Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние эколого-географических факторов на накопление биологически активных веществ в Papaver nudicaule L. и Papaver rubro-aurantiacum Fisher ex R.Sweet

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Влияние эколого-географических факторов на накопление биологически активных веществ в Papaver nudicaule L. и Papaver rubro-aurantiacum Fisher ex R.Sweet"

На правах рукописи

БАБЫКИНА АНАСТАСИЯ МИХАИЛОВНА

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НАКОПЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В PAP AVER NUDICAULE L. И PAPAYER RUBRO-AYRANTIACUMFISHER EX R. SWEET (ЗАПАДНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)

03.02.08 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 2 СЛДР 2012

005013963

Улан-Удэ-2012

005013963

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Анцупова Татьяна Петровна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, Институт общей и экспериментальной

биологии СО РАН Кашин Владимир Капсимович

кандидат биологических наук, доцент, Бурятский

государственный университет Жигжитжапова Светлана Васильевна

Ведущая организация: Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова

Защита состоится 27 марта 2012 г. в 9 час. 30 мин. на заседании Диссертационного совета Д 212.022.03 при Бурятском государственном университете по адресу: 670000. г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, конференц-зал. Факс: (3012) 2105В8, e-mail: d21202203@.mai1.ru; anastasua 12 84@mail.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского государственного университета и на сайте БГУ www.bsu.ru.

Автореферат разослан «24» февраля 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Шорноева Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Забайкалье имеет свою богатую лекарственную флору, в ряде случаев не повторяющуюся в других районах страны. Поэтому изучение растительных ресурсов Сибири и связанный с этим поиск новых лекарственных растений остаются в настоящее время основными задачами биоцогической и фармацевтической науки. Чтобы решать эти задачи, необходимо, в частности, изучение вопросов о взаимодействии растительного организма с условиями внешней среды, в том числе - изучение накопления биологически активных веществ в зависимости от некоторых эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов.

Лекарственные растения давно привлекают внимание многих ученых. И хотя новейшие препараты, выпускаемые химико-фармацевтической промышленностью, бывают очень эффективны, лекарственные растения по-прежнему пользуются доверием пациентов. И это вполне оправдано, т.к. терапевтическая ценность многих растений очень высока. В частности, мак (Papaver L.) широко используется в народной и тибетской медицине. Надземная часть и цветки мака используются в тибетской медицине при воспалении легких, плевритах и диспепсии у детей (Варлаков, 1963), а также как ранозаживляющее, снотворное и при диарее (Минаева, 1991), в Монголии - в качестве жаропонижающего и анестезирующего средства (Хайдав, Меньшикова, 1978).

Основными биологически активными веществами (БАВ) маков являются алкалоиды. Содержание алкалоидов зависит от различных эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов, а также от сезонного развития растений. В связи с этим представляет большой интерес изучение динамики накопления алкалоидов в зависимости от различных факторов для выяснения практических вопросов о сроках сбора сырья.

Кроме алкалоидов и других биологически активных веществ, все виды мака, как и других растений, содержат микроэлементы, которые в комплексе с БАВ влияют на фармакологическую активность лекарственных растений. Несмотря на широкое распространение, виды мака, произрастающие в Забайкалье, до сих пор остаются практически неизученными.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы послужило выявление зависимости накопления алкалоидов и микроэлементов мака оранжево-красного (Papaver rubro-aurantiacum Fischerex R. Sweet) и мака голостебельного (Papaver nudicaule L.) от эколого-фитоценотической приуроченности видов и других факторов. Для выполнения указанной цели необходимо решение следующих задач:

1. Изучить фитоценотическую приуроченность Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule в условиях Бурятии.

2. Определить количественное содержание алкалоидов в зависимости от сроков и места сбора растения.

3. Выявить зависимость содержания алкалоидов от фитоценотической приуроченности видов и некоторых эколого-географических факторов.

4. Изучить микроэлементный состав исследуемых растений и почв из корнеобитаемого слоя.

