CC BY
14УДК 57.086 : 615.322
Тамахина А. Я., Локьяева Ж. Р. Tamakhina A. Ya., Lokyaeva Zh. R.
ГИСТОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЛИСТЬЕВ, КОРНЕЙ И ЦВЕТКОВ ДЕВЯСИЛА БРИТАНСКОГО (INULA BRITANNICA L.), ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО НА ТЕРРИТОРИИ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
HISTOCHEMICAL ANALYSIS OF LEAVES, ROOTS AND FLOWERS OF THE BRITISH INULA (INULA BRITANNICA L.), GROWING ON THE TERRITORY OF KABARDINO-BALKARIAN REPUBLIC
Целью исследования стал микроскопический анализ листьев, стеблей и семян, гистохимический анализ биологически активных веществ Inula britannica L., произрастающего на территории Кабардино-Балкарской Республики. Для обнаружения биологически активных веществ в растительном сырье применяли реакцию Моли-ша - на инулин, реакцию с хлоридом железа - на фенольные соединения; реакцию с гидроксидом натрия - на антраценпроизводные; реакцию с суданом III - на эфирные масла. Локализацию алкалоидов на поперечных срезах корня определяли путем окрашивания реактивом Марки, вод-ныш раствором танина, пергидролем-серной кислотой. Морфологию железок и волосков на поверхности стеблей и цветков изучали на поперечных и продольных срезах, окрашенных мети-леновым синим. Таксономическими признаками Inula britannica L. являются типы трихом на поверхности стеблей, листьев и цветков, мелкие семена с волосками. Трава, цветки, корневища и корни девясила британского богаты биологически активными веществами (эфирные масла, инулин, антраценпроизводные, алкалоиды, фе-нольные вещества). Инулин накапливается в паренхиме коры корней и корневищ. Эфирными маслами богаты листья, цветки, корневища с корнями в период цветения и плодоношения (сентябрь-октябрь). Алкалоиды локализованы в сердцевине и сосудах ксилемы корня. Антрацен-производные и фенольные соединения накапливаются в коре, камбии и ксилеме. Данные о локализации биологически активных веществ в органах Inula britannica L. могут быть использованы при изучении влияния различным факторов окружающей среды (увлажнение, освещенность, тип почвы, фитоценотическое окружение, антропогенное загрязнение) на состояние ценопо-пуляций данного вида. Качественный состав растительного сырья Inula britannica L. свидетельствует о возможности его использования в качестве лекарственного сырья и требует изучения биологических и эксплуатационных запасов растения на территории Кабардино-Балкарской Республики.
The aim of investigation was microscopic analysis of leaves, stems and seeds, histochemical analysis of biologically active substances of Inula britannica L., which grows on the territory of Kabardino-Balkarian Republic. For detection of biologically active substances in plant materials it was used Molish reaction to inulin, reacted with iron chloride on phenolic compounds, reaction to sodium hydroxide on anthracene derivatives, reaction with Sudan III on essential oils. Localization of alkaloids on cross-section of root was determined by means of colouring Marka reagent, water solution of tanin, perhydrol of sulfuric acid. The morphology of glands and hairs on the surface of stems and flowers was studied on transvers and longitudinal sections stained by methylene blue. Tax-onomical features of Inula britannica L. are types of the trikhoms on the surfaces of stems, leaves and flowers, small seeds with hairs. Ggrass, flowers, rhizomes and roots of Inula britannica L. are rich in biologically active substancess (essential oils, inulin, anthracene derivatives, alkaloids, phenolic substances). Inulin is gathered in parenchyma of bark roots and rhizomes. Leaves, flowers, rhizomes with roots accumulate essential oils during blossoming and fructification (September-October). Alkaloids are localized in a core and vessels of xylem of root. Anthracene derivatives and phenolic compounds are collect in bark, a cambium and a xylem. Data on localization of biologically active materials in organs of Inula britannica L. may an be used in study influence of various environmental factors (humidification, illuminating intensity, soil type, phytocenotic environment, anthropogenouspollution) on the state of population of the given species. Qualitative structure of plant materials of Inula britannica L. testified the possibility of its use as medicinal raw material and demanded studying biological and operational stocks of plant on the territory of Kabardino-Balkarian Republic.
