CC BY
73
Вестник Томского государственного университета. Биология. 2014. № 3 (27). С. 101-114
УДК 581.192
А.А. Селиверстова, Л.Н. Зибарева, В.И. Еремина
Сибирский ботанический сад Томского государственного университета, г. Томск, Россия
Закономерности распространения экдистероидов в растениях секции Otites Otth рода Silene L.: хемотаксономический подход
Проведено сравнение различных систематик секции Otites Otth, описанных в отечественной и зарубежной литературе. Показано, что в настоящее время нет единого взгляда на классификацию видов как в отдельных секциях, так и в роде Silene L. в целом. Рассмотрена тенденция выделения секции Otites в род Otites Adans. Приведены результаты хематаксономического изучения некоторых видов секции Otites рода Silene L. Проанализирован экдистероидный профиль Silene colpophylla Wrigley, полученный с помощью методов ВЭЖХ и ВЭЖХ/МС. Выделены и идентифицированы мажорные экдистероиды вида (20-гидроксиэкдизон, полиподин В, экдизон, 2-дезоксиэкдизон, 2-дезокси-20-гидроксиэкдизон, интегристерон А). Выявлены основные закономерности распространения экдистероидов, характерные для некоторых видов секции Otites (Silene sendtneri Boiss., Silene roemeri Friv., Silene otites Wibel., Silene pseudotites Besser. ex Reichenb, Silene colpophylla.). Рассмотрена закономерность распределения различных 26-оксипроизводных экдистероидов в некоторых видах рода Silene. Показана возможность применения фитоэкдистероидов в качестве таксономических маркеров.
Ключевые слова: экдистероиды; хемосистематика; род Silene; Silene colpophylla; гвоздичные; Otites Otth.
Введение
Виды рода Silene L. (Caryophyllaceae) - смолевки - являются сверхконцентраторами биологически активных соединений (БАВ), таких как фенилпропа-ноиды, тритерпеновые сапонины, экдистероиды [1]. Смолевки используются в народной медицине и сельском хозяйстве, являются перспективными источниками БАВ для получения фитопрепаратов разнообразного физиологического действия [2]. Многие виды Silene успешно адаптируются к различным климатическим условиям с сохранением способности к биосинтезу БАВ [3].
Мнения разных авторов о количестве и составе секций крупнейшего рода Silene расходятся. В настоящее время род насчитывает, по некоторым оценкам, до 700 видов [4]. В состав рода одними авторами были внесены такие рода, какMelandrium Roehl [5], другими - Lychnis L., Cucubalus L. [4]. Главной
www.journal.tsu/biology
причиной разногласий по этому вопросу, по всей вероятности, являются естественный полиморфизм рода, наличие гибридов близкородственных видов, сложная система внутренней классификации, включающая неоднозначную систему подродов, секций и подсекций. Зачастую причиной такого внутреннего деления является отсутствие хотя бы одного признака, позволяющего с уверенностью провести границу между близкими секциями или родами.
Для решения возникших проблем систематики недостаточно применения только эколого-географических и анатомо-морфологических критериев, необходим комплексный подход, включающий наряду с указанными критериями и биохимические, молекулярно-генетические характеристики видов. В настоящее время исследователи часто привлекают хемосистематику при решении спорных вопросов о статусе некоторых видов. Такая потребность возникла при изучении многочисленного рода Silene, поскольку его систематика довольно сложная и нечеткая. В ряде работ доказана возможность применения анализа содержания вторичных метаболитов (флавоноидов, три-терпеновых сапонинов) [6, 7] для решения спорных вопросов в отношении статуса как отдельных видов, так и близкородственных секций, родов. Ранее на примере секции Sclerocalycinae рода Silene было показано, что экдистеро-иды могут быть использованы в качестве хемотаксономических маркеров [8].
В данной работе рассмотрена одна из наиболее спорных секций рода Silene - Otites Otth. Спорадическое распространение видов секции обусловливает образование полиморфных форм и гибридов между близкородственными видами. Это в значительной мере затрудняет и усложняет систематику рода Silene в целом.
Целью работы является хемотаксономическое изучение некоторых видов секции Otites рода Silene и сравнение их экдистероидного состава.
Материалы и методики исследования
В качестве объектов исследования использованы следующие виды Silene, культивируемые в Сибирском ботаническом саду: Silene colpophylla Wrigley, Silene sendtneri Boiss., Silene roemeri Friv., Silene otites Wibel., Silenepseudo-tites Besser. ex Reichenb.
S. colpophylla - эндемик, произрастающий в юго-восточной части Франции и на сопредельных территориях. Семена растений получены из ботанического сада Парижа (Muséum National d'Histoire Naturelle, France). Культивируются в Сибирском ботаническом саду ТГУ (г. Томск) с 2009 г. В условиях Западной Сибири ведет себя как двулетнее травянистое растение с прямостоящими стеблями. Высота надземной части 70-90 см.