Научная новизна. Впервые изучено влияние эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов Западного Забайкалья на накопление

3

алкалоидов Рарауег гиЬго-аигагШасшп и Р. писПсаЫе. Определено содержание суммы алкалоидов в указанных видах по органам и фазам развития. Изучен микроэлементный состав мака оранжево-красного в надземных и подземных органах и почвы из корнеобитаемого слоя.

Практическая и теоретическая значимость. Полученные данные об алкалоидах и микроэлементах Рарауег гиЬго-аигапйасит и Р. пий\саЫе расширяют и дополняют сведения о динамике накопления биологически активных веществ в лекарственных растениях и подтверждают зависимость их содержания от условий произрастания и сроков сбора сырья. Материалы диссертации могут быть рекомендованы при проведении спецкурсов по изучению лекарственных и ядовитых растений для ботаников и экологов

Основные положения, выносимые на защиту.

1.0ба вида мака содержат алкалоиды, при этом их накопление зависит от фазы вегетации, а также от некоторых эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов. С повышением температуры воздуха и уменьшением количества осадков содержание алкалоидов повышается, что вероятно связано с активизацией синтеза алкалоидов и повышением приспосабливаемости видов к экстремальным условиям Западного Забайкалья.

2.Растения характеризуются повышенным содержанием таких элементов, как Сг, Си, 1п, которые сравнительно интенсивно поглощаются из почвы. Такие элементы, как Т\ и Ре переходят в надземные органы в незначительных количествах. Вероятно, это связано с избирательным поглощением этих элементов корневой системой, и может служить видовым специфическим признаком исследованных маков.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены на Международной конференции «Возобновляемые лесные и растительные ресурсы: химия, технология, фармакология, медицина» (Санкт-Петербург, 2011), научных конференциях сотрудников и аспирантов ВосточноСибирского государственного университета технологий и управления (Улан-Удэ, 2009, 2010, 2011 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Растительность Байкальского региона и сопредельных территорий» (Улан-Удэ, 2011)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 в издании, рекомендуемом ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка используемой литературы. Работа изложена на 108 страницах машинописного текста. Содержит 31 рисунок, 14 таблиц. Список литературы состоит из 160 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.

Благодарности. Автор работы выражает глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю д.б.н., проф. Т.П. Анцуповой за чуткое руководство, плодотворное обсуждение результатов и внимательное отношение на всех этапах работы, Главному металлургу ОАО «У-УАЗ» Попову П.И. за оказанную помощь и поддержку при подготовке работы, заведующему кафедрой «Неорганическая и аналитическая химия» ВСГУТУ д.х.н., проф. Танганову Б.Б., а также к.б.н. Павловой Е.П., к.б.н. Жамбаловой А.А. за ценные советы и консультации, без которых данная работа не могла состояться.

4

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Обзор литературы

Проведен обзор литературных данных по содержанию в растениях алкалоидов, как основных биологически активных веществ видов рода Papaver, о их роли в растительном организме. В частности, указывается, что виды мака содержат алкалоиды, относящиеся к группе изохинолинов, которые широко применяются в медицине. Многие виды мака широко распространены в южных степных районах России, преимущественно на Кавказе и в Средней Азии. В то же время отмечается, что маки, распространенные на территории Бурятии, остаются практически неизученными, главным образом в отношении химического состава, а также фитоценотической приуроченности.

Глава 2. Природные условия района исследования В главе приводится характеристика природно-климатических условий Забайкалья. Для исследуемой территории характерен резко континентальный климат с большими годовыми и суточными колебаниями температуры воздуха и с неравномерным распределением атмосферных осадков по сезонам года. Почвенный покров представлен каштановыми, чернозёмными, дерновыми серыми лесными почвами. Выделяются следующие растительные пояса: гольцовый и подгольцовый (высокогорная растительность), горно-таежный (лесная растительность), лесостепной (лесостепная растительность) и степной (степная растительность). Также выделяется и лугово-болотная растительность. Описываются особенности рельефа, климата, почв и растительности.