Ключевые слова: Inula britannica L., гистохимический анализ, трихомы, инулин, эфирные масла, фенольные вещества, антраценпроизводные.
Тамахина Аида Яковлевна -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры товароведения и туризма, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В. М. Кокова», г. Нальчик Тел.: 8 928 709 36 52 E-mail: [email protected]
Локьяева Жаннет Рашитовна -
аспирант кафедры товароведения и туризма, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В. М. Кокова», г. Нальчик Тел.: 8 928 077 35 55
Key words: Inula britannica L., histochemical analysis, trichomes, inulin, essential oils, phenolic substances, anthracenedione.
Tamakhina Aida Yakovlevna -
Doctor of Agricultural Sciences, Professor of Department of merchandizing and tourism, FSBEI HE «Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov», Nalchik Tel.: 8 928 709 36 52 E-mail: [email protected]
Lokyaeva Zhannet Rashitovna -
Post-graduate student of department of merchandizing and tourism, FSBEI HE «Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov», Nalchik Tel.: 8 928 077 35 55
Введение. Девясил британский (Inula britannica L.) широко распространен на Северном Кавказе. В Кабардино-Балкарии девясил британский встречается от низменности до среднего пояса на влажных местах, по берегам [1]. Inula britannica L. предпочитает участки с лесной почвой, умеренным увлажнением и освещением, устойчив к солонце-ватости и засоленности почв (галофит).
Известно, что девясил британский - многолетнее растение, цветущее на втором году жизни. Высота варьирует от 15 до 75 см [2]. Стебель прямостоячий, ребристый, простой или в верхней части ветвистый, в нижней иногда красноватый [3]. Срединные листья стеблеобъемлющие ланцетные, а нижние эллиптические или яйцевидные, на черешках. Листья сверху голые или рассеянно волосистые, снизу - густо мелкожелезистые и мяг-кошерстистые от прижатых волосков [2].
Цветет девясил британский в июне-сентябре, семена созревают в июле-октябре [4]. Цветочные корзинки диаметром 2,5-3,0 см собраны в верхушечные редкие соцветия или располагаются поодиночке. Краевые ложноязычковые цветки трехзубчатые, а срединные - трубчатые пятизубчатые. Плод - семянка с хохолком. Корневище тонкое, цилиндрическое, узловатое, ползучее [5].
Растение нашло широкое применение в различных областях - медицина, декоратив-
ное растениеводство, кулинария (хлебопечение, пряноароматическое), пчеловодство, ветеринарная медицина. Надземная часть содержит 0,008-0,1% эфирного масла, дубильные вещества, фенолкарбоновые кислоты, кумарины, флавоноиды, тритерпеноиды, стероиды [6].
В корнях обнаружен инулин (30-40%), алкалоиды (0,063-0,075%), эфирное масло (до 3%), в листьях - флавоноиды, фенолкарбоно-вые кислоты, кумарины, каротин, аскорбиновая кислота (до 45 мг%), дубильные вещества, эфирное масло, британин и другие сескви-терпеновые лактоны [7, 8]. Растение применяется в официальной медицине Китая, Японии, Великобритании. В фармакопее КНР соцветия применяют как отхаркивающее и мочегонное средство [7, 9], в народной медицине -как кровоостанавливающее, противоглистное, болеутоляющее, противовоспалительное, про-тивокашлевое, седативное средство. Британин из травы обладает антипротозойной, антибактериальной и противогрибковой, а гайлярдин - цитотоксической активностью [10, 11], фла-воноиды - антиоксидантной активностью, тритерпеноид тараксастерил ацетат - гепато-протекторной активностью [12].
