CC BY
83
Химия растительного сырья. 2011. №4. С. 205-208.
Низкомолекулярные соединения
УДК 581.5:58.01.07
ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ КАТЕХИНОВ ЩАВЕЛЕМ КУРЧАВЫМ (RUMEX CRISPUS L.) - СУПЕРПРОДУЦЕНТОМ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРОАНТОЦИАНИДИНОВОГО РЯДА
© П.В. Федураев , Г.Н. Чупахина, Л.Н. Скрыпник
Российский государственный университет им. Иммануила Канта,
Калининград, ул. Университетская, 2, 236040 (Россия), e-mail: [email protected]
Изучена сезонная динамика накопления катехинов в надземной части щавеля курчавого с учетом эколого-фитоценотических условий среды. Установлено, что максимальное содержание данного класса фенольных соединений наблюдалось в фазы завершения цветения и начала плодоношения. Выявлена прямая корреляционная зависимость в содержании лейкоантоцианов и катехинов. Показан светозависимый характер накопления катехинов.
Ключевые слова: щавель курчавый, катехины, лейкоантоцианы, онтогенез, свет, температура,
Введение
Катехины являются достаточно обширной группой растительных органических соединений: число известных флаван-3-олов превышает 1000, Эффекты данного класса фенольных соединений обнаруживаются на всех уровнях организации биосистем - от молекулярного до экосистемного [1, 2],
Одна из важнейших функций катехинов - участие в окислительно-восстановительных процессах в качестве эффективных антиоксидантов [3], Ярко выраженная экологическая, главным образом защитная, роль фенольных соединений должна учитываться и позволяет предположить, что это достаточно тонкий механизм, работающий на уровне индивидуальных растений и микроусловий среды [4],
В последнее время становятся актуальными исследования, посвященные поиску растений с высоким содержанием физиологически активных веществ, в том числе биофлавоноидов. Согласно литературным данным [5], растения рода Rumex L. (щавель) семейства Polygonaceae Juss, (гречишные) отличаются более высоким содержанием фенольных соединений проантоцианидинового ряда по сравнению с дикорастущими растениями луговых фитоценозов средней полосы России. Кроме того, количество фенолов, флаван-3-олов в частности, синтезируемых в растениях, зависит от их физиологического состояния и условий произрастания [6],
В связи с этим целью данного исследования явилось изучение динамики накопления катехинов щавелем курчавым с учетом эколого-фитоценотических условий Калининградской области.
Экспериментальная часть
В качестве объекта исследования был выбран щавель курчавый (Rumex crispus L,), являющийся одним из доминирующих видов на луговых фитоценозах Калининградской области.
Щавель курчавый (лат. Rumex crispus L.) - представитель семейства Гречишные (лат. Polygonaceae Juss,), Стебель прямой, голый, крупно, но неглубоко бороздчатый, 40-150 см. Листья ланцетные или продолговатоланцетные, длинно заостренные, к основанию клиновидно суженные, по краям сильно волнистые, пластинка 15-25 см длиной, 1,5-4 см шириной; черешки немного короче пластинки; верхние листья мельче, черешки короче. Цветки мелкие, красновато-зеленые, собраны в длинную, узкую, густую метелку. Цветет в июне-июле. Плод - трехгранная семянка [7],
* Автор, с которым следует вести переписку,
Сбор растительного материала осуществлялся в окрестностях Светлогорска (приморская зона Калининградской области). Одновременно проводились измерения температуры воздуха и уровня освещенности.
В растениях определялось количественное содержание катехинов и лейкоантоцианов спектрофотометрическим методом [8, 9]. Анализы выполнялись в трех биологических повторностях, полученные данные обработаны статистически с использованием пакета электронных таблиц Microsoft Exel и представленої в виде средних арифметических значений с указанием среднего квадратического отклонения [8].
Анализ динамики накопления катехинов в вегетативных и генеративных частях щавеля курчавого показал, что максимальное содержание флаван-3-олов в генеративных частях наблюдалось в середине июля, в фазе плодоношения (рис. 1), и составило 639,93 мг/100 г. Точка минимума приходилась на вторую половину июля (завершение плодоношения), когда уровень катехинов равнялся 262,74 мг/100 г (рис. 2).
График динамики содержания флаван-3-олов в вегетативных частях имел выраженный восходященисходящий характер: максимум был отмечен в начале июля (завершение цветения, начало плодоношения) и составил 391,25 мг/100 г, а минимум (44,93 мг/100 г) пришелся на начало цветения (рис. 2).
В ходе исследования установлено, что уровень катехинов в генеративной и вегетативной частях растений различался примерно в 2 раза.
Наряду с катехинами в надземной части щавеля курчавого анализировалось содержание лейкоантоцианов (рис. 3, 4).
Исследования показали (рис. 3), что общий уровень лейкоантоцианов в генеративных частях растений повышался вплоть до середины июля с некоторым снижением содержания в конце июля (фаза плодоношения). Данное повышение отразилось и на уровне катехинов, который также повышался до середины июля и имел некоторое снижение в конце июля. Далее содержание лейкоантоцианов повышалось и достигало максимума в начале августа (завершение плодоношения). Вслед за содержанием флаван-3,4-диолов повышался и уровень флаван-3-олов. Позднее содержание флаван-3,4-диолов оставалось постоянным, что отразилось и на концентрации катехинов.
