CC BY
50
БОТАНИКА
УДК 581.192:574(571.54)
ЭКОЛОГО-ЦЕНОТИЧЕСКАЯ И ФИТОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАКАЛИИ КОПЬЕВИДНОЙ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
© Анцупова Татьяна Петровна
доктор биологических наук, профессор кафедры неорганической и аналитической химии Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления Россия, 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40В е-mail: [email protected]
© Мазур Людмила Владимировна
кандидат биологических наук, доцент кафедры общей и аналитической химии Бурятского государственного университета Россия, 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а е-mail: mila.mazur@ list.ru
В статье приведены результаты изучения эколого-фитоценотической приуроченности Cacalia hastata L. в условиях Западного Забайкалья. Установлено, что Cacalia hastata на исследуемой территории не образует больших зарослей и приурочена к сообществам с хорошими условиями увлажнения почвы, в которых выражен подлесок из постоянно присутствующих видов: Rosa acicularis, Ribes nigrum, R. spicatum, Swida alba, Spiraea salicifolia. Постоянные спутники С. hastatа в первом травяном ярусе — Heracleum dissectum, Equisetum pmtense, Thalictrum bai-calense, Calamagrostis langsdorfii.
Определение запасов лекарственного сырья Cacalia hastata показало, что урожайность воздушно-сухого сырья этого вида варьирует от 14,59 до 22,62 г/м2. Максимальное значение этого параметра отмечается для черемушника разнотравного (22,62 г/м2), минимальное — сосняка разнотравно-вейникового (14,59 г/м2).
Эксплуатационный запас воздушно-сухого сырья Cacalia hastatа в исследуемых ценопопуля-циях низкий (18,05-95,20 кг) и недостаточен для осуществления промышленной заготовки. В то же время широкое распространение какалии копьевидной на территории Забайкалья и указанные запасы сырья вполне могут удовлетворить запросы местного населения.
Рассмотрено влияние условий местообитания на содержание суммы алкалоидов в отдельных органах какали копьевидной. Установлено, что содержание БАВ в органах Cacalia hastata не является постоянным, а изменяется в процессе индивидуального развития растения. Изучение влияния сезонного ритма и местообитания на содержание БАВ (в том числе и микроэлементов) позволяет определить сроки и места сбора растительного сырья, характеризующегося оптимальным накоплением БАВ.
Ключевые слова: Cacalia hastata L., эколого-ценотическая приуроченность, биологически активные вещества, элементный состав, фаза вегетации, динамика накопления, сырьевая продуктивность.
ECOLOGICAL-CENOLOGICAI AND PHYTOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF CACALIA HASTATA L. IN WESTERN TRANSBAIKALIA
Antsupova Tatyana P.
doctor of biological sciences, professor of the department of inorganic and analytical chemistry East Siberian state university of technologies and management 40V Klyuchevskaya, Ulan-Ude, 670000, Russia
Mazur Lyudmila V.
candidate of biological sciences, associate professor of the department general and analytical chemistry, Buryat State University 24a Smolina, Ulan-Ude, 670000, Russia
In the article the results of study of Cacalia hastata L. ecological and phytocenotic neighborhood in the conditions of Western Transbaikalia are presented. It is identified that Cacalia hastata in the studied territory doesn't form a large bush and is timed to communities with good soil moisture conditions where the undergrowth of resident species is expressed: Rosa acicularis, Ribes nigrum, R. spicatum, Swida alba, Spiraea salicifolia. Constant companions of C. hastata in the first grass layer are: Heracleum dissectum, Equisetum pratense, Thalictrum baicalense, Calamagrostis langsdorfii.
The determination of medicinal raw materials reserves of Cacalia hastata has shown that the yield of air-dry raw materials of this type varies from 14.59 to 22,62 g/m2. The maximum value of this parameter is marked for bird cherry forb (22.62 g/m2), the minimum for pine forb-reed (14.59 g/m2).