В нашей стране девясил британский не является официальным лекарственным растением, поэтому его биоресурсы изучены не в полной мере. Несмотря на довольно глубо-
кий количественный анализ действующих веществ девясила британского, их гистохимический анализ не проводился. Кроме того, до конца не изучены анатомо-морфологичес-кие особенности Inula britannica L. В связи с вышеизложенным целью исследования стал микроскопический анализ листьев, стеблей и семян, гистохимический анализ биологически активных веществ девясила британского, произрастающего на территории КБР.
Методы проведения работ. Объектом исследования стало свежее растительное сырье - корневища с корнями, листья, цветки девясила британского, произрастающего в фитоценозах г. Нальчика.
Идентификацию инулина и эфирных масел проводили на предварительно обесцвеченных от хлорофилла листьях (кипячение в щелочи и спирте) и свежих поперечных срезах корня, сделанных от руки бритвой, толщиной не более 0,5 мм. Для исследования использовали световой микроскоп Биомед С1 и цифровой фотоаппарат Canon (разрешение матрицы 8 Мпкс).
Для обнаружения активных веществ использовали общепринятые методики: реакция с реактивом Люголя на крахмал, реакция Молиша с тимолом и серной кислотой на инулин, реакция с хлоридом железа - на фе-нольные соединения; реакция с 5% раствором гидроксида натрия - на антраценпроиз-водные; реакция с суданом III на эфирные масла [13, 14].
Локализацию алкалоидов на поперечных срезах корня определяли путем окрашивания реактивом Марки (1 мл концентрированной серной кислоты + капля формалина); 3% водным раствором танина; пергидролем-серной кислотой [15, 16].
Морфологию железок и волосков на поверхности стеблей и цветков изучали на поперечных и продольных срезах, окрашенных метиленовым синим. Листья и стебли перед окрашиванием обесцвечивали [15].
Результаты исследования. При микроскопическом анализе девясила британского установлено, что клетки эпидермиса листа извилистые, а стебля - прямостенные. Листья имеют аномоцитный тип устьичного аппарата. Клетки эпидермы стеблей, листьев и цветков девясила британского образуют поверхностные выросты (трихомы), формирующие опушение растения. На поверхности стеблей и листьев выявлены простые и железистые
волоски, железки (рис. 1, 2). На эпидерме язычковых цветков обнаружены железистые волоски с многоклеточной ножкой и многоклеточной головкой (рис. 3).
Рисунок 1 - Трихомы на поверхности листа.
Окраска метиленовым синим. Х 2000: 1 - железистый волосок с многоклеточной ножкой и одноклеточной головкой; 2 - четырехкле-точная железка; 3 - простой многоклеточный однорядный конический волосок
Роль железистых трихом, которыми покрыта надземная часть растения, включая цветки, заключается в защите органов от перегрева в результате выделения летучих эфирных масел, химической и механической защите от насекомых и фитопатогенов, поддержании водного баланса, привлечении насекомых - опылителей [17-19].
Семена девясила британского имеют длину 0,85-1,11 мм и ширину 0,14-0,19 мм. Они линейно-продолговатые, продольно-ребристые с прямыми белыми прижатыми вверх волосками (рис. 4). Небольшие размеры и опушение семян являются характерными признаками, позволяющими дифференцировать Inula britannica L. от других видов девясила (например, от девясила германского), схожих по морфометрическим признакам и экологии.
Отрицательная реакция с реактивом Люголя свидетельствует об отсутствии крахмала в подземных органах растения. Инулин локализуется в паренхиме коры корней и корневищ (рис. 5).
Эфирные масла обнаружены в листьях, цветках, корневищах и корнях. В корневищах эфирные масла накапливаются в схизо-генных вместилищах, а в корнях - в схизо-генных вместилищах, сосудах ксилемы и в сердцевине, играющей роль запасающей паренхимы (рис. 6).
