CC BY
41
ХРОМОСОМНЫЕ ЧИСЛА И ХЕМОСИСТЕМАТИКА
УДК: 582.688.3:577.13
Е.А. Карпова E.A. Karpova
А.В. Каракулов A.V. Karakulov
фенольные соединения близкородственных видов рода rhododendron L. (ericaceae)
phenolic compounds of closely related rhododendron species (ericaceae)
Аннотация. Определено содержание основных групп фенольных соединений, изучен состав и содержание агликонов и гликозидов флавоноидов в листьях рододендронов подсекции Rhodorastra: Rh. dauricum, Rh. ledebourii, Rh. sichotense и Rh. mucronulatum. Содержание флавоноидов составляет от 1 до 3,5%; оксикоричных кислот - от 0,5 до 1%; суммы фенолкарбоновых кислот и кумаринов - от 0,8 до 1,3%. Максимальные показатели содержания флавоноидов обнаружены у Rh. ledebourii; фенолкарбоновых кислот и кумаринов (в том числе оксикоричных кислот) - у Rh. dauricum. В экстрактах листьев Rh. ledebourii, Rh. sichotense и Rh. mucronulatum в свободном виде обнаружены кверцетин и дигидрокверцетин. Rh. ledebourii, Rh. sichotense и Rh. dauricum отличаются высоким суммарным содержанием агликонов флавоноидов (около 0,9% от абсолютно-сухой массы), представленных главным образом кверцетином и дигидрокверцетином (у Rh. dauricum и мирицетином). Обнаружены определенные отличия видов Rh. sichotense и Rh. dauricum по составу флавоноидов.
Ключевые слова: Rhododendron, фенолкарбоновые кислоты, оксикоричные кислоты, флавоноиды, флаво-нолы, кверцетин, кемпферол, мирицетин, дигидрокверцетин
Summary. The content of the major groups of phenolic compounds was determined, composition and content of flavonoid aglycones and glycosides were studied in the leaves of Rhododendrons of the subsection Rhodoastra: Rh. dauricum, Rh. ledebourii, Rh. sichotense and Rh. mucronulatum. Flavonoid content varies from 1 to 3,5%; oxycin-namic acids - from 0,5 to 1%, the amount of phenolic acids and coumarins - from 0,8 to1,3%. Maximum values of the flavonoid content were found in Rh. ledebourii; phenolic acids and coumarins (including oxycinnamic acid) - in Rh. dauricum. In extracts of leaves of Rh. ledebourii, Rh. sichotense and Rh. mucronulatum the free forms of quercetin and dihydroquercetin were discovered. Rh. ledebourii, Rh. sichotense and Rh. dauricum have a high content of total flavonoid aglycones (about 0,9% of absolutely dry weight) represented mainly by quercetin and dihydroquercetin (in Rh. dauricum and myricetin). Definite distinctions of Rh. sichotense and Rh. dauricum in flavonoids composition are detected.
Key words: Rhododendron, phenolic acids, hydroxy-cinnamic acid, flavonoids, flavonols, quercetin, kaempferol, myricetin, dihydroquercetin.
В роде Rhododendron L. существует много групп близкородственных видов, таксономическое положение которых оставляет много вопросов. Одной из таких групп являются Rhododendron dauricum L., Rh. ledebourii Pojark., Rh. sichotense Pojark. и Rh. mucronulatum Turcz., относящиеся к подроду Rhododendron, секции Rho-
dodendron, подсекции Rhodorastra (Chamberlain, 1996). Указанные виды слабо различаются по морфологическим признакам, кроме того, они очень полиморфны. В связи с этим их то признают самостоятельными видами (Александрова, 1975; Пояркова, 1952), то объединяют в один -Rh. dauricum (Коропачинский, Встовская, 2002).
Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, ул. Золотодолинская, 101; 630090, Новосибирск, Россия; e-mail: [email protected]
Central Siberian Botanical Garden, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Zolotodolinskaya str, 101; 630090, Novosibirsk, Russia
Поступило в редакцию 29.06.2011 г.
Submitted 29.06.2011
Ранее делались попытки уточнения системы подсекции Rhodorastra на основе сравнительного изучения состава эфирных масел (Белоусов и др., 2000). Представляется интересным дополнить выявленные различия изучением состава и содержания флавоноидов в листьях рододендронов.
Белоусов и др. (2000) на основе анализа микроскопической структуры этой группы видов отметил и наличие двух хорошо различимых групп: восточно-сибирской, объединяющей близкие по анатомо-морфологической структуре и ареалу Rh. ledebourii и Rh. dauricum, и приморской, объединяющей Rh. sichotense и Rh. mucronulatum. При этом были выделены четко выраженные различиях всех четырех видов рододендронов по этим признакам. Однако ими также была отмечена близость по морфологии высокогорных видов Rh. ledebourii и Rh. sichotense, предложена гипотеза о вторичном характере этого сходства и обусловленности его воздействием сходных экологических факторов. Ими также было показано сходство базового набора компонентов эфирных масел этих видов между собой и наличие заметных различий в составе масел.
В составе фенольных соединений видов рода Rhododendron обнаружены арбутин, фе-нолкарбоновые кислоты (протокатеховая, ванилиновая, п-гидроксибензойная, п-кумаровая, кофейная, феруловая), кумарины (скополетин, умбеллиферон), флавоноиды. Рододендроны подсекции Rhodorastra содержат флавоноиды, по химической структуре относящиеся к флавонолам и флавононолам. В надземной части растений Rh. ledebourii обнаружены агликоны флавонолов - кверцетин, мирицетин и их глико-зиды - гиперин, авикулярин; в надземной части растений Rh. dauricum и Rh. mucronulatum найдены также гликозид кверцетина гиперозид, гликозид кемпферола астрагалин, а также дигид-рокверцетин и его гликозиды (Растительные ресурсы России, 2009; Cao et al., 2001). Флавоноиды Rh. sichotense исследованы слабо.
Целью исследования является сравнительное изучение состава и содержания феноль-
ных соединений нативного и гидролизованного экстрактов листьев рододендронов в связи с их систематическим положением.
Материалы и методы. Содержание фенольных соединений определяли в листьях образцов из естественных популяций: Rh. lede-bourii - с Чергинского хребта (Республика Алтай), Rh. dauricum с Байкальского хребта (Республика Бурятия), Rh. mucronulatum с полуострова Муравьева-Амурского и Rh. sichotense с восточных склонов хребта Сихоте-Алинь.
Содержание суммы фенолкарбоновых кислот и кумаринов (в пересчете на коричную кислоту) (Жукова и др., 2006), оксикоричных кислот (в пересчете на кофейную кислоту) (Ларь-кина и др., 2008) и флавоноидов (в пересчете на рутин) (Высочина, 2004) определяли хроматоспектрофотометрическим методом.
Для двумерной хроматографии экстрактов на бумаге использовали системы: н-бута-нол - уксусная кислота - вода (40:12:28) (первое направление) и дистиллированная вода (второе направление). Оптическую плотность полученных элюатов определяли на спектрофотометре СФ-26 при длине волны 365 нм (для флавоноидов), 270 нм (для суммы фенолкарбоновых кислот, их производных и кумаринов) и 325 нм (для оксикоричных кислот). Для построения калибровочного графика использовали раствор рутина в 40% этаноле и коричной кислоты в 70% этаноле. Для вычисления содержания суммы оксикорич-ных кислот использовали удельный коэффициент поглощения кофейной кислоты при 325 нм, равный 782 (Ларькина и др., 2008).
