Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Бадулина А.А. 1 Зибарева Л.Н. 1

---

1 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет», Сибирский ботанический сад

Представители рода Silene L. являются ценными источниками биологически активных веществ, таких как экдистероиды и флавоноиды, которые могут служить хемотаксономическими маркерами при решении проблем систематики полиморфного рода Silene. В настоящее время нет единого взгляда на классификацию видов как в отдельных секциях, так и в роде Silene в целом. В данной работе рассмотрена тенденция выделения секции Otites Otth (род Silene) в род Otites Adans. Приведены результаты хемотаксономического изучения некоторых видов секции Otites рода Silene. Изучены экдистероидные профили типового вида секции Otites - Silene otites и подвида S. otites ssp. hungarica, интродуцированных в Западной Сибири. В результате детального изучения экдистероидных профилей восьми видов и одного подвида Silene в подобранных хроматографических системах идентифицированы мажорные компоненты: 20-гидроксиэкдизон, 2-дезоксиэкдизон и экдизон.

Статья в формате PDF

482 KB

20-гидроксиэкдизон

Caryophyllaceae

Otites

Silene

хемосистематика

экдистероиды

1. Высочина Г.И. Фенольные соединения в систематике и филогении семейства гречишных. – Нск : Наука, 2004. – 240 с.

2. Дармограй В.Н. Фармакогностическое изучение некоторых видов семейства гвоздичных и перспективы использования их в медицинской практике : дис. в виде доклада … д-ра фармац. наук: 15.00.02. – Рязань, 1996. – 92 с.

3. Лазьков Г.А. Обзор секции Holopetalae рода Silene (Caryopyllaceae) // Ботанический журнал. – 1998. – Т. 83, № 5. – С. 89–95.

4. Флора Восточной Европы / под ред. Н.Н. Цвелева. – СПб., 2004. – Т. XI. – С. 233–256.

5. Флора Сибири / под ред. Л.И. Малышевой, Г.А. Пешковой. - Новосибирск, 1993. – Т. 6. – С. 62–71.

6. Цвелев Н.Н. О родах трибы смолевковых (Caryophyllaceae) в Восточной Европе // Новости систематики высших растений. - 2001. - Т. 33. - С. 90–113.

7. Flora Europaea / Tutin T. G. et al. Ed 2. // Cambridge at the University press. – 1993. – Vol. 1. – P. 191–219.

8. Greuter W. Silene (Caryophyllaceae) in Greece: a subgeneric and sectional classification // Taxon. – 1995. – Vol. 44. – P. 543 – 581.

9. Zibareva L. The phytoecdysteroid profiles of 7 species of Silene (Caryophyllaceae) / L. Zibareva, V.I. Yeriomina, N. Munkhjargal, J.-P. Girault, L. Dinan, R. Lafont // Archives of insect biochemistry and physiology. – 2009. – V. 72. – № 4. – P. 234–248.

Род Silene является одним из многочисленных родов мировой флоры. По данным Greuter [8], в нем насчитывается более 700 видов. Классификация рода довольно сложна - некоторые исследователи включают в него роды Lychnis, Gastrolychnis, Otites, Melandrium, Cucubalus, Heliosperma, Pleconax [7; 8]. Ряд секций другие авторы выделяют в самостоятельные роды (Oberna Adans., Otites Adans.) [4-6]. Главной 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. Вероятно, хемотаксономическое изучение этого рода будет способствовать выяснению целого ряда спорных вопросов о филогенетическом статусе некоторых видов.

Современная классификация рода Silene основана преимущественно на морфологических признаках растений. Для решения возникших проблем систематики необходим комплексный подход, включающий и биохимические, молекулярно-генетические характеристики видов. При решении спорных вопросов о статусе некоторых видов исследователи часто привлекают данные о химическом составе растений. Изучение состава и содержания некоторых групп вторичных метаболитов, таких как флавоноиды, тритерпеновые сапонины и экдистероиды, дает возможность проведения хемотаксономических исследований близкородственных видов, секций и родов. Ранее было показано, что флавоноиды семейства Гречишных [1] и экдистероиды видов секции Sclerocalycinaе рода Silene могут быть использованы в качестве хемотаксономических маркеров растений [9].

В данной работе рассмотрена одна из наиболее спорных секций рода Silene – Otites Otth, виды которой ряд авторов выделяют в род Otites. Секция Otites близка к двум родственным секциям Holopetalae Schischk. и Balcanosilene Šourková, объединяемых некоторыми авторами совместно с секцией Otites в подрод Otites Peterm. [3]. Все виды трех данных секций имеют сходное строение лепестков и очень близкое строение соцветий [3]. Исследователи рода неоднозначно определяют границы секции. Так, во Flora Europaea [7] в указанную секцию выключены 18 видов и несколько подвидов, включая S. borysthenica, S. sibirica. Эти же виды во флоре Сибири [5] и во флоре Восточной Европы [4] внесены в род Otites Adans (ушанки).