S. sendtneri - эндемик восточной части Балканского полуострова. Семена растений получены из ботанического сада Галле (Botanischer Garten der Martin-Luther-Universitat Halle-Wittenberg, Germany). Культивируются в Сибирском ботаническом саду ТГУ (г. Томск) с 1994 г. В условиях Западной
Сибири ведет себя как многолетнее травянистое растение с прямостоящими стеблями. Высота надземной части 40-60 см.
S. roemeri - эндемик Балканских гор, произрастающий в центральной и северной части Италии. Семена растений получены из ботанического сада Берлина (Botanische Garten Berlin-Dahlem, Germany). Культивируются в Сибирском ботаническом саду с 1994 г. В условиях Западной Сибири ведет себя как многолетнее травянистое растение с прямостоящими стеблями. Высота надземной части 40-60 см.
S. otites - широко распространенный вид в центральной и восточной Европе. Семена растений получены из ботанического сада Берлина (Botanische Garten Berlin-Dahlem, Germany). Культивируются в Сибирском ботаническом саду с 1997 г. В условиях Западной Сибири ведет себя как двулетнее травянистое растение с прямостоящими стеблями. Высота надземной части 30-50 см.
S. pseudotites - вид, произрастающий в северной Италии и на северо-востоке Франции. Семена растений получены из ботанического сада Нан-си (Conservatoire and Jardin Botaniques de Nancy, France). Культивируются в Сибирском ботаническом саду с 1997 г. В условиях Западной Сибири ведет себя как двулетнее травянистое растение с прямостоящими стеблями. Высота надземной части 30-50 см.
Растения всех указанных видов проходят весь вегетативный цикл: на первом году жизни достигают виргинильной стадии развития, а на втором -генеративной. В конце второго года формируются полноценные семена. Цветение начинается во второй половине июня - начале июля и заканчивается в начале августа.
Извлечение экдистероидов из S. colpophylla, S. sendtneri, S. roemeri проводили исчерпывающей экстракцией измельченного воздушно-сухого сырья (масса 180,0; 24,5; 46,0 г соответственно) 70%-ным этанолом при нагревании до 55°С. Этанольный экстракт концентрировали под вакуумом при температуре 40°С вследствие лабильности стероидных соединений. Концентрированный остаток разбавляли водой в соотношении 1:5 и очищали от липофильных веществ однократной экстракцией н-гексаном. Экдистероиды из очищенного экстракта многократно извлекали н-бутанолом. Объединенные бутанольные фракции исследуемых видов концентрировали до смолоо-бразного состояния (масса 20,7; 3,6; 5,7 г соответственно).
Концентрированный остаток экстракта S. colpophylla растворяли в системе растворителей хлороформ - этанол (9:1). Далее хлороформно-этаноль-ную фракцию бутанольного экстракта (далее сумма экдистероидов) наносили на силикагель марки КСКГ (ХромАналит, Россия) с размером частиц 0,10-0,16 мм и подвергали многократному хроматографическому разделению на колонках. В качестве элюентов использовали системы растворителей: хлороформ - этанол с увеличением полярности от 15:1 до 1:1. Последние фракции были получены при промывании колонки 70%-ным этанолом.
Контроль полученных фракций осуществляли с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинках «Sorbfil UV 254» (Imid Ltd., Россия). Индивидуальные соединения перекристаллизовывали из системы растворителей этилацетат - этанол в соотношении 7:1 и 5:1.
Анализ с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) выполнен на жидкостном хроматографе «Agilent 1100» (Agilent Technology Inc., USA) с диодно-матричным детектором. Хроматографиче-ская колонка ZORBAX Eclipse XDB CS; 4,6^150 мм, размер зерна сорбента 5 мкм. Градиентное элюирование вели системой растворителей метанол -0,1% трифторуксусная кислота от 2 до 100% метанола; скорость элюирова-ния 0,8 мл/мин. Аналитическая длина волны Xmax = 254 нм для регистрации фитоэкдистероидов.
ВЭЖХ/МС анализ проводили на жидкостном хроматографе «Agilent 1200» (Agilent Technology Inc., USA) с диодно-матричным детектором и гибридным квадруполь-времяпролетным масс-спектрометром micrOTOF-Q (Bruker Daltonics, USA). Колонка: Zorbax SB-C1S; 2,1^250 мм. Элюент: 2% HCOOH-CH3OH (линейный градиент содержания ACN от 10 до 90% с 0-й до 20-й минуты). Скорость потока: 0,2 мл/мин. Рабочие параметры масс-детектирования: химическая ионизация и электростатическое распыление при атмосферном давлении (APCI pos. и API-ES); сканирование положительных и отрицательных ионов в диапазоне m/z = 100-3 000; поток газа-осушителя (азот): 4 л/мин, температура 220°С.
Данные об экдистероидном составе S. otites, S. рseudotites взяты из литературных источников [15, 17].