б)
Рисунок 2 - Трихомы на поверхности стебля.
Окр. метиленовым синим, Х 2000: а) поперечный срез, б) продольный срез: 1 - железистый волосок с многоклеточной однорядной ножкой и одноклеточной головкой, 2 - железка, 3 -простой многоклеточный волосок однорядный конический, 4 - жгучий волосок с многоклеточной подставкой, 5 - железистый волосок с одноклеточной ножкой и многоклеточной головкой
Фенольные соединения и антраценпроиз-водные локализованы в паренхиме коры корней и корневищ, а также в камбии и ксилеме (рис. 7, 8). Производные антрахинона обнаружены в камбии (красно-фиолетовое окрашивание), производные антрона и антранола - в коре и ксилеме (желтое окрашивание).
Рисунок 3 - Трихомы эпидермы язычкового цветка: 1 - железистые волоски с многоклеточной ножкой и многоклеточной головкой, 2 - пыльцевое зерно
а)
б)
Рисунок 4 - Семена девясила британского (а) и девясила германского (б). Х800
Рисунок 5 - Локализация инулина. Поперечный срез корня: 1 - коровая паренхима; 2 - флоэма; 3 - ксилема; 4 - сердцевина. Х800
а
Рисунок 6 - Локализация эфирных масел в корневище
Поперечный срез. Х800. Окраска Суданом III: 1 - коровая паренхима; 2 - схизогенные вместилища с эфирным маслом; 3 - флоэма; 4 - камбий; 5 - сосуды ксилемы; 6 - сердцевина
' . JPF
' vV I
• vi ,
%lt i Шт.'
Рисунок 7 - Локализация фенольных соединений на поперечном срезе корня, Х800: 1 - коровая паренхима; 2 - флоэма; 3 - ксилема; 4 - камбий
Различными методами окрашивания удалось обнаружить алкалоиды в сердцевине корня и сосудах ксилемы (рис. 9).
Рисунок 8 - Локализация антраценпроизводных
на поперечном срезе корня, Х800: 1 - коровая паренхима, 2 - камбий, 3 - первичная ксилема, 4 - вторичная ксилема, 5 - сердцевина
<> 1
б
Рисунок 9 - Алкалоиды: а) осаждение танином, б) окрашивание реактивом Марки, в) окрашивание серной кислотой и пергидролем: 1 - сердцевина, 2 - ксилема
а
в
Область применения результатов. Сельское хозяйство, растениеводство, биология.
Выводы. Таксономическими признаками девясила британского являются типы трихом на поверхности стеблей, листьев и цветков, мелкие семена с волосками. Трава, цветки, корневища и корни девясила британского богаты биологически активными веществами (эфирные масла, инулин, антраценпроизвод-ные, алкалоиды, фенольные вещества). Инулин накапливается в паренхиме коры корней и корневищ. Эфирными маслами богаты листья, цветки, корневища с корнями в период цветения и плодоношения (сентябрь-октябрь). Алкалоиды локализованы в сердцевине и сосудах ксилемы корня. Антраценпро-изводные и фенольные соединения накапли-
Литература
1. Галушко А.И. Флора Северного Кавказа. Определитель. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1980. Т.3. С. 175.
2. Kobayashi T., Song Q.H., Hong T., Kitamu-ra H., Cyong J. C. Preventative effects of the flowers of Inula britannica on autoimmune diabetes in C57BL / KsJ mice induced by multiple low doses of streptozotocin // Phytoth. Res. 2002. №16. P. 377-382.
3. Monograph on Inula britannica L. / A.L. Khan, S.A. Gilani, Y. Fujii, K.N. Watanabe. Tokyo, Japan: Mimatsu Corporation, 2GG8. P. 21.