Operating reserve of air-dry raw Cacalia hastata in the studied cenopopulations is low (18,05-95,20 kg) and insufficient for industrial harvesting. At the same time the Cacalia hastata widespread in the Transbaikal region and these reserves of raw materials can satisfy the needs of local population.
The influence of habitat conditions on the content of alkaloids sums in some organs of Cacalia hastata is considered. It is identified that the BAS content in the organs of Cacalia hastata is not constant and changes in the course of individual growth of the plant. The study of the influence of seasonal rhythm and habitats on the BAS content (including microelements) allows identification of terms and places of herbal raw materials gathering that is characterized by the optimal accumulation of the BAS.
Keywords: Cacalia hastata L., ecological and cenotic neighborhood, biologically active substances, elemental composition, vegetation phase, accumulation dynamics, raw materials productivity.
Cacalia hastata L., семейство Asteraceae, известна как эффективное ранозаживляющее и кровоостанавливающее средство [1].
В тибетской медицине какалию копьевидную называют «Королем, лечащим травмы и раны» и используют надземную часть растения при лечении воспалений дыхательных путей и горла, легких, гнойных ран, язвенных воспалений и для остановки кровотечения [1].
В монгольской медицине листья и соцветия используют как желчегонное, жаропонижающее и ранозаживляющее средство [2].
В народной медицине свежие и высушенные листья используются в качестве ранозаживляющего средства при лечении гнойных ран и долго незаживающих язв и нарывов [3; 4].
Cacalia hastata в течение многих лет является объектом фармакологического исследования бурятских и монгольских ученых [5; 6; 7].
В то же время неизученными остаются эколого-фитоценотические особенности данного вида и особенности накопления в нем основных биологически активных веществ (БАВ). В связи с этим целью данной работы является углубленное изучение экологических и биохимических особенностей какалии копьевидной.
Сбор растительного сырья проводили в течение сезонов вегетации 2010-2011 гг. в трех районах Бурятии. В Прибайкальском районе сырье собирали в прирусловом черемушнике разнотравном, в Баргузинском — в березняке осиново-лиственничном разнотравном, в Иволгинском — в сосняке разнотравно-вейниковом.
Ценопопуляция 1. Станция Лесовозная, пойма р. Пьяная. Черемушник разнотравный. Древостой разреженный, сомкнутость крон 0,5. В подлеске Ribes spicatum, Swida alba, Spiraea salicifolia. Общее проективное покрытие травяного покрова 75 %. Проективное покрытие С. hastatа 15 %. Доминирующие виды — Equisetum pratense, Maianthemum bifolium, Pulmonaria mollis. Видовая насыщенность — 18. Моховой и лишайниковый покровы слабо выражены. Высота генеративных особей С. hastatа 150,04±2,75 см, урожайность сырья 22,62±1,79 г/м2, эксплуатационный запас 95,20 кг.
Ценопопуляция 2. Окрестности с. Максимиха, вдоль побережья озера Байкал. Березняк осиново-лиственнично-разнотравный. В древостое Larix sibirica, Betula pendula, Populus tremula, единично встречается Pinus sibirica. Сомкнутость крон 0,3. В подлеске Ribes nigrum, Spiraea salicifolia, Rosa acicularis. В травяном покрове С. hastatа, Thalictrum baicalense, Crepis sibirica, Equisetum pmtense, Galium boreale, Geranium pratense. Общее проективное покрытие травостоя 100 %, проективное покрытие С. hastatа 15 %. Видовая насыщенность — 22. Мохово-лишайниковый покров куртинами. Высота генеративных особей С. hastatа 148,08±2,13 см, урожайность сырья 21,53±1,74 г/м2, эксплуатационный запас 18,05 кг.