Результаты исследования и обсуждение
Секция Otites наиболее близка двум родственным секциям - Holopetalae Schischk. и Balcanosilene Sourkovâ, которые объединяют с секцией Otites в подрод Otites Peterm. [5, 9-13]. Все виды трех данных секций имеют одинаковое строение лепестка и очень близкое строение соцветий [14]. В табл. 1 приведены некоторые виды секции Otites согласно классификации, указанной авторами [5, 9-14].
Исследователи рода Silene неоднозначно проводят границу между секциями. Это хорошо видно на примере S. sibirica (L.) Pers., которую различные авторы относят как к секции Otites, так и к секции Holopetalae Schischk. ex Chowdhuri. Во «Flora Europaea» [5] этот вид отнесен к секции Otites, а в обзоре, представленном Д.Л. Белкиным [9], - к Holopetalae. Во «Флоре Восточной Европы» S. sibirica указана как O. sibirica (L.) Raf., в обзоре Г.А. Лазькова [14] - как S. holopetala Ledeb.
Интересна также тенденция, прослеживающаяся в современной литературе, по выделению секции Otites из рода Silene и присоединению ее к роду Otites Adans (ушанки). Из табл. 1 видно, что одни авторы признают как
Таблиц а 1 / Table 1
Систематика видов секции Otites Otth рода Silene и рода Otites Adans / Systematics of species of the section Otites Otth. genus Silene and genus Otites Adans
Flora Europaea, 1993 [5] Белкин Д.Л. (Горный Алтай), 2009 [9] / BelkinDL. (Altai Mountains) Флора Сибири, 1986 [10]/Flora of Siberia, 1986 [10] Флора Восточной Европы, 2004 [11] / Flora of Eastern Europe, 2004 [11] Лазьков Г.А., 1998,2003 [13, 14] / Laz'kov GA, 1998, 2003 [13, 14]
Silene sibirica (L.) Pers. S. sibirica (L.) Pers. (S. holopetala Bunge, Ciiciibaliis sibiricus L.) Вид внесен в секцию / In section Holopetalae Schischk. ex Chowdhuri S. sibirica (L.) Pers. (Ciiciibaliis sibiricus L.) O. sibirica (L.) Raf. (,S. sibirica (L.) Pers., (,S. polaris Kleopow, S. holopetala Lazkov) Вид внесен в секцию / In section Holopetalae (Schischk. ex Chowdhuri) Tzvel. S. holopetala Ledeb. (S. sibirica (L.) Pers., Ciiciibaliis sibiricus L., S. holopetala auct. non Bimge, включая (Including) O. holopetala (Bunge) Tzvel.) Вид внесен в секцию / In section Holopetalae Schischk. ex Chowdhuri
- - - O. sibirica Subsp. kleopovii Tzvel. Вид внесен в секцию / In section Holopetalae (Schischk. ex Chowdhuri) Tzvel. Подвид внесен в секцию / In section Holopetalae (Schischk. ex Chowdhuri) Tzvel. -
S. roemeri Friv. (Otites roemeri (Friv.) J. Holub) Вид внесен в секцию / In section Otites - - - S. roemeri Friv. Вид внесен в секцию / In section Capitellatae (Rohrb.) Schischk.
S. sendtneri Boiss. (0. sendtneri (Boiss.) J. Holub) Вид внесен в секцию / In section Otites - - - S. sendtneri Boiss. Вид внесен в секцию / In section Capitellatae (Rohrb.) Schischk.
о 'ji
Flora Europaea, 1993 [5] Белкин Д.JI. (Горный Алтай), 2009 [9] / BelkinDL. (Altai Mountains) Флора Сибири, 1986 [10]/Flora of Siberia, 1986 [10] Флора Восточной Европы, 2004 [11] / Flora of Eastern Europe, 2004 [11] Лазьков Г.А., 1998,2003 [13, 14] / Laz'kov GA, 1998, 2003 [13, 14]
S. ventricosa Adamovic (0. ventricosa (Adamovic) J. Holub) - - - -
S. borysthenica (Gruner) Walters (0. borysthenica (Grimer) Klokov); S. otites vat: borysthenica Gruner; S. рапчflora (Ehrh.) Pers.; S. ebrbtiana So6) S. borysthenica (Gruner) Walters О. borysthenica (Gruner) Klokov (S. otites (L.) Wib. var. borysthenica, S. borysthenica (Gruner) Chater et Walters, S. pan'iflora auct. non Pers., O. pan'iflora auct. non (Hörnern.) Raf.) S. borysthenica (Gruner) Walters
S. media (Litv.) Kleopow - 0. médius (Litv.) Klokov (S. otites. var. media Litv.) O. media (Litv.) Klokov. (S. otites (L.) Wib. var. media, S. media (Litv. ) Kleopow) -
S. hettinannii Claus (0. graniticola Klokov) (Включает (Including) 0. knmensis Kleopow) - - O. helhnannii (Claus) Klokov. (S. hellmannii Claus, О. graniticola Klokov, S. graniticola (Klokov) Sourkova) -
S. cyri Schischkin in Grossh. - - O. cyri (Schischk.) Grossh. (S. cvri Schischk. ) -
S. velebitica (Degen) Wrigley (S. otites vat: velebitica Degen; 0. velebitica (Degen) J. Holub) - - - -
S. wolgensis (Hörnern.) Otth in DC. (Включает (Including) 0. orae-sxvaschicae Klokov; " S. wolgensis (Willd.) Bess, ex Spreng. 0. wolgensis (Hörnern.) Grossh. (Viscago wolgensis Hörnern., S. wolgensis (Hörnern.) Otth) O. wolgensis (Hörnern.) Grossh. ( Viscago wolgensis Hörnern., Cuciibaliis wolgensis Willd., S. wolgensis (Hörnern.) Otth., S. effuse Otth, S. otites subsp. wolgensis (Hörnern.) Schmalh.) S. wolgensis (Hörnern.) Bess, ex Spreng.