Достаточно часто встречаются расхождения и в выделении отдельных подвидов или отнесении их к другим видам смолевок. Так, типовой вид секции Otites S. otites., по разным данным, насчитывает от одного до четырех подвидов, включая эндемик Центральной и Восточной Европы S. otites ssp. hungarica [7].

Целью работы является изучение состава фитоэкдистероидов некоторых видов секции Otites рода Silene, интродуцированных в Томскую область.

Материалы и методики исследования

В секцию Otites включены преимущественно многолетние и двулетние растения с высотой надземной части от 30 до 200 см [7]. Ареал исследуемых видов включает юго-восточную часть Западной Европы и юг европейской части России. В качестве объектов исследования выбраны 8 видов и 1 подвид Silene секции Otites Otth: Silene colpophylla Wrigley, S. sendtneri Boiss., S. roemeri Friv., S. otites Wibel., S. pseudotites Besser. ex Reichenb., S. otites ssp. hungarica Wrigley, S. baschkirorum Janisch., S. exaltata Friv., S. borysthenica (Gruner) Walters. Растения выращивали на территории Сибирского ботанического сада в условиях Западной Сибири из семян, полученных из различных ботанических садов мира: Muséum National dHistoire Naturell, Франция (Silene colpophylla); Martin-Luther-University, Германия (S. sendtneri); Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem, Германия (S. roemeri, S. otitis, S. pseudotites и S. otites ssp. hungarica), Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Россия (S. baschkirorum, S. exaltata и S. borysthenica). Для анализа использовали надземные части растений, высушенные воздушно-сухим способом.

Для получения суммы экдистероидов и флавоноидов готовили 70%-ные этанольные экстракты, которые в дальнейшем фракционировали и очищали от полисахаридов. Экстрагент удаляли при помощи вакуумного ротационного испарителя. Исследование проводили методами ТСХ, ВЭЖХ и УФ-спектроскопии.

Качественный анализ образцов осуществляли методом тонкослойной хроматографии на пластинках марки Sorbfil UV 254. Для хроматографического разделения использовали систему растворителей хлороформ-этанол 4:1 (v:v). Биологически активные вещества выявляли в ультрафиолетовом свете (λ=254 нм) сравнением Rf на фоне эталонов. В качестве проявителя применяли ванилин-серный реактив с добавлением концентрированной серной кислоты. Для проявления пятен обработанные пластинки нагревали до температуры 110 °С. Порог чувствительности метода составляет 60 мкг.

Условия ВЭЖХ-анализа: хроматографическая колонка Perfect Sil Target ODS–3; 4,6*250 мм, размер зерна сорбента 5 мкм, элюирование смесью ацетонитрила и изопропилового спирта (3:2, v/v) в градиенте 0,1%-ной трифторуксусной кислоты от 15 до 35%. Скорость элюирования 1 мл/мин. Аналитическая длина волны λ_max = 254 нм для регистрации фитоэкдистероидов и λ_max = 272 нм для флавоноидов, время анализа от 40 до 70 мин. Анализ выполнен на жидкостном хроматографе Shimadzu LC20 (Япония) с диодноматричным детектором. УФ-анализ элюатов при препаративном разделении в тонком слое проводили на спектрофотометре UV-1800 (Shimadzu, Япония) в диапазоне длин волн от 200 до 500 нм в кюветах с толщиной слоя 1 см.

Результаты эксперимента и их обсуждение

Одним из распространенных способов хематаксономического изучения является изучение состава вторичных метаболитов близкородственных видов. В настоящей работе большей частью исследовали профиль экдистероидов интродуцированных растений. Кроме того, выделены комплексы флавоноидов из экстрактов надземной части видов S. sendtneri, S. roemeri и S. colpophylla.

Предварительные исследования флавоноидного состава S. colpophylla методами ИК- и УФ-спектроскопии (рис. 1) показали присутствие С-гликозилированных флавонов с апигениновым остовом.

Рис. 1. А. ИК-спектр мажорного флавоноида, выделенного из S. Colpophylla.

Б. Спектр сравнения 8-α-l-арабинозил-5,7-дигидрокси-6-β-d-глюкопиранозилфлавона.

В. УФ-спектр мажорного флавоноида, выделенного из S. Colpophylla.

Уширенная полоса поглощения в области 3400 см-1 соответствует гидроксильным группам, полосы 1500, 1580 (сопряжение ароматического кольца с ненасыщенной группировкой), 1450 см-1 – ароматическому кольцу, деформационные колебания ароматического кольца проявляются в области 845–700 см-1. Характерная для флавоноидов полоса в области 1650 см-1 соответствует карбонильной группе γ-пирона.

Присутствие С-гликозилированных флавонов характерно для смолевок. Так, в литературе имеются данные о наличии как моно-, так и дигликозилированных флавонов в видах Silene [2]. Наиболее распространенными флавонами являются виценин, изовиценин, витексин, изовитексин, аврозид, изоаврозид, ориентин и изоориентин. Реже встречаются дигликозилированные флавоны с пентозным и гексозным углеводными остатками - шафтозид и изошафтозид.