Глава 3. Объекты и методы исследования Объектами исследования являются два вида мака Papaver rubro-aurantiacum Fischer ex R. Sweet и Papaver nudicaule L., широко распространенные на территории Забайкалья. Виды относятся к роду Мак - Papaver L., семейство маковые - Papaveraceae Juss (Флора Сибири, 1994). Методы исследования

Основой для работы послужили материалы, собранные автором в 2009, 2010, 2011 гг., на территории Забайкалья в трех административных районах Республики Бурятия: Кяхтинский, Селенгинский, Бичурский, а также окрестностях г.Улан-Удэ.

Для изучения фитоценотической приуроченности Papaver были использованы маршрутный и детально-маршрутные методы (Толмачев, 1986). При классификации растительности использован доминантно-детерминантный подход, сочетающий критерии флористической и эколого-фитоценотической классификаций (Намзалов,1994; Василевич, 1995).

Для фитохимического анализа собранные растения высушивались до воздушно-сухого состояния и измельчались до размера частиц 0,5 мм (Правила ..., 1989). Наличие БАВ определяли по общепринятым методикам (Гринкевич, Сафронич, 1983; Методы ..., 1987; Георгиевский и др., 1990).

Определение количественного содержания алкалоидов проводили весовым методом (Государственная ..., 1987). Содержание суммы алкалоидов в % рассчитывали по отношению к массе абсолютно-сухого сырья. Для определения содержания алкалоидов в зависимости от фазы вегетации образцы растений Р. rubro-aurantiacum собирали в течение вегетационного периода 2009-2011гг. в разные фенологические фазы (начало вегетации, цветение, плодоношение).

5

Собранный материал фракционировали следующим образом: корни и корневища, стебли, листья, цветки и плоды.

Элементный состав определяли в почве и в растительной массе. Образцы почв отбирали из корнеобитаемого слоя на глубине 10-15 см. Подготовку проб почв и растительного сырья проводили по общепринятым методикам (Методы определения..., 19 87; Кашин, Иванов, 2002).Содержание микроэлементов определяли атомно-абсорбционном методом на спектрометре S4 Pioneer, Bruker, Germany.

О накоплении элементов в растениях судили по величине коэффициента биологического поглощения (КБП) (Брукс, 1986; Ловкова и др., 1989).

Для разделения суммы алкалоидов использовали метод тонкослойной хроматографии. Сравнительное хромотографирование хлороформных извлечений из различных мест сбора сырья Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaiile, проводили восходящим способом в различных системах растворителей: этанол-хлороформ (10:1); бензол-этанол (10:1,5); бутанол - уксусная кислота -дистиллированная вода (4:1:5). Детектирование осуществляли в УФ - свете.

Для описания климатических условий использовали многолетние данные (Цыбжитов, 1993; Цыбжитов и др. 1999).

Математическую обработку полученных результатов проводили с использованием компьютерных методов обработки данных: пакет программ Microsoft Excel-2000 и метода многоуровнего моделирования Б.Б. Тангаиова (1999).

Глава 4. Фитоценотическая приуроченность мака оранжево-красного и мака голостебельного

В целях поиска оптимальных мест сбора сырья и рационального использования мака необходимо изучение фитоценотической приуроченности видов. Поэтому нами была проведена глазомерная оценка категории обилия Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule, на основе которой было выбрано несколько фитоценозов для дальнейшего исследования.

Для Papaver rubro-aurantiacum было описано 9 типичных фитоценозов в Кяхтинском, Селенгинском районах и окрестностях г. Улан-Удэ:

1. Кяхтинский район, пойма р. Сава, ивняк пырейниковый. Высота над

уровнем моря 700 м. увлажнение атмосферное и грунтовое. Набор господствующих видов обилен и многообразен: Salix pseudopentandra (В. Flod.) В. Flod, Eleymus Sibiriern L., Medicago falcata L., Sangusorba officinalis L. и др.

2. Кяхтинский район, окрестности села Хоронхой,

пятилистникововолодушковая степь. Высота над уровнем моря 800 м. участок расположен на склоне северной экспозиции. Видовой состав растений, произрастающих в данном сообществе, отмечен значительным участием Pentaphylloides parvifolia (Fisher ex Lehm.) Sojak, Poa prantensis L., Stipa capillata L., Cannabis sativa L. и др.