Flora Europaea, 1993 [5] Белкин Д.JI. (Горный Алтай), 2009 [9] / BelkinDF. (Altai Mountains) Флора Сибири, 1986 [10]/Flora of Siberia, 1986 [10] Флора Восточной Европы, 2004 [11] / Flora of Eastern Europe, 2004 [11] Лазьков Г.А., 1998,2003 [13, 14] / Faz'kov GA, 1998, 2003 [13, 14]
S. baschkirorum Janisch. (Включает (Including) 0. polaris Kleopow) S. baschkirorum Janisch. 0. baschkirorum (Janisch.) Holub O. baschkirorum (Janisch) Holub (S.baschkironim Janisch., S. wolgensis auct. non (Hörnern.) Grossh.) S. baschkirorum Janisch.
S. otites Subsp. otites (L.) Wibel - - О. cuneifolia Raf. (Ciiciibaliis otites Г., S. pseudotites non Bess., S. wolsensis non (Hörnern.) Ottli) S. otites (L.) Wibel
S. otites Subsp. hungarica Wrigley - - - -
S. pseudotites Besser ex Reichenb - - - S. pseudotites Besser ex Reichenb
S. donetùca Kleopow (S. sillingeri Hendrych). - - О. doiietzica (Kleopow) Klokov (S. doiietzica Kleopow, S. densiflora auct. non D'Urv.) -
S. colpopliylla Wrigley - - - -
S. densiflora D'Urv. (0. dolicbocarpa Klokov) - - O. densiflora (D'Urv.) Grossh. (S. densiflora D'Urv., S. otites subsp. densiflora (D'Urv.) Aschers.et Graebn.) S. densiflora D'Urv.
S. exaltata Friv. (0. exaltata (Friv.) .T.Holub) - 0. exaltatus (Friv.) Holub (S. exaltata Friv.) - -
S. chersonensis (Zapal) Kleopow (Включает (Including) 0. moldavica Klokov) - - O. chersonensis (Zapal.) Klokov (,S. densiflora D'Urv. var. chersonensis Zapal., S. densiflora auct. non D'Urv., S. exaltata auct. non Friv., S. media (Fitv.) Klokov, S. exaltata auct. non (Friv.) Holub) -
о
Окончание табл. 1 / Table 1 (end)
Flora Europaea, 1993 [5] Белкин Д.JI. (Горный Алтай), 2009 [9] / BelkinDL. (Altai Mountains) Флора Сибири, 1986 [10]/Flora of Siberia, 1986 [10] Флора Восточной Европы, 2004 [11] / Flora of Eastern Europe, 2004 [11] Лазьков Г.А., 1998,2003 [13, 14] / Laz'kov GA, 1998, 2003 [13, 14]
- - 0. polaris (Kleopow) Holub (S. polaris Kleopow) O. polaris (Kleopow) Holub (S. polaris Kleopov, S. otites subsp. polaris, S. wolgensis auct. non (Hörnern.) Grossh.)
- - - О. maeotica Klokov (S. maeotica (Klokov) Czer.)
- - - O. orae-syvaschicae Klokov (S. orae-syvaschicae (Klokov) Czer., O. wolgensis auct. non (Hörnern.) Grossh.)
- - - О. moldavica Klokov (S. moldavica (Klok. ) Sourkova, S. chersonensis (Zapal) Kleopow)
- - - O. krymensis (Kleopow) Klokov (S. knmensis Kleopow)
- - - O. eugeniae (Kleopow) Klokov (S. eugeniae Kleopow, S. pseudotites non (Bess.) Klokov, S. donetzica auct. non Kleopow)
- - - O. dolichocarpa Klokov (S. dolichocarpa auct. nonD'Urv.)
- - - O. khpotovii Tzvel.