Анализ агликонов проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на аналитической ВЭЖХ-системе, состоящей из жидкостного хроматографа «Agilent 1200» с диодноматричным детектором и системы для сбора и обработки хроматографических данных ChemStation. Разделение проводили на колонке Zorbax SB-C18, размером 4,6* 150 мм, с диаметром частиц 5 мкм, применив градиентный режим элюирования. Для приготовления стандартных
Таблица 1
Содержание фенольных соединений в листьях исследованных видов рода Rhododendron
(% от абсолютно сухой массы)
Вид флавоноиды Сумма фенолкарбоновых кислот и кумаринов Сумма оксикоричных кислот
Rh. ledebourii 3,50 0,83 0,73
Rh. sichotense 3,42 1,25 0,90
Rh. mucronulatum 1,06 0,85 0,49
Rh. dauricum 0,97 1,61 0,98
образцов применяли препараты кверцетина и ке-мпферола производства фирмы «Fluka».
На основе хроматографических данных были рассчитаны коэффициенты парного (PA) и группового (GA) сходства (Ellison et al., 1962; Suresh, Pandey, 2003) по следующим формулам:
PA, % = n х 100 / N , где: n - количество компонентов, общих в видах 1 и 2, N - общее количество компонентов.
GA, % = X PA + 100%
Результаты и обсуждение. Результаты исследований (табл. 1) свидетельствуют, что содержание флавоноидов в листьях растений исследованных видов составляет от 1 до 3,5%, содержание оксикоричных кислот - от 0,5 до 1%, содержание суммы фенолкарбоновых кислот и кумаринов - от 0,8 до 1,3 %.
Rh. sichotense обладает высокими показателями содержания всех изученных групп фенольных соединений. Максимальные показатели содержания флавоноидов обнаружены у Rh. ledebourii, содержания фенолкарбоновых кислот и кумаринов (в том числе оксикоричных кислот) - у Rh. dauricum.
Методом ВЭЖХ (Высокоэффектив-
ной Жидкостной Хроматографии) в экстрактах листьев изучаемых видов обнаружено 28 соединений. Сопоставление времен удерживания пиков веществ на хроматограммах анализируемых образцов со временами удерживания пиков стандартных образцов и УФ-спектрами позволило идентифицировать свободные агликоны: кверцетин, дигидрокверцетин, и гликозиды кверцетина -кверцитрин, рутин и гиперозид.
У видов Rh. ledebourii, Rh. sichotense и Rh. mucronulatum в свободном виде обнаружены кверцетин и дигидрокверцетин (в сумме до 0,1%), в экстракте Rh. dauricum - незначительное количество кверцетина.
Сумма кверцитрина, рутина и гиперозида в исследованных видах составила 0,5% (Rh. dauricum) - 1,2% (Rh. ledebourii) (табл. 2).
Степень парного сходства исследованных видов по составу фенольных соединений экстра-
ктов растений составила 68-79% (табл. 3). Максимальное парное сходство обнаружено у пары Rh. ledebourii - Rh. sichotense. Степень группового сходства видов различается незначительно. У Rh. sichotense она несколько выше (325%) по сравнению с остальными видами (318%).
В гидролизатах листьев изучаемых видов рода Rhododendron обнаружено 12 соединений, 6 из которых в соответствии с величинами максимумов УФ-спектров отнесены к флавоноидам (Клышев и др., 1978; Mabry el al., 1970). Сопоставление времен удерживания пиков веществ на хроматограммах анализируемых образцов со временами удерживания пиков стандартных образцов и УФ-спектрами позволило идентифицировать 4 из них: кверцетин, кемпферол, мирице-тин и дигидрокверцетин (табл. 4). Агликоны II и VI по спектральным характеристикам предположительно отнесены к флавонолам (Клышев и др., 1978; Mabry et al., 1970).