Ценопопуляция 3. Окрестности с. Ошурково, пойма р. Сотниково. Сосняк разнотравно-вейниковый. Древостой разреженный и состоит из Pinussyl vestris, единично Picea obovata, Betula
pendula. Сомкнутость крон 0,3. Подлесок выражен, достигает высоты 1 м, сомкнутость 0,3 и состоит из Ribes nigrum, Rosa acicularis, Spiraea salicifolia, Swida alba, Duschekia fruticosa. В травяном покрове С. hastatа, Calamagrostis langsdorfii, C. obtusata, Heracleum dissectum, Thalictrum simplex. Общее проективное покрытие травостоя 85-90 %. Проективное покрытие С. hastatа 10 %. Видовая насыщенность на площадь описания составляет 16 видов. Мохово-лишайниковый покров фрагментарный до 20 %. Высота генеративных особей С. hastatа 143,88±2,17 см, урожайность сырья 14,59±1,33 г/м2, эксплуатационный запас 59,65 кг.
Установлено, что Cacalia hastata на исследуемой территории не образует больших зарослей и приурочена к сообществам с хорошими условиями увлажнения почвы, в которых выражен подлесок из постоянно присутствующих видов: Rosa acicularis, Ribes nigrum, R. spicatum, Swida alba, Spirae asalicifolia. Постоянные спутники С. hastatа в первом травяном ярусе — Heracleum dissectum, Equisetum pmtense, Thalictrum baicalense, Calamagrostis langsdorfii.
Определение запасов лекарственного сырья Cacalia hastata показало, что урожайность воздушно-сухого сырья этого вида варьирует от 14,59 до 22,62 г/м2. Максимальное значение этого параметра отмечается для черемушника разнотравного (22,62 г/м2), минимальное — сосняка разнотравно-вейникового (14,59 г/м2).
Эксплуатационный запас воздушно-сухого сырья Cacalia hastatа низкий (18,05-95,20 кг) и недостаточен для осуществления промышленной заготовки на исследуемой территории. В тоже время широкое распространение какалии копьевидной на территории Забайкалья и указанные запасы сырья вполне могут удовлетворить запросы местного населения.
В приведенных фитоценозах были заложены пробные площадки, в которых был произведен сбор сырья для определения его химического состава.
Наличие БАВ определяли по общепринятым методикам [8, 9]. Количественный анализ проводили с применением следующих методов: флавоноиды (в пересчете на кверцетин) — спектрофотометрия, аскорбиновая кислота — фотоколориметрия, алкалоиды — гравиметрия, дубильные вещества -перманганатометрия, микроэлементы — атомно-абсобционный анализ [8, 9].
Полученные данные свидетельствуют о заметном колебании суммы алкалоидов в зависимости от места произрастания (таблица 1).
Таблица 1
Влияние условий местообитания на содержание суммы алкалоидов в генеративных растениях Cacalia hastata
№ Ценопопуляция Сумма алкалоидов, %
Листья Стебли Цветки Корни и корневище
1 Черемушник разнотравный 0,19+0,034 0,12+0,032 0,34+0,045 0,26+0,013
2 Березняк осиново-лиственнично-разнотравный 0,16+0,024 0,09+0,028 0,28+0,037 0,22+0,022
3 Сосняк разнотравно-вейниковый 0,17+0,024 0,08+0,018 0,30+0,029 0,23+0,022
Исходя из данных, приведенных в таблице 1, следует, что Cacalia hastata, произрастающая в разных растительных сообществах, накапливает алкалоиды неодинаково. Так, в подземных органах Cacalia hastata, собранных в разных фитоценозах, количество алкалоидов варьирует от 0,22 до 0,26 %.
В цветках наибольшее содержание алкалоидов наблюдается в образцах, собранных в черемушнике разнотравном, — 0,34 % , наименьшее — в березняке осиново-лиственнично-разнотравном — 0,28 %. Такая же закономерность наблюдается и для содержания суммы алкалоидов в листьях, стеблях и подземных органах какалии копьевидной данных растительных сообществ.