5. Кяхтинский район, местность Харьяста. Хвощово-осоково-разнотравный луг. Высота над уровнем моря 750 м. Остепненный склон. В травяном покрое преобладают Eguisetum arvense L., Carex appendiculata (Trautv. et C. A. Mey.) Kuk., Pedicularis tristis L-, Calamagrostis langsdorßl (Link) Trin., Scabiosa comosa Fisch, ex Roem and Schult, и др.

6

4. Селенгинский район, окрестности п. Гусиное Озеро. Высота над уровнем

моря 650 м. Разнотравно-вейниково-осоковый луг. В сообществе преобладают Carex canecens L., Galamagrosíis langsdorjii (Link.) Frin., Sanguisorba officinalis L.

5. Селенгинский район, долина р. Баян-Гол, нителистниково-кобрезиевые степи, характерные для местообитаний с резким переувлажнением и солонцеватыми почвами. Основу травостоя данного сообщества составляет Kobresia filifolia (Turcz.) Clarke, при значительном участии Carex atherodes Sprengel.

6. Селенгинский район, окрестности с. Муртой, житняково-осоково-

тонконоговая степь. Высота над уровнем моря 700 м. Видовой состав данного местообитания обилен Carex appendiculaía (Trautv. et C. A. Mey.) Kuk., Carex schmidtii Meinsh., Allium maximoviczii Regel., Agropyron crisíaíum L., Koeleria cristata L.

7. Окрестности г. Улан-Удэ, долина р. Селенга, суходольный склон. Высота

над уровнем моря 700 м. Ивняк разнотравный. Из видов доминирует Salix pseudopentandra, отмечено обилие Aster alpinus L., Astragalus danicus Retz., Poapratensis L., Hemerocallis minor Miller и др.

8. Окрестности г. Улан-Удэ, Верхняя Березовка, разнотравно-типчаково-

ковыльная степь. Высота над уровнем моря 750 м. в данном сообществе набор видов обилен и многообразен: Festuca sibirica Hacrel ex Boiss., Scabiosa comosa, Dianthus versicolor Fischer ex Link., Stipa krylovii Roshev.

9. Окрестности п. Эрхирик, долина р. Уда, высота над уровнем моря 800 м.

Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь. Высота над уровнем моря 750 м. В группе разнотравья выделяются Eletrigia repens L., Elymus pubifloriis (Roshev.) Peschkova., Saussurea elongate DC., Saussurea purpurata (Fisch . ex Herd.) Lipsch., Heteropappus altaicas (Willd.) Novopokr.

Papaver nudicaule был обнаружен только в двух фитоценозах в Бичурском районе:

Бичурский район, окрестности с. Окино Ключи, полынно-типчаково-ковыльная степь. Высота над уровнем моря 800 м. Видовой состав данного сообщества представлен видами: Artemisia gmelinii Web. ex Stechm., Stipa krylovii, Festuca sibirica, PotentUla canescens, Elytrigia repens (L.) Nevsri, Cannabis sativa L. и др. Здесь мак голостебельный образует почти сплошные заросли. Бичурский район, окрестности с. Малый Куналей, пойма р. Хилок. Злаково-разнотравная степь. Высота над уровнем моря 750 м. В формировании травостоя принимают участие Carex pediformis СЛ. Meyer., Sanguisorba officinalis L., Leontopodmm ochroleucum Beauverd conglobatum (Turcz.) V. Khan., Serratula centauroides L. На основании наших исследований можно отметить, что основными экотопами того и другого вида мака являются суходольные и поемные остепненные луга, каменистые южные склоны, лесостепные и степные районы, равнинные и горные степи.

Глава 5. Фитохимический анализ Рартег гиЬго-аитаШ'шсит и Р. писИсаик

В связи с малой информативностью и отсутствием данных о химическом составе Рарсгеег гиЬго-аигапПасит и Р. писИсаик, произрастающих на территории Забайкалья, нами были исследованы надземные (листья, стебли, цветки и плоды) и подземные (корневища с корнями) органы мака оранжево-красного и мака голостебельного из разных мест произрастания на наличие биологически активных веществ. При выполнении качественных реакций на присутствие БАВ (табл.1) отмечали визуально интенсивность образования осадка (Гринкевич, Сафронич, 1983). Полученные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 Наличие биологически активных веществ в надземных органах