Содержание агликонов в гидролизатах исследованных видов варьирует от 0,4 (Rh. mucronulatum) до 1% (Rh. ledebourii) (рис.). Основными агликоновыми компонентами гидролизатов у видов Rh. ledebourii, Rh. sichotense и Rh. mucronulatum являются кверцетин и дигидрокверцетин. Rh. dauricum содержит наиболее сбалансированный и полный набор агликонов с максимальным содержание мирицетина (0,15%) и агликона II (0,28%). Максимальное содержание кверцетина обнаружено в гидролизате Rh. ledebourii (0,91%). Относительно высокое содержание кверцетина (0,71%) и дигидрокверцетина (0,25%) найдено у Rh. sichotense.
Содержание свободных агликонов в сумме у Rh. dauricum, Rh. sichotense, Rh. ledebourii и Rh. mucronulatum (табл. 2, рис.) составляет 0,9, 8, 13 и 20% соответственно.
Диапазон варьирования парного сходства видов по составу фенольных соединений гидролизатов совпадает с диапазоном варьирования по составу экстрактов 69-77% (табл. 5). Однако в этом случае сходство пары Rh. sichotense - Rh.
Таблица 2
Содержание свободных агликонов и гликозидов флавоноидов в экстрактах листьев представителей рода Rhododendron (% от абсолютно сухой массы)
Вид Кверцетин дигидро- кверцетин Сумма агликонов Гиперозид Рутин Кверцитрин Сумма гликозидов
Rh. ledebourii 0,02 0,12 0,14 0,44 0,05 0,68 1,17
Rh. sichotense 0,01 0,07 0,08 0,78 0,09 0,11 0,98
Rh. mucronulatum 0,02 0,07 0,09 0,06 0,01 0,007 0,08
Rh. dauricum 0,008 0,00 0,008 0,51 0,00 0,00 0,51
Таблица 3
Парное и групповое сходство видов Rhododendron по составу фенольных соединений
экстрактов листьев (%)
Виды Rh. ledebourii Rh. sichotense Rh. mucronulatum Rh. dauricum Коэффициент группового сходства
Rh. ledebourii 100 78,6 71,4 67,9 317,9
Rh. sichotense 100 71,4 75,0 325,0
Rh. mucronulatum 100 75,0 317,9
Rh. dauricum 100 317,9
ledebourii ниже, чем Rh. sichotense - Rh. mucronulatum и Rh. sichotense - Rh. dauricum.
Таким образом, проведенное исследование выявило определенные отличия в составе фенольных соединений близкородственных видов подсекции Rhodorastm. По базовому составу флавоноидов Rh. sichotense отличается от остальных видов отсутствием в составе аглико-нов мирицетина, а Rh. dauricum - отсутствием гликозидов кверцетина рутина и кверцитрина. С точки зрения хемотаксономии, состав агли-конов флавоноидов имеет более высокую стабильность и таксономическую значимость, чем состав гликозидов (Высочина, 2004). Поэтому в соответствии с полученными данными по составу флавоноидов вид Rh. sichotense следует признать наиболее отличным. Следует отметить, что полученные данные не позволяют сделать окончательных выводов и требуют проведения дополнительных исследований для исключения фактора модификационной изменчивости.
Выводы. Содержание флавоноидов в листьях рододендронов подсекции Rhodorastra
составляет от 1 до 3,5%; оксикоричных кислот -от 0,5 до 1%; суммы фенолкарбоновых кислот и кумаринов - от 0,8 до 1,3%. Максимальные показатели содержания флавоноидов обнаружены у Rh. ledebourii; фенолкарбоновых кислот и ку-маринов (в том числе оксикоричных кислот) - у Rh. dauricum.
В экстрактах листьев Rh. ledebourii, Rh. sichotense и Rh. mucronulatum в свободном виде обнаружены кверцетин и дигидрокверцетин.
Rh. ledebourii, Rh. sichotense и Rh. dau-ricum отличаются высоким суммарным содержанием агликонов флавоноидов (около 0,9% от абсолютно-сухой массы), представленных главным образом кверцетином и дигидрокверцети-ном (у R. dauricum и мирицетином).
