromato-mass-spectrometry method. Total sums of alkaloids from the seeds of Chamaecytisus ruthenicus were isolated in two stages. Hie first stage included preliminary "degreasing" of crushed seeds with hexane. Then resulting hexane extract was washed with aqueous solution of 3% hydrochloric acid, and acidic layer was treated by anhydrous Na2C03 until pH 9. Alkaloids (in the form of bases) were extracted with chloroform, hi parallel, the seeds are previously washed with hexane were thoroughly extracted with an acetone-water mixture (1 : 9), and then resulting water-acetone extract has been treated in accordance with the traditional method. Alkaloids obtained from hexane extract and fatless seeds were combined, concentrated and analyzed by cliromato-mass spectrometry method. Individual alkaloids were identified by their full mass spectra using d-lupanine as a standard. On the base on obtained results, it was found that in drought conditions of 2010 the content of alkaloids in seeds of the Russian Broom (Ch. Ruthenicus) is significantly lower than in 2011, typical for its weather conditions (0.81% vs. 3.2%). However, the composition of alkaloids in the seeds of the Ch. ruthenicus, collected during the drought period, was more various: sparteine, metliylcytisine, 17-oxosparteine, sophocarpine, d-lupanine, isoquinoline alkaloid salsolidine and pyridine alkaloid ammodendrine were found in these seeds. Only four quinolizidine alkaloids - sparteine, d-lupanine, 17-oxosparteine and sophocarpine were isolated from the seeds of Ch. ruthenicus 2011.
Keywords'. Chamaecytisus ruthenicus, quinolizidine alkaloids, sparteine, metliylcytisine, d-lupanine, salsolidine, am-modemdrine, GC/MS.
References
1. Sokolov V.S. Alkaloidonosnyye rasteniya SSSR. [Alkaloid plants of the USSR], Moskva, Leningrad, 1952, 380 p. (in Russ.).
2. Orekliov A.P. Khimiya alkaloidov. [Chemistry of alkaloids], Moscow, 1955, 865 p. (in Russ.).
3. Alkaloidv [Alkaloids], ed. S.Yu. Yunusov. Tashkent, 1981, 418 p. (in Russ.).
4. Aniszewski T. Alkaloids Chemistry, Biology, Ecology, and Applications. 2nd Edition, Elsevier Science, 2015, 496 p.
5. Kuznetsova M.A. Lekarstvennoye rastitel'noye svr'ye ipreparaty. [Medicinal plant materials and preparations], Moscow, 1987, 191 p. (in Russ.).
6. Pravila shorn i sushki rastitel'nogo syr'ya [Rules for the collection and drying of plant materials], ed A.I. Slireter. Moscow, 1985, 328 p. (in Russ.).
7. Selmar D., Klein Wächter M. Plant and Cell Physiology, 2013, vol. 54, pp. 817-826. DOI: 10.1093/pcp/pct054.
8. Borges C.V., Minatel I.O., Gomez-Gomez H.A., Lima G.P.P. Medicinal Plants and Environmental Challenges, 2017, pp. 259-277. DOI: 10.1007/978-3-319-68717-9_l5.
9. Wink M., Meißner C., Witte L. Phytochemistry, 1995, vol. 38, pp. 139-153. DOI: 10.1016/0031-9422(95)91890-D.
10. Saito K., Murakoshi I. Studies in Natural Products Chemistry, 1995, vol. 15, pp. 519-549. DOI: 10.1016/S1572-5995(06)80142-0.
11. Joseph P.M. Natural Product Reports, 2007, vol. 24, pp. 191-222.
12. Lee M.J., Pate J.S., Harris D.J., Atkins C.A. Journal of Experimental Botany, 2007, vol. 58, pp. 935-946. DOI: 10.1093/j xb/erl2 54.
13. Bunsupa S., Yamazaki M., Saito K. Mini-Reviews in Medicinal Chemistry, 2017, vol. 17, pp. 1002-1012. DOI: 10.2174/1389557516666160506151213.
14. Perez E.G., Mendez-Galvez C., Cassels B.K. Natural Product Reports, 2012, vol. 29, pp. 555-567. . DOI: 10.1039/c2np00100d.
15. Rouden J., Lasne M.-C., Blanchet J., Baudoux J. Chemical Reviews, 2014, vol. 114, pp. 712-778. DOI: 10.1021/cr400307e.
16. Tsypysheva I.P., Koval'skaya A.V., Lobov A.N., Makara N.S., Petrova P.R., Farafontova E.I., Zainullina L.F., Vakliitova Yu.V., Zarudii F.S. Chemistry of Natural Compounds, 2015, vol. 51, pp. 910-915. 10.1007/sl0600-015-1446-x.