- - - O. artemisetorum Klokov (S. artemisetorum (Klokov) Czer., S. chersonensis (Zapal.) Kleopov subsp. littoralis Kleopow, S. chersonensis (Zapal) Kleopow)
Примечание: «—» в таблице указаны виды, не встречающиеся в указанных обзорах и флорах, в скобках даны виды смолевок и ушанок, приведенных в качестве синонимичных. / Note: «—» in the Table indicates the species not encountered in the given studies and floras; Silene and Otites Adans species listed as synonymous are presented within brackets.
синонимичные разные виды смолевок и расходятся во мнениях по поводу классификации указанной секции, в то время как другие [10-12] относят их к роду Otites. Так, S. borysthenica, S. sibirica и др. приводятся во «Flora Europaea» как смолевки, тогда как во «Флоре Сибири», а также во «Флоре Восточной Европы» эти же виды приведены как ушанки [5, 10, 11].
Достаточно часто встречаются расхождения и в выделении отдельных подвидов или внесении их в состав других видов смолевок. Во «Флоре Восточной Европы» O. sibirica subsp. Kleopovii Tzvel вынесен как отдельный подвид O. sibiricа, в то время как в других источниках он не упоминается. Во «Flora Europaea» S. chersonensis (Zapal) Kleopow включает O. moldavica Klotav, во «Флоре Восточной Европы» и обзоре H.H. Цвелева [12] O. moldavica Klotav отнесен к роду Otites как самостоятельный вид. То же самое можно заметить в отношении O. krymensis, O. рolaris, O. orae-syvaschicae. Еще одним интересным моментом является синонимичность отдельных видов смолевок и ушанок, приведенных в различных источниках. Так, S. par-viflora (Ehrh.) Pers. во «Flora Europaea» приведена как синоним вида S. borysthenica (Gruner) Walters и синоним вида O. borysthenica (Gruner) Klotav, в то время как во «Флоре Восточной Европы» S. parviflora (Ehrh.) Pers. указывается как самостоятельный вид, от которого первый отличается более мощным каудексом и стеблями с более многочисленными узлами, сильно удлиненными соцветиями и почти шаровидными коробочками [11].
Одним из распространенных способов хематаксономического изучения является определение соответствующих хематаксономических маркеров из числа вторичных метаболитов. Как показано ранее на примере секции Sclerocalycinae [8], фитоэкдистероиды информативны в качестве маркеров. Эта группа веществ имеет весьма широкое разнообразие химических структур, доказана их устойчивая внутривидовая и внутриродовая корреляция. Одновременно в одном виде может присутствовать до 30 различных экдистероидов и их производных (в S. otites - более 30) [15].
Проведенные хроматографические исследования позволили составить экдистероидный профиль вида S. colpophylla, в котором установлено методами УФ и масс-спектрометрии присутствие 14 экдистероидов. Сравнение со стандартами показало, что выделенными веществами являются: 20-ги-дроксиэкдизон, полиподин В, экдизон, 2-дезоксиэкдизон, 2-дезокси-20-гидроксиэкдизон, интегристерон А. Установка структур других выявленных соединений является следующим этапом исследования химического состава данного вида.
В табл. 2 приведены литературные и экспериментальные данные экди-стероидных профилей близкородственных видов секции Otites. Особый интерес представляет сравнительный анализ состава экдистероидов S. otites, S. colpophylla и S. pseudotites, поскольку последний вид является гибридом первых двух.
Полученные результаты свидетельствуют о сходстве составов мажорных компонентов экдистероидной суммы - S. otites, S. pseudotites, S. col-pophylla, S. sendtneri и S. roemeri. Основными мажорными соединениями являются: 20-гидроксиэкдизон, полиподин В, 2-дезоксиэкдизон, 2-дезокси-20-гидроксиэкдизон. Однако отсутствие экдизона в S. sendtneri и S. roemeri может быть положительным аргументом в пользу систематики Г.А. Лазькова. Из табл. 2 видно, что полиподин В отсутствует в S. otites, но синтезируются в S. pseudotites и S. colpophylla. Этот факт может свидетельствовать о наследовании признака от S. colpophylla. Сидистерон в S. pseudotites синтезируются, вероятно, благодаря материнскому виду S. otites, тогда как в S. col-pophylla этот экдистероид пока не обнаружен.