Проведенные исследования флавоноидных профилей методами УФ-спектроскопии и ОФ-ВЭЖХ свидетельствовали о наличии двух мажорных флавоноидов во всех видах секции. Данные соединения имеют сходные УФ-спектры (271 и 336 нм, 272 и 334 нм) и идентичные времена удерживания (13,6 мин и 15,7 мин).

Особое внимание при изучении секции заслуживают экдистероидные и флавоноидные профили состава S. borysthenica. Наряду с такими видами, как S. exaltata, S. cyri Schischkin in Grossh. и S. wolgensis (Hornem.) Otth in DC. некоторые авторы [4-6] предлагают выделить этот вид в род Otites Adans. Однако имеющиеся в литературе [2] и полученные экспериментальные данные свидетельствуют о сходстве флавоноидного состава этих видов с другими представителями рода Silene, что наряду со сходством экдистероидного состава является дополнительным аргументом в пользу отнесения S. borysthenica к смолевкам.

Многие виды смолевок признаны сверхконцентраторами экдистероидов и рекомендованы в качестве источников их получения [9]. При исследовании экстрактов надземных частей растений, интродуцированных на территории Сибирского ботанического сада, установлено, что изучаемые виды могут служить источниками фитоэкдистероидов. Семь из исследованных видов содержат более 1% 20-гидроксиэкдизона. Исключение составляют S. exaltata, S. borystenica. В результате детального изучения экдистероидных профилей данных видов идентифицированы мажорные компоненты: 20-гидроксиэкдизон, 2-дезоксиэкдизон и экдизон. На рисунке 2 представлена хроматограмма бутанольного экстракта нового источника экдистероидов S. colpophylla.

Рис.2. Экдистероидный профиль S. colpophylla. 20Е – 20-гидроксиэкдизон, Е – экдизон, 2dE – 2-дезоксиэкдизон

Немаловажным с точки зрения хемосистематики является сравнительное изучение экдистероидых профилей полиморфных видов с неоднозначно выраженными подвидами. Примером может служить изучение S. otites и S. otites ssp. hungarica. Вопрос о количестве подвидов для S. otitis до сих пор остается открытым. Полученные данные свидетельствуют о достаточно близком экдистероидном составе данных растений и совпадают по составу мажорных компонентов (рисунок 3), однако профили S. otites ssp. hungarica и S. otites имеют ряд существенных отличий. В полярной части профилей в S. otites ssp. hungarica не обнаружен пик экдистероида (tR=15,3 мин), который присутствует в экстракте S. otites. Напротив, в S. Otitis, в отличие от S. otites ssp. Hungarica, не обнаружен полиподин В (tR=19,2 мин). Существенные отличия наблюдаются в среднеполярной части экдистероидного профиля, между 20-гидроксиэкдизоном и экдизоном. В этой части у S. otites ssp. hungarica практически нет пиков экдистероидов (один пик tR=28,5 мин), тогда как в S. otitis в этой области наблюдаются 4 экдистероидных пика. В неполярной части экстракты имеют схожий состав, однако в области от 35 до 40 мин в S. otites ssp. hungarica также не обнаружены пики экдистероидов, которые присутствуют в S. otites (3 экдистероида).

Следует отметить, что доминирующие экдистероиды в данных видах также различны: в S. otites содержание 20Е превышает 2dE в 3,6 раза, в то время как в S. otites ssp. hungarica мажорным экдистероидом является 2-дезоксиэкдизон, содержание которого в 1,3 раза больше 20Е. Поскольку в составе экдистероидов данного вида и подвида имеются как общие, характерные для рода и секции стероиды, так и специфичные маркеры, то это подтверждает статус подвида S. otites ssp. hungarica.

Рис.3. Экдистероидные профили S. otites и S. otites ssp. hungarica. 20E: 20-гидроксиэкдизон, 2dE: 2- дезоксиэкдизон.

Таким образом, изучен химический состав основных экдистероидов видов секции Otites. Показано, что они синтезируют одинаковые мажорные компоненты: 20-гидроксиэкдизон, 2-дезоксиэкдизон и экдизон. На основе флавоноидных профилей установлено присутствие С-гликозилированных флавонов с апигениновым остовом и сходство этих видов.

Интродуцированные виды S. colpophylla, S. sendtneri, S. roemeri, S.otites, S. pseudotites, S. otites ssp. hungarica, S. baschkirorum - рекомендованы в качестве богатых источников БАВ.

Рецензенты:

Астафурова Т.П., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой агрономии, Томский государственный университет, Биологический институт, г. Томск.

Ревушкин А.С., д.б.н., профессор, заведующий кафедрой ботаники, Томский государственный университет, Биологический институт, г. Томск.

Библиографическая ссылка