Степень парного сходства исследованных видов по составу фенольных соединений экстрактов и гидролизатов составляет 70-80%.
Выявлены отличия Rh. dauricum от остальных видов по составу гликозидов флавоноидов и Rh. sichotense - по составу агликонов флавоноидов.
Рис. Содержание агликонов флавоноидов в гидролизатах листьев видов рода Rhododendron (% от абсолютно сухой массы).
Таблица 4
Хроматографические и спектральные характеристики флавоноидов гидролизатов листьев
представителей рода Rhododendron
Номер пика Вещество Время удерживания, мин к , нм max
1 Дигидрокверцетин 2,5 290
2 Агликон II 2,9 270, 360
4 Мирицетин 3,8 255, 375
6 Агликон VI 4,6 270,350
8 Кверцетин 6,6 256,370
11 Кемпферол 11,2 269,372
Таблица 5
Парное и групповое сходство видов Rhododendron по составу фенольных соединений
гидролизатов листьев (%)
Виды Rh. ledebourii Rh. sichotense Rh. mucronulatum Rh. dauricum Коэффициент группового сходства
Rh. ledebourii 100 69,2 76,9 76,9 323,1
Rh. sichotense 100 76,9 76,9 323,1
Rh. mucronulatum 100 69,2 323,1
Rh. dauricum 100 323,1
ЛИТЕРАТУРА
Александрова М.С. Рододендроны природной флоры СССР. - М., 1975. - 112 с.
Белоусов М.В., Басова Е.В., Юсубов М.С., Березовская Т.П., Покровский Л.М., Ткачев А.В. Эфирные масла некоторых видов рода Rhododendron L. // Химия растительного сырья, 2000. - № 3. - С. 45-64.
Высочина Г.И. Фенольные соединения в систематике и филогении семейства гречишных. - Новосибирск, 2004. - 240 с.
Жукова О.Л., Абрамов А.А., Даргаева Т.Д., Маркарян А.А. Изучение фенольного состава подземных органов сабельника болотного // Вестник Московского ун-та. Сер. 2. Химия, 2006. - Т. 47, № 5. - С. 342-345.
Коропачинский И.Ю., Встовская Т.Н. Древесные растения Азиатской России. - Новосибирск, 2002. -
707 с.
ЛарькинаМ.С., Кадырова Т.В., ЕрмиловаЕ.В. Изучение динамики накопления фенолкарбоновых кислот в надземной части василька шероховатого // Химия растительного сырья, 2008. - № 3. - С. 71-74.
Пояркова А.И. Сем. Ericaceae DC. // Флора СССР. - М.-Л., 1952. - Т. 18. - С. 22-93.
Растительные ресурсы России. Дикорастущие цветковые растения, их компонентный состав и биологическая активность. Т. 2. Семейства Actinidiaceae - Malvaceae, Euphorbiaceae - Haloragaceae / Отв. ред. А.Л. Бу-данцев. - СПб.-М., 2009. - 513 с.
Cao Y., Lou C., Fang Y., Ye J. Determination of active ingredients of Rhododendron dauricum L. by capillary electrophoresis with electrochemical detection // Journal of Chromatography A, 2001. - Vol. 943. - P. 153-157.
Chamberlain D. The genus Rhododendron, its classification and synonymy. - Edinburgh, 1996. - 181 p.
Ellison W.L., Alston R.E., Turner B.L. Methods of presentation of crude biochemical data for systematic purposes with particular reference to the genus Bahia (Compositae) // American Journal of Botany, 1962. - Vol. 49, № 6. - P. 599-604.
Suresh N.B., Pandey V.S. Silica gel chromatographic study of phenolic compounds in some cultivated cucurbits // Himalayan Journal of Sciences, 2003. - Vol. 1, № 2. - P. 123-125.