4. ГубановИ.А., КиселеваК.В., НовиковВ.С., Тихомиров В.Н. Иллюстрированный определитель растений Средней России. Покрытосеменные (двудольные, раздельнолепестные). М.: Т-во научных изданий КМК, Ин-т технологических исследований, 2004. Т. 3. 520 с.
5. Флора Европейской части СССР / под ред. Н.Н. Цвелева. Покрытосеменные. Двудольные. (Сложноцветные за исключением подсемейства Цикориевые). СПб.: Наука, 1994. Т. 7. 317 с.
6. Растительные ресурсы СССР: цветковые растения, их химический состав, использование. Семейство Asteraceae (Compositae). СПб.: Наука, 1993. 352 с.
7. Шретер А.И., Валентинов Б.Г., Наумова Э.М. Природное сырье китайской медицины (в 3-х томах): справочник. М.: Тере-винф, 2004. Т. 1. 506 с.
ваются в коре, камбии и ксилеме. Данные о локализации биологически активных веществ в органах Inula britannica L. могут быть использованы при изучении влияния различных факторов окружающей среды (увлажнение, освещенность, тип почвы, фитоценотическое окружение, антропогенное загрязнение) на состояние ценопопуляций данного вида. Качественный состав действующих веществ девясила британского, произрастающего на территории КБР, свидетельствует о возможности его использования в качестве лекарственного сырья и требует изучения биологических и эксплуатационных запасов растения на территории нашей республики.
References
1. Galushko A.I. Flora Severnogo Kavkaza. Opredelitel. Rostov-na-Donu: Izd-vo Rostovs-kogo universiteta, 1980. T.3. S. 175.
2. Kobayashi T., Song Q.H., Hong T., Kita-mura H., Cyong J. C. Preventative effects of the flowers of Inula britannica on autoimmune diabetes in C57BL / KsJ mice induced by multiple low doses of streptozotocin // Phytoth. Res. 2002. №16. P. 377-382.
3. Monograph on Inula britannica L. / A.L. Khan, S.A. Gilani, Y. Fujii, K.N. Watanabe. Tokyo, Japan: Mimatsu Corporation, 2008. P. 21.
4. Gubanov I.A., Kiseleva K.V., Novikov V.S., Tikhomirov V.N. Illyustrirovannyj opredelitel rastenij Srednej Rossii. Pokrytosemennye dvu-dolnye razdelnolepestnye. M.: T-vo nauchnykh izdanij KMK. In-t tehnologicheskikh issledova-nij, 2004. T. 3. 520 s.
5. Flora Evropeyskoj chasti SSSR / pod red. N.N. Tsveleva. Pokrytosemennye. Dvudolnye. (Slozhnotsvetnye za isklyucheniem podse-mejstva Tsikorievye). SPb.: Nauka, 1994. T. 7. 317 s.
6. Rastitelnye resursy SSSR: tsvetkovye ras-teniya, ikh khimicheskij sostav, ispolzovanie. Semejstvo Asteraceae (Compositae). SPb.: Nauka, 1993. 352 s.
7. Shreter A.I., Valentinov B.G., Naumo-va E.M. Prirodnoe sire kitajskoj meditsiny (v 3-kh tomakh): Spravochnik. M.: Terevinf, 2004. T. 1. 506 s.
8. Лшарсю рослини: Енциклопедичний довщник / Вщп. ред. А.М. Гродзтсъкий. К.: Видавництво «Украшська Енциклопедiя» îm. М.П. Бажана, Украшський виробничо-комерцiйний центр «Олимп», 1992. 544 с.
9. Park E.J., Kim J. Cytotoxic sesquiterpene lactones from Inula Britannica // Planta Med, 1998. № 64. P. 752-754.
10. Горяев М.И., Шарипова Ф.С. Растения обладающие противоопухолевой активностью. Алма-Ата: АН КазССР, 1983. 173 с.