Рардуег гиЬго-аигапйасит и Р. писіісаніе

Органы растения алкалоиды сапонины кумарины флавоноиды Дубильные вещества

Рарауег пи<іісаи1е ЛИСТЬЯ ++ + + ++ +++

стебли +++ + + ++ ++

цветки -н-н- _ + ++ ++

Рарауег гиЬго-аигапгіаси т листья ++ + + ++ +++

стебли +++ + + ++ ++

цветки ++++ • - + ++ ++

Примечание: «+» - БАВ присутствует в виде следов, «++» - БАВ присутствует, «+++» - БАВ присутствует в значительном количестве, «++++» -большое содержание БАВ, «-» - БАВ отсутствует.

Приведенные данные показывают, что оба вида мака содержат алкалоиды, кумарины, флавоноиды и дубильные вещества. Сапонины присутствуют в виде следов в листьях и стеблях, в цветках наличие сапонинов не обнаружено.

Большая интенсивность образования осадка при действии соответствующих реактивов (Гринкевич, Сафронич, 1983; Гос. Фармакопея, 1987) наблюдалась при обнаружении алкалоидов и дубильных веществ, по сравнению с другими БАВ.

Усредненное содержание суммы алкалоидов по органам растений в зависимости от фазы вегетации приведено в таблице 2.

Таблица 2 Усредненное содержание суммы алкалоидов в органах мака оранжево-красного и мака голостебельного по фазам вегетации, % от массы

абсолютно сухого сырья

Фаза вегетации Сумма алкалоидов

Листья Стебли Цветки и плоды Корневища с корнями

Начало вегетации 0,24 ± 0,01 <Ш + 0,01 — - 0Д9±<),М 0,19 + 0,01

Цветение ОЛЕ ±0,01 оло±аоі оло ±о,и 0дв±й01 0,50 + 0,06 0,51 ± 0,06 0,12 + 0,01 0,13 ±0,01

Плодоношение <ш+о,оз ОЛ2±ОМ 0,22 ±0,01 0Л9 + <Ш 0,55 ±0,04 0,56 0,03 0,20 ±0,02 0,21 + 0,01

В числителе указано суммарное содержание алкалоидов в Рарсмег писИсаик Ь,

в знаменателе - Papaver rubro-aurantiacum.

Данные таблицы 2 показывают, что алкалоиды присутствуют во всех органах обоих исследованных видов мака. В период вегетационного развития растений происходит изменение накопления суммы алкалоидов в их органах. В целом, содержание алкалоидов в том и другом видах мака отличается незначительно. При этом следует отметить, что надземная часть более богата алкалоидами, чем подземная, хотя и подземные органы содержат достаточное количество алкалоидов. Из надземных органов максимальное содержание суммы алкалоидов выявлено в цветках и плодах обоих видов. В фазу плодоношения алкалоиды накапливаются в несколько больших количествах, чем в фазу цветения. Интересно, что в этот же период содержание алкалоидов в листьях и стеблях также несколько превышает их содержание по сравнению с фазой цветения, и значительно превышает таковое, обнаруженное в начале вегетации. Полученные нами данные согласуются с приведенными в литературе (Анцупова, 1983) сведениями о том, что у большинства лекарственных растений Забайкалья надземные органы более богаты алкалоидами по сравнению с подземными'.

Содержание алкалоидов в растениях подвержено колебаниям, зависящим не только от органа растения и фазы развития, но и от места сбора и условий произрастания (Шретер, Борисова, 1979; Даулетмуратов, Комарова, 1980; Гозин, Яснецов, 1983; Фатхиев, 1990).

Для выявления влияния климатических факторов мы провели сравнительный анализ содержания алкалоидов Papaver rubro-aurantiacum за трехлетний период. Сбор сырья в районах исследования проводили с 2009 по 2011гг. в одних и тех же фитоценозах. При анализе климатических условий большое внимание уделяли количеству осадков и температуре воздуха за вегетационный период.