Т а б л и ц а 2 / T a b l e 2 Экдистероидные профили некоторых видов секции Otites Otth / Ecdysteroid profiles of some species of the section Otites Otth
Экдистероиды / Ecdysteroids S. otites Г151 S. pseudotites [171 S. colpophylla S. sendtneri [161 S. roemeri [171
20-гидроксиэкдизон / 20-hydroxyecdysone + + + + +
Полиподин В/ Polypodine B - + + + +
Экдизон / Ecdysone + + + - -
2-Дезоксиэкдизон / 2-deoxyecdysone + + + + +
2-Дезокси-20-гидроксиэкдизон / 2-deoxy-20-hydroxyecdysone + + + + +
Интегристерон А/ Integristerone A + - + - +
2-Дезокси-интегристерон А / 2-deoxyintegristerone A + + - - -
Сидистерон / Sidisterone + + - - -
2-Дезокси-20, 26-дигидроксиэкдизон / 2-deoxy-20,26-dihydroxyecdysone - + - - -
20,26-Дигидрокси-экдизон / 20,26-dihydroxyecdysone + - - - -
Примечание. Знаком «+» обозначены экдистероиды, обнаруженные в видах смолевок, «-» - экдистероиды, не обнаруженные в видах смолевок. /
Note: «+» marks ecdysteroids found in Silene species, «-» marks ecdysteroids not found in Silene species.
Биосинтез различных 26-оксипроизводных экдистероидов, как отмечено ранее, является характерной особенностью рода Silene [15, 17]. Поскольку в родственных видах S. otites и S. pseudotites обнаружены 26-оксипроизвод-
ные (20,26-дигидроксиэкдизон и 2-дезокси-20,26-дигидроксиэкдизон соответственно), то возможно в дальнейшем среди неидентифицированных минорных экдистероидов S. colpophylla удастся выявить 26-гидроксиэкди-стероиды.
Таким образом, показано, что фитоэкдистероиды можно использовать в качестве хемотаксономических маркеров для видов секции Otites рода Silene.
Заключение
Выполнено сравнение различных систематик секции Otites, существующих на данный момент в литературе. Проведено хемотаксономическое изучение некоторых видов рода Silene секции Otites: S. otites, S. pseudotites, S. colpophylla, S. sendtneri, S. roemeri. Проанализирован экдистероид-ный профиль Silene colpophylla. Обнаружено 14 различных экдистероидов, 6 из них (20-гидроксиэкдизон, полиподин В, экдизон, 2-дезоксиэкдизон, 2-дезокси-20-гидроксиэкдизон, интегристерон А) идентифицированы. Выявлены закономерности распространения экдистероидов, характерные для секции Otites. Сходство состава мажорных экдистероидных компонентов S. otites, S. pseudotites, S. œlpophylla подтверждает близкородственное положение данных видов.
Литература
1. Zibareva L., Volodin V., Saatov Z., Savchenko T., Whiting P., Lafont R., Dinan L. Distribu-
tion of phytoecdysteroids in the Caryophyllaceae // Phytochemistry. 2004. Vol. 64, № 2. P. 499-517.
2. Дармограй В.Н., Серова Т.Г. Фитохимическое изучение растений рода Oberna Adans.
семейства Caryophyllaceae Juss. // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 5. С. 111.
3. Зибарева Л.Н., Лафон Р., Дайнен Л. Влияние экологических условий Зап. Сибири на
аккумулирование экдистероидов в растениях, интродуцированных из ботанических садов Западной Европы // Актуальные проблемы экологии и природопользования Сибири в глобальном контексте. Томск, 2007. С. 132-135.
4. Greuter W. Silene (Caryophyllaceae) in Greece: a subgeneric and sectional classification //
Taxon. 1995. Vol. 44. P. 543-581.
5. Tutin T.G., Heywood V.H., Burges N.A., Valentine D.H., Walters S.M., Webb D. A. Flora Eu-
ropaea. United Kingdom : Cambridge University Press, 1993. Ed 2. Vol. 1. 629 p.
6. Высочина Г.И. Фенольные соединения в систематике и филогении семейства гречиш-
ных. Новосибирск : Наука, 2004. 204 с.
7. Шадрин Д.М., Пылина Я.И., Родионов А.В., Володина С.О., Ткаченко К.Г., Володин В.В.
Закономерности распространения сапонинов и экдистероидов в растениях: хемотак-сономический и молекулярно-генетические подходы // Известия Самарского научного центра РАН. 2010. Т. 12, № 1 (3). С. 857-862.
8. Zibareva L., Yeriomina V.I., Munkhjargal N., Girault J.-P., Dinan L., Lafont R. The Phytoec-
dysteroid Profiles of 7 Species of Silene (Caryophyllaceae) // Archives of insect biochemistry and physiology. 2009. Vol. 72, № 4. P. 234-248.
9. Белкин Д.Л. Род Silene L. (смолевка) в Алтайской горной стране // Turczaninowia. 2009.
Т. 12, № 3-4. С. 5-16.
10. Флора Сибири / под ред. Л. И. Малышевой, Г. А. Пешкова. Новосибирск : Наука, Сибирское отделение, 1993. Т. 6. 310 с.
11. Флора Восточной Европы / Под ред. Н.Н. Цвелева. М. ; СПб. : Т-во науч. изд. КМК, 2004. Т. XI. 536 с.
12. ЦвелевН.Н. О родах трибы смолевковых (Caryophyllaceae) в восточной Европе // Новости систематики высших растений. 2001. Т. 33. С. 90-113.