Таким образом, Cacalia hastata, произрастающая в березняке осиново-лиственнично-разнотравном, содержит меньше алкалоидов, чем в других фитоценозах. Максимальное количество алкалоидов в фазу цветения накапливают растения Cacalia hastata, произрастающие в черемушнике разнотравном.
Нами изучено содержание биологически активных веществ по органам какалии копьевидной. Полученные данные представлены в таблице 2.
Как следует из таблицы, наибольшее содержание суммы флавоноидов (в пересчете на кверцетин) отмечено в листьях растения — 0,21 %, наименьшее — в подземных органах — 0,03 %. Дубильные вещества в большей мере концентрируются в подземных органах, здесь их содержание составляет 7,87 %. Довольно высокое содержание дубильных веществ отмечается в цветках — 7,18 % и листьях — 6,44 %, незначительное количество — в стеблях — 1,08 %. Алкалоиды в фазу цветения в большей мере накапливаются в цветках — 0,34 %, минимальное их содержание отмечается в стеблях — 0,12 %. Аскорбиновая кислота концентрируется в листьях — 1,44 мг%.
Таблица 2
Содержание биологически активных веществ в СасаИа hastata, % от массы абсолютно сухого сырья (фаза цветения)
Исследуемая часть Флавоноиды, Дубильные Аскорбиновая Сумма
растения в пересчете на кверцетин вещества, в пересчете на танин кислота, мг% алкалоидов
Листья 0,21±0,009 6,44±0,08 1,44±0,01 0,19+0,034
Стебель 0,09±0,004 1,08±0,12 0,28±0,01 0,12+0,032
Цветки 0,15±0,018 7,18±0,10 0,76±0,02 0,34+0,045
Корневище с 0,03±0,002 7,87±0,12 0,69±0,02 0,26+0,013
корнями
Общеизвестно, что содержание биологически активных веществ в растениях зависит от фазы вегетации. Нами проведено определение аскорбиновой кислоты и суммы алкалоидов по фазам вегетации в надземных и подземных органах СасаИа hastata. Наибольшее содержание аскорбиновой кислоты в молодых растениях (3-4 листа) наблюдается в подземных органах и составляет 1,07 мг%, в листьях — 0,81 мг% и в стеблях — 0,29 мг%. В фазу цветения аскорбиновая кислота концентрируется в листьях — 1,44 мг%, в цветках, стеблях и подземных органах содержание аскорбиновой кислоты соответственно равно 0,76 мг%, 0,28 мг% и 0,69 мг%. В фазу плодоношения содержание аскорбиновой кислоты остается высоким в листьях — 1,20 мг%, в подземных органах и семенах ее количество примерно одинаково — 0,77 мг% и 0,75 мг% соответственно, в стеблях — 0,34 мг%.
В зависимости от фазы вегетации в подземных органах СасаИа hastata прослеживается два максимума накопления алкалоидов, приходящиеся на фазу начала вегетации, — 0,36 %, когда у растения формируется 3-4 листа, и фазу плодоношения — 0,32 %.
В период интенсивного роста растения количество алкалоидов в подземных органах уменьшается, вероятно, резервный азот, идущий на синтез белков, необходим именно в это время для построения надземного растительного материала. В фазу бутонизации количество алкалоидов в корневище с корнями возрастает, и в дальнейшем наблюдается повышение их содержания, до появления второго максимума в период плодоношения.
В листьях максимальное содержание алкалоидов (0,35 %) отмечается в начале вегетативного развития (ювенильные растения с 3-4 листьями). В стеблях также отмечается лишь один максимум накопления алкалоидов, приходящийся на вегетативную фазу — 0,15 %. В результате дальнейшего развития растения в листьях и стеблях наблюдается уменьшение содержания суммы алкалоидов, до минимального их количества в период плодоношения в листьях — 0,13 %, стеблях — 0,08 %.