11. Никонов Г.К. Растения и рак // Вестник новых медицинских технологий. 2003. № 1-2. С. 109-111.
12. Махлаюк В.П. Лекарственные растения в народной медицине. М.: Изд-во «Нива России», 1992. 478 с.
13. Государственная Фармакопея СССР: Вып. 1. Общие методы анализа / МЗ СССР. -11-е изд., доп. М.: Медицина, 1987. 336 с.
14. Долгова А.А., Ладыгина Е.Я. Руководство к практическим занятиям по фармакогнозии. М.: Медицина, 1976. 256 с.
15. Прозина М.Н. Ботаническая микротехника. М.: Высшая школа, 1960. 206 с.
16. Пассет Б.В., Антипов М.А. Практикум по техническому анализу и контролю в производстве химико-фармацевтических препаратов и антибиотиков. М.: Медицина, 1981. 272 с.
17. Резанова Т.А., Сорокопудов В.Н., Колесников Д.А. Морфологическая классификация трихом Ribes americanum Mill. (Grossulariaceae) // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Естественные науки. 2010. № 9 (80). Вып. 11. С. 5-10.
18. Wagner G.J. Secretion Trichomes: More Than Just Hairs // Plant Physio. 1991. № 96. P. 675-679.
19. Machado S.R., Grigorio E.A., Guima-raes E. Ovary peltate trichomes of Zeheria man-tana (Begoniacea): developmental ultrastructure and secretion in relation to function // Ann. Bot. 2006. № 97. P. 357-369.
8. Likarski roslini. Enciklopedichnii dovid-nik / Vidp. red. A.M. Grodzinskii. K.: Vidav-nictvo «Ukrai'nska Enciklopediya» im. M.P. Ba-jana, Ukraïnskii virobnicho-komerciinii centr «Olimp», 1992. 544 s.
9. Park E.J., Kim J. Cytotoxic sesquiterpene lactones from Inula Britannica // Planta Med. 1998. № 64. P. 752-754.
10. Goryaev M.I., Sharipova F.C. Rasteniya, obladayuschie protivoopukholevoj aktivnostyu. Alma-Ata: AN KazSSR, 1983. 173 s.
11. Nikonov G.K. Rasteniya i rak // Vestnik novykh meditsinskikh tehnologij, 2003. № 1-2. S. 109-111.
12. Makhlayuk V.P. Lekarstvennie rasteniya v narodnoj meditsine. M.: Izd-vo «Niva Rossii», 1992. 478 s.
13. Gosudarstvennaya Farmakopeya SSSR. Vip. 1. Obschie metody analiza / MZ SSSR. 11-e izd., dop. M.: Meditsina, 1987. 336 s.
14. Dolgova A.A., Ladygina E. Ya. Ruko-vodstvo k prakticheskim zanyatiyam po farma-kognozii. M.: Meditsina, 1976. 256 s.
15. Prozina M.N. Botanicheskaya mikro-tekhnika. M.: Vysshaya shkola, 1960. 206 s.
16. Passet B.V., Antipov M.A. Praktikum po tehnicheskomu analizu i kontrolyu v proiz-vodstve khimiko-farmatsevticheskikh prepara-tov i antibiotikov. M.: Meditsina, 1981. 272 s.
17. Rezanova T.A., Sorokopudov V.N., Ko-lesnikov D.A. Morfologicheskaya klassifikatsiya trikhom Ribes americanum Mill. (Grossulariaceae) // Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Estestvennye nauki. 2010. № 9 (80). Vip. 11. S. 5-10.
18. Wagner G.J. Secretion Trichomes: More Than Just Hairs // Plant Physio. 1991. № 96. P. 675-679.
19. Machado S.R., Grigorio E.A., Guima-raes E. Ovary peltate trichomes of Zeheria man-tana (Begoniacea): developmental ultrastructure and secretion in relation to function // Ann. Bot. 2006. № 97. P. 357-369.