13. Зибарева Л.Н., Еремина В.И., Иванова Н.А., Лазьков Г.А. Распределение фитоэкди-стероидов в трибе Sileneae Dumort. (Caryophyllaceae Juss.) // Растительные ресурсы. 2003. Т. 39, вып. 3. С. 45-53.
14. Лазьков Г.А. Обзор секции Holopetalae рода Silene (Caryopyllaceae) // Ботанический журнал. 1998. Т. 83, № 5. С. 89-95.
15. BathoriM., Girault J.-P., KalaszH., Mathe I., Dinan L.N., LafontR. Complex phytoecdys-teroid cocktail of Silene otites (Caryophyllaceae) // Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 1999. Vol. 41. P. 1-8.
16. Meng J., Whiting P., Zibareva L., Bertho G., Girault J.-P., Lafont R., Dinan L. Identification and quantitative analysis of the phytoecdysteroids in Silene species (Caryophyllaceae) by high performance liquid chromatography. Novel ecdysteroids from Silene pseudotites // J. Chromatography. 2001. Vol. 935. P. 309-319.
17. Zibareva L. Distribution and levels of phytoecdysteroids in plants of genus Silene during development // Archives of insect biochemistry and physiology. 2000. Vol. 43. P. 1-8.
Авторский коллектив:
Селиверстова Анна Александровна - сотрудник лаборатории фотохимии Сибирского ботанического сада Томского государственного университета (г. Томск, Россия). E-mail: [email protected]
Зибарева Лариса Николаевна - д-р хим. наук, профессор, зав. лабораторией фитохимии Сибирского ботанического сада Томского государственного университета (г. Томск, Россия). E-mail: zibareva. [email protected]
Еремина Валентина Ивановна - учебный мастер лаборатории фотохимии Сибирского ботанического сада Томского государственного университета (г. Томск, Россия).
Поступила 16.08.2013 г.; повторно 20.06.2014 г.; принята 17.07.2014 г. Tomsk State University Journal of Biology. 2014. № 3 (27). Р. 101-114
Anna A. Seliverstova, *Larisa N. Zibareva, Valentina I. Eremina
Laboratory of Photochemistry, Siberian Botanical Garden of Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation. E-mail: [email protected]
Patterns of phytoecdysteroids distribution in the plants of the section Otites Otth genus Silene L.: chemotaxonomic approach
Species of the genus Silene L. (Caryophyllaceae) contain a big quantity of biologically active substances such as phenylpropanoids, triterpene saponins and phytoecdysteroids. Many Silene species have successfully adapted to different climatic conditions while maintaining the ability to biosynthesis of biologically active substances. But classification of the genus is an enough challenging task for today. To
www.journal.tsu/biology
resolve problems of systematization, authors recommend applying not only ecology-geographical and anatomy-morphological criteria, but also a complex biochemical approach. The purpose of this work is chemotaxonomic studying of some species of sections Otites Otth of genus Silene and their composition of ecdysteroids.
We conducted a chemotaxonomic study of some species of the genus Silene and compared different systematics of Otites Otth section described in national and international literature. It is shown that there is currently no single view of classification of species, both in individual sections and in genus. We considered the tendency of section Otites separation in the genus Otites Adans and isolated and studied the phytoecdysteroids Silene colpophylla Wrigley, Silene sendtneri Boiss. and Silene roemeri Friv. The given results testify a similar composition of major components of the sum of ecdysteroids - Silene otites Wibel., S. pseudotites Besser. ex Reichenb., S. colpophylla, S. sendtneri и S. roemeri. These species are introduced into Siberian Botanical Garden of Tomsk State University. Plants of all specified species go through the whole vegetative cycle and reach the generative stage on the second year of life. At the end of the second year, viable seeds are formed. Flowering begins in the second half of June - the beginning of July and comes to an end in the beginning of August. We analyzed the ecdysteroid profile of S. colpophylla by HPLC and HPLC/MS methods. It is revealed that the given species synthesizes 14 ecdysteroids. Six ecdysteroids of the species were identified: 20-hydroxyecdysone, polypodine B, ecdysone, 2-deoxy-20-hydroxyecdysone, 2-deoxyecdysone and integristerone A. We detected the basic patterns of ecdysteroids distribution characteristic of some species (S. sendtneri, S. roemeri, S. оtitis, S. рseudotites, S. colpophylla) of the section and analyzed the occurrence of different 26-oxyderivative ecdysteroids in some species of the genus Silene. The possibility of using ecdysteroids as chemotaxonomic markers was shown for section Otites.
The article contains 2 tables, 17 ref.
Keywords: ecdysteroids; chemosystematics; Silene L.; Silene colpophylla Wrigley; Caryophyllaceae; Otites Otth.
References
1. Zibareva L, Volodin V, Saatov Z, Savchenko T, Whiting P, Lafont R, Dinan L. Distribution of
phytoecdysteroids in the Caryophyllaceae. Phytochemistry. 2004;64(2):499-517.