В генеративных органах также наблюдается один максимум накопления алкалоидов — 0,37 %, приходящийся на фазу бутонизации, в дальнейшем происходит их медленное уменьшение. Но в целом содержание алкалоидов в генеративных органах остается довольно высоким.
Таким образом, наблюдаемая динамика накопления суммы алкалоидов и аскорбиновой кислоты в разных органах СасаНа hastata в зависимости от фазы вегетации подтверждает имеющиеся в литературе данные о непостоянстве содержания БАВ.
Установлено, что в надземной части растения в фазы бутонизации и цветения содержание суммы алкалоидов, флавоноидов, аскорбиновой кислоты, дубильных веществ в целом больше, чем в подземных органах. Поэтому в целях сохранения зарослей данного вида на рассматриваемой территории можно рекомендовать сбор только надземной части растения.
Растения служат лучшими источниками макро- и микроэлементов и оказывают несомненный терапевтический эффект в лечении человека и животных, так как минеральные вещества находятся в них в наиболее доступной и усвояемой форме и в наборе, свойственном живой природе в целом.
Изучено содержание микроэлементов Co, Mn, Zn, Cu, Cr и Ni в золе надземных и подземных органов растения. Независимо от места произрастания, Cacalia hastata является умеренным концентратором меди, больше всего ее накапливается в цветках. Какалия копьевидная является сверхконцентратором хрома. В большей мере он концентрируется в корнях и корневищах, но также наблюдается повышенное содержание хрома в листьях растения. Марганец накапливается в корневищах и корнях, но особенно много его содержится в листьях растений. По содержанию марганца в листьях Cacalia hastata является умеренным накопителем данного элемента. Растение характеризуется низким содержанием никеля. В листьях, цветках и в меньшей мере в корнях Cacalia hastata концентрируется кобальт. Cacalia hastata является умеренным накопителем этого элемента. Таким образом, анализ полученных данных свидетельствует, что Cacalia hastata является умеренным накопителем меди, кобальта, марганца и сверхконцентратором хрома.
Алкалоидоносные растения, как правило, являются концентраторами таких биологически важных элементов, как кобальт, цинк, марганец и хром, нарушение равновесия которых вызывает наиболее тяжелые и достаточно широко распространенные заболевания человека. К заболеваниям такого рода относятся сердечно-сосудистые нарушения, обусловленные дефицитом хрома и марганца; нервные заболевания — дефицитом марганца. Терапевтические дозы могут быть обеспечены лекарственными растениями, концентрирующими эти микроэлементы.
Растения — концентраторы хрома обладают высокой и самой разнообразной фармакологической активностью и применяются в качестве спазмолитических, сосудорасширяющих и антигипертензив-ных либо в качестве противосклеротических средства [10]. Поскольку Cacalia hastata является концентратором хрома, то наряду с кровоостанавливающим и ранозаживляющим действием данный вид также является перспективным для фармакологического исследования его применения в лечении сердечно-сосудистых заболеваний.
Таким образом, в результате проведенной работы выявлены растительные сообщества с участием какалии копьевидной. Определена сырьевая продуктивность надземной биомассы Cacalia hastata.
Установлено, что содержание БАВ в органах Cacalia hastata не является постоянным, а изменяется в процессе индивидуального развития растения. Изучение влияния сезонного ритма и местообитания на содержание БАВ (в том числе и микроэлементов) позволяет определить сроки и места сбора растительного сырья, характеризующегося оптимальным накоплением БАВ.
Литература
1. Базарон Э. Г., Асеева Т. А. «Вайдурья-онбо» — трактат индо-тибетской медицины. — Новосибирск: Наука, 1984. — 118 с.
2. Лигаа У., Нинжил Н. Применение монгольских лекарственных растений в восточной и северной народной медицине. — Улан-Батор, 2005. — С. 222-223.
3. Телятьев В. В. Целебные клады. — Иркутск, 1991. — 400 с.