17. Makara N.S., Sapozlinikova T.A., Kliisamutdinova R.Yu., Tsypysheva I.P., Borisevich S.S., Kovalskaya A.V., Petrova P.R., Kliursan C.L., Zarudii F.S. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2018, vol. 164, pp. 434^138. DOI: 10.1007/sl0517-018-4006-0.
18. Tsypysheva I.P., Galkin Ye.G., Yerastov A.S., Karimova O.A., Baykova I.P., Rakliimov R.G., Koval'skaya A.V., Klialilova I.U., Abramova L.M., Yunusov M.S. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2012, no. 4, pp. 101-106. (in Russ.).
19. Tsypysheva I.P., Galkin Ye.G., Yerastov A.S., Karimova O.A., Baykova I.P., Koval'skaya A.V., Klialilova I.U., Abramova L.M. Yunusov M.S. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2013, no. 4, pp. 55-60. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcpnn. 1304055.
Corresponding author.
176
H.n. U,BintiniEBA, EX. TAJIKHH, IIP. IIETPOBA H
20. Tsypysheva I.P., Petrova P.R., Baykova I.P., Galkin E.G., Fedorov N.I., Galin F.Z., Yunusov M.S. Natural products: an Indian Journal, 2015, vol. 10, pp. 215-218.
21. Tsypysheva I.P., Galkin Ye.G., Petrova P.R., Baykova I.P., Galin F.Z., Fedorov N.I. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2015, no. 3, pp. 65-69. (inRuss.). DOI: 10.14258/jcprm.201503765.
22. Tsypysheva I.P., Galkin Ye.G., Petrova P.R., Koval'skaya A.V., Baykova I.P., Galin F.Z., Fedorov N.I. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2017, no. l,pp. 93-97. (inRuss.). DOI: 10.14258/jcprm.2017011268.
23. Gubanov I.A., Kiselova K. V., Novikov V.S., Tikhomirov V.N. Illyustrirovannyy opredelitel' rasteniy Sredney Rossii. T. 2. Pokrytosemennyye (dvudol'nyye: razdel'nolepestnyye). [Illustrated determinant of plants in Central Russia. Vol. 2. Angiosperms (dicotyledons: separate-petal)]. Moscow, 2003, 665 p. (inRuss.).
24. Zhigunova S.N, Fedorov N.I., Mikhaylenko O.I. Rastitel'nyye resursy, 2013, vol. 49, pp. 353-359. (in Russ.).
25. Arkhiv pogody v Katav-Ivanovske [Weather archive in Katav-Ivanovsk] [Electronic resource], URL: https://rp5.ru/ApxiiB_n0r0flBi_B_KaTaB-HBaH0BCKe (in Russ.).
26. Minina S.A., Kaukhova I.Ye. Khimiya i tekhnologiya fitopreparatov. [Chemistry and technology of phytopreparations], Moscow, 2009, 560 p. (in Russ.).
27. National Institute of Standards and Thecnology [Electronic resource], URL: http://www.nist.gov.
28. AmirjaniM.R. ARPN Journal ofAgricultural and Biological Science, 2013, vol. 8, no. 11, pp. 745-750.
29. Kleinwachter M., Selmar D. Agronomy for Sustainable Development, 2015, vol. 35, pp. 121-131. DOI: 10.1007/sl3593-014-0260-3.
30. Frick K.M., Kamphuis L.G., Siddique K.H.M., Singh K.B., Foley R.C. Frontiers in Plant Science, 2017, vol. 8, p. 87. DOI: 10.3389/fpls.2017.00087.
31. Christiansen J.L., Jernsgard B., Buskov S., Olsen C.E. European Journal of Agronomy, 1997, vol. 1, pp. 307-314. DOI: 10.1016/S1161 -0301 (97)00017-8.
32. Jansen G., Jurgens H.-U., Ordon F. Journal of Agronomy and Crop Science, 2009, vol. 195, pp. 172-177. DOI: 10.1 lll/j,1439-037X.2008.00356.x.
33. Wink M. South African Journal of Botany, 2013, vol. 89, pp. 164-175. DOI: 10.1016/j.sajb.2013.06.006.
Received April 23, 2018 Revised June 9, 2018 Accepted June 21, 2018
For citing: Tsypysheva I.P., Galkin E.G., Petrova P.R., Koval'skaya A.V., Fedorov N.I. Khimiya Rastitel'nogo Syr'ya, 2018, no. 4,pp. 169-176. (inRuss.). DOI: 10.14258/jcprm.2018044016.