Рис. 1. Фенологические фазы щавеля курчавого в вегетационной период 2009 г.: цветение, 1=1 плодоношение, НИ увядание
I вегетация,
Рис. 2. Динамика накопления катехинов в Рис. 3. Сезонная динамика содержания
надземной части щавеля курчавого приморской лейкоантоцианов и катехинов в генеративной
зоны Калининградской области части растений щавеля курчавого
Исследование динамики накопления лейкоантоцианов и катехинов вегетативной части щавеля курчавого показало, что увеличение содержания лейкоантоцианов происходило до второй половины июня (фаза цветения), которое сменялось снижением уровня флаван-3,4-диолов вплоть до начала августа (завершение плодоношения). Однако уровень катехинов нарастал до начала июля и достигал максимума в начале плодоношения, после чего прослеживалась общая тенденция к снижению уровня катехинов вегетативной части данного растения (рис. 4).
Исследования зависимости накопления катехинов от света и температуры позволили выявить следующую закономерность: в моменты более интенсивного светового воздействия, которое наблюдалось в конце июля - начале августа, уровень фенольных соединений, и в особенности в генеративной части щавеля курчавого, значительно увеличивался (рис. 5). При этом корреляционной связи между уровнем катехинов и изменением температуры выявить не удалось.
Рис. 4. Сезонная динамика содержания лейкоантоцианов и катехинов в вегетативной части растений щавеля курчавого
Обсуждениерезулътатов
Изучение динамики накопления флавоноидов имеет как теоретическое, так и практическое значение. С теоретической точки зрения изучение динамики важно для выяснения биохимической роли флавоноидов в жизни растения. Практические исследования связаны с изучением природных фенольных соединений в качестве перспективных веществ для получения биологически активных препаратов и лекарственных средств.
В нашей работе исследована динамика накопления катехинов и лейкоантоцианов щавелем курчавым как суперпродуцентом фенольных соединений проантоцианидинового ряда.
Статистический анализ экспериментальных данных показал положительную корреляционную связь между уровнем накопления лейкоантоцианов и содержанием катехинов в растениях (г = 0,75 - для генеративной части, г = 0,60 -для вегетативной части).
Лейкоантоцианы, будучи предшественниками катехинов, напрямую влияют на концентрацию этих соединений [4, 10]. Уровень флаван-3-олов значительно превышал содержание лейкоантоцианов в изученных растениях. Данное явление может быль связано с образованием димерных или более олигомерных проантоцианидинов, с последующим их преобразованием в дубильные вещества, которые могут рассматриваться как продукт конденсации катехинов [1, 4]. Наряду с флаван-3,4-диолами катехины являются родоначальниками дубильных веществ конденсированного ряда. Стоит отметить, что данные конденсированные формы соединений способны к накоплению [4].
Кроме того, на уровень флаван-3-олов влияют и динамические факторы внешней среды, такие как температура и освещенность. Синтез фенольных соединений в значительной мере обусловлен влиянием света, особенно в периоды сильной инсоляции [11]. Результаты проведенных нами исследований свидетельствуют о зависимости биосинтеза катехинов от интенсивности инсоляции.
Рис. 5. Изменение температуры и интенсивности света в период сбора растительных проб
Выводы
Установлено, что максимальное содержание катехинов в надземных частях щавеля курчавого наблюдалось в фазы завершения цветения и начала плодоношения и составило 639,93 мг/100 г для генеративной части и 391,25 мг/100 г для вегетативной. Выявлена прямая корреляционная связь между содержанием лейкоантоцианов и катехинов: повышение уровня флаван-3,4-диолов сопровождалось возрастанием уровня флаван-3-олов, Кроме того, результаты проведенных исследований свидетельствуют о зависимости биосинтеза катехинов от интенсивности инсоляции.
Список литературы
1, Красильникова Л.А., Авксентьева О.А., Жмурко В.В, Биохимия растений, М., 2004, 224 с,
2, Костюк В.А., Потапович А.И. Биорадикалы и биоантиоксиданты. Мн., 2004, 179 с.
3, Кукушкина Т.А,, Седельникова Л.Л, Динамика накопления запасных веществ в клубнелуковицах Crocus Alatavicus и Gladiolus Hybridus // Химия растительного сырья, 2010, №2, С. 123-126,
4, Запрометов М.Н. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и функции в растениях, M., 1993, 272 с.
5, Высочина Г.И. Фенольные соединения в систематике и филогении семейства гречишных. Новосибирск, 2004, 240 с.
6, Запрометов М.Н, Специализированные функции фенольных соединений в растениях // Физиология растений, 1993, Т. 40, №6, С. 921-931,
7, Губанов И.А., Киселева К.В., Новиков B.C., Тихомиров В.Н. Определитель сосудистых растений центра Европейской России, 2-е изд., дополн. и перераб. М., 1995, 559 с.
8, Чупахина Г.Н., Масленников П.В, Методы определения витаминов : практикум, Калининград, 2004, 36 с.
9, Методические рекомендации по анализу плодов на биохимический состав, Ялта, 1982, 28 с.
10, Меньшикова Е.Б., Ланкин В.З., Зеньков Н.К. и др. Окислительный стресс, Прооксиданты и антиоксиданты / под ред. Е.Б. Меньшикова. М., 2006, 556 с.
11, Масленников П.В., Чупахина Г.Н, Влияние света различной интенсивности на биосинтез антоцианов // Новые и нетрадиционный растения и перспективы их использования : матер, IV междунар. симпозиума, Пущино, 2001, С. 522-524,
Поступило в редакцию 31 декабря 2010 г.