4. Убашеев И. О. Природные лекарственные средства при повреждении органов и тканей. — Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1998. — 88 с.
5. Перспективы изучения препаратов какалии копьевидной / М. И. Бальхаев [и др.] // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. — 2005. — № 3(41). — С. 199-200.
6. Антиоксидантные свойства сухого экстракта какали копьевидной (Cacalia hastata L.) / В. Е. Хитрихеев [и др.] // Вестник Бурятского государственного университета. — 2013. — № 12. — С. 156-159.
7. Разработка состава и технологии таблеток из какалии копьевидной с пленочным покрытием / Д. Жамбанинж [и др.] // Сибирский медицинский журнал (г. Иркутск). — 2011. — Т. 106, № 7. — С. 123-125.
8. Химический анализ лекарственных растений / под ред. Н. И. Гринкевич, Л. Н. Сафронич. — М.: Высшая школа, 1983. — 176 с.
9. Методы биохимического анализа растений / под ред. А. И. Ермакова. — Л.: Агропромиздат, 1987. — 430 с.
10. Лекарственные растения — концентраторы хрома. Роль хрома в метаболизме алкалоидов / М. Я. Ловкова [и др.] // Известия РАН. Серия биологическая. — 1996. — № 5. — С. 552-564.
References
1. Bazaron E. G., Aseeva T. A. «Vaidur'ya-onbo» - traktat indo-tibetskoi meditsiny ["Vaidurya-onbo"- a treatise of Indo-Tibetan medicine]. Novosibirsk: Nauka, 1984. 118 p.
2. Ligaa U., Ninzhil N. Primenenie mongol'skikh lekarstvennykh rastenii v vostochnoi i severnoi narodnoi med-itsine [Application of Mongolian medicinal plants in eastern and northern traditional medicine]. Ulaanbaatar, 2005. Pp. 222-223.
3. Telyat'ev V. V. Tselebnye klady [Healing treasures]. Irkutsk, 1991. 400 p.
4. Ubasheev I. O. Prirodnye lekarstvennye sredstvapri povrezhdenii organov i tkanei [Natural medicines in case of organs and tissues damage]. Ulan-Ude: SB RAS BSC publ., 1998. 88 p.
5. Bal'khaev M. I. et al. Perspektivy izucheniya preparatov kakalii kop'evidnoi [Prospects of studying preparations with Cacalia hastata L.]. Byulleten' VSNTs SO RAMN- Bulletin of ESSC SB RAMS. 2005. No. 3(41). Pp. 199-200.
6. Khitrikheev V. E. et al. Antioksidantnye svoistva sukhogo ekstrakta kakali kop'evidnoi (Cacalia hastata L.) [Antioxidant properties of Cacalia hastata L. dry extract]. Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta - Bulletin of Buryat State University. 2013. No 12. Pp.156-159.
7. Zhambaninzh D. et al. Razrabotka sostava i tekhnologii tabletok iz kakali kop'evidnoi s plenochnym pokrytiem [Development of consist and technology of film-coated tablets from Cacalia hastata L.]. Sibirskii meditsinskii zhurnal (Irkutsk) - Siberian Medical Journal (Irkutsk). 2011. V. 106. No. 7. Pp. 123-125.
8. Khimicheskii analiz lekarstvennykh rastenii [Chemical analysis of medicinal plants]. Moscow: Vysshaya shkola, 1983. 176 p.
9. Metody biokhimicheskogo analiza rastenii [Methods of plants biochemical analysis]. Leningrad: Agropromizdat, 1987. 430 p.
10. Lovkova M. Ya. et al. Lekarstvennye rasteniya — kontsentratory khroma. Rol' khroma v metabolizme alkaloi-dov [Medicinal herbs as chromium hubs. The role of chromium in alkaloids metabolism]. Izvestiya RAN. Seriya biolog-icheskaya - Biology Bulletin. 1996. No 5. Pp. 552-564.