2. Darmogray VN, Serova TG. Fitokhimicheskoe izuchenie rasteniy roda Oberna Adans.
semeystva Caryophyllaceae Juss. [Phytochemical study of plants of the genus Oberna Adans. of the family Caryophyllaceae Juss.] Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2004;5:111. In Russian
3. Zibareva LN, Lafont R, Dinan L. Vliyanie ekologicheskikh usloviy Zap. Sibiri na akkumulirovanie ekdisteroidov v rasteniyakh, introdutsirovannykh iz botanicheskikh sadov Zapadnoy Evropy [Influence of Western Siberia ecological conditions on ecdysteroid accumulation in plants introduced from botanical gardens of Western Europe]. Aktual'nye problemy ekologii iprirodopol'zovaniya Sibiri v global'nom kontekste [In: Contemporary problems of ecology and nature management in a global context]. Tomsk: Tomsk Polytechnic University Publushung House; 2007. p. 132-135. In Russian
4. Greuter W. Silene (Caryophyllaceae) in Greece: a subgeneric and sectional classification.
Taxon. 1995;44:543-581.
5. Flora Europaea. Tutin TG, Heywood VH, Burges NA, Valentine DH, Walters SM, Webb DA,
editors. 2nd ed. United Kingdom: Cambridge University Press; 1993. Vol. 1. 629 p.
6. Vysochina GI. Fenol'nye soedineniya v sistematike i filogenii semeystva grechishnykh
[Phenolic compounds in systematics and phylogeny of the family Polygonaceae]. Novosibirsk: Nauka, Siberian branch Publishing House; 2004. 204. In Russian
7. Shadrin DM, Pylina Yal, Rodionov AV, Volodina SO, Tkachenko KG, Volodin VV. Regularities of saponins and ecdysteroids distribution in plants: chemotaxonomaal and molecular phylogenic approaches. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN. 2010;12(1(3)):857-862. In Russian
8. Zibareva L, Eremina VI, Munkhjargal N, Girault J-P, Dinan L, Lafont R. The Phytoecdysteroid
Profiles of 7 Species of Silene (Caryophyllaceae). Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 2009;72(4):234-248. doi: 1002/arch.20331
9. Belkin DL. Genus Silene L. in Altai mountain country. Turczaninowia. 2009;12(3-4):5-16.
In Russian
10. Flora Sibiri [Flora of Siberia]. Vol. 6. Malysheva LI, Peshkova GA, editors. Novosibirsk: Nauka, Siberian branch Publishing House; 1993. 310 p. In Russian
11. Flora Vostochnoy Evropy [Flora of Eastern Europe]. Vol. XI. Tsvelev NN, editor. Moscow; Saint-Petersburg: Publishing House KMK, 2004. 536 p. In Russian
12. Tsvelev NN. O rodakh triby smolevkovykh (Caryophyllaceae) v vostochnoy Evrope [On the genera of the tribe Sileneae (Caryophyllaceae) in Eastern Europe]. Novosti sistematiki vysshikh rasteniy. 2001;33:90-113. In Russian
13. Zibareva LN, Eremina VI, Ivanova NA, Laz'kov GA. Distribution of phytoecdysteroids in the tribe Sileneae Dumort. the family Caryophyllaceae. Rastitel'nye resursy. 2003;39(3):45-54. In Russian
14. Laz'kov GA. Obzor sektsii Holopetalae roda Silene (Caryopyllaceae) [Overview of the section Holopetalae of the genus Silene (Caryopyllaceae)]. Botanicheskiy zhurnal. 1998;83(5):89-95. In Russian
15. Bathori M, Girault J.-P, Kalasz H, Mathe I, Dinan LN, Lafont R. Complex phytoecdysteroid cocktail of Silene otites (Caryophyllaceae). Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 1999;41:1-8. doi: 10.1002/(SICI)1520-6327a999)41:1<1::AID-ARCH2>3.0.CQ;2-R
16. Meng J, Whiting P, Zibareva L, Bertho G, Girault J.-P, Lafont R, Dinan L. Identification and quantitative analysis of the phytoecdysteroids in Silene species (Caryophyllaceae) by high performance liquid chromatography. Novel ecdysteroids from Silene pseudotites. Chroma-tography. 2001;935:309-319. doi: 10.1016/S0021-9673(01)00893-7
17. Zibareva L. Distribution and levels of phytoecdysteroids in plants of genus Silene during development. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 2000;43:1-8. doi: 10.1002/ (SICI)1520-6327(200001)43:1<1::AID-ARCH1>3.0.CQ;2-D
Received 16 August 2013; Revised 20 June 2014; Accepted 17 July 2014.
Seliverstova AA, Zibareva LN, Eremina VI. Patterns of phytoecdysteroids distribution in the plants of the section Otites Otth genus Silene L.: chemotaxonomic approach. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2014;3(27):101-114. In Russian, English Summary.