В целом лето 2009 года было достаточно теплым и дождливым. Средняя температура июня составила 20,8°С, июля - 23,7°С, августа - 20,9б°С. Аномалия температуры составила +0,58°С, аномалия осадков составила +12,9 мм/месяц (превышение нормы в 2-3 раза)- столь влажные летние сезоны в Забайкалье наблюдаются, в среднем, один раз в 6-7 лет.

2010 год был жарким, средняя температура июня-22,6°С, июля-26°С, августа-21,6°С. В Забайкалье аномалия температуры составила +1,43°С - так тепло в этом регионе бывает один раз в 14-15 лет. Аномалия осадков составила -2,1 мм/месяц, что в несколько раз ниже нормы.

2011 год был рекордно теплым, средняя температура июня-26°С, шоля-23°С, августа-23,06°С. Аномалия температуры составила +1,78°С.

Для мака оранжево-красного мы проследили зависимость содержания алкалоидов по годам, отличающимся температурными и влажностными условиями. Полученные данные представлены на рисунках 1 и 2, при этом указана среднелетняя температура и количество осадков за три месяца сбора -июнь, июль, август.

Приведенные на рис. 1 данные показывают, что содержание алкалоидов в образцах из 3 разных районов сбора отличается незначительно. Вероятно, это связано с тем, что фитоценотическая приуроченность растений в данных местообитаниях отличается также незначительно. Содержание алкалоидов в зависимости от среднелетней температуры по годам показывает, что оно повышается в надземных органах мака оранжево-красного при повышении

9

температуры, тогда как в подземных органах четкой зависимости не наблюдается.

а- листья и стебли, б- цветки и плоды, в- корни и корневища Рис. 1 Зависимость содержания суммы алкалоидов в Papaver rubro-awantiacum от средней температуры воздуха в летние месяцы (2009-2011 гг.) и от района

сбора сырья.

При изучении влияния количества осадков, выпавших в течение вегетационного периода за 3 года наблюдений, на накопление алкалоидов (рис.2), можно отметить, что в наиболее влажном 2009 г. содержание алкалоидов в надземных органах растения меньше, чем в более засушливые 2010 и 2011 гг. В то же время колебания в содержании алкалоидов в подземных органах оказались незначительными. В 2009 году осадков было гораздо больше (79,2мм), чем 20102011 гг. (34,5-39,2мм). Это явление значительно повлияло на содержание алкалоидов в маке, так в 2009 году в цветках и плодах обнаружено 0,46% суммы алкалоидов, тогда как в 2010-2011гг. - 0,53 -0,55% соответственно в тех же частях растения. Наименьшее количество алкалоидов наблюдалось в корнях и корневищах, собранных в 2010 году, при количестве осадков- 34,5 мм.

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 од о

Листья и стебли

Цветки и плоды

Корни и корневища

В

79,2 мм 2009 год 0,28

0,46

0,183

Рис.2 Зависимость содержания суммы алкалоидов в Papaver mbro-aurantiacum от количества осадков в летние месяцы (2009-2011гг.).

Для выявления зависимости содержания алкалоидов от фитоценотической приуроченности растений было определено их количественное содержание в 11 фитоценозах. Полученные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3 Содержание алкалоидов в Рартег гиЬго-аигапИасит и Рартег

писіісаиіе в зависимости от места обитания (% от массы абсолютно-сухого сырья)

Сумма алкалоидов

Фитоценоз Местонахождение Листья и стебли Цветки и плоды Корни и корневища

Рарауег гиЬго-аигаШіасит

Ивняково- пырейниковый Кяхтинский район,

луг пойма р. Сава 0,28±0,02 0,50±0,02 0,20±0,01

Хвощово-осоково- Кяхтинский район,

разнотравный луг местность Харьяста 0(32±0,02 0,50+0,01 0,20±0,02

Разнотравно-вейниково- Селенгинский район,

осоковый луг окрестности п. Гусиное Озеро 0,29±0,04 0,45±0,03 0,21±0,02

Ивняково- разнотравный Окрестности г. Улан-

луг Удэ, долина р. Селенга 0,27±0,03 0,48±0,03 0,21±0,03

Пятилистниково- Кяхтинский район,

володушковая степь окрестности села Хоронхой 0,32±0,03 0,51 ±0,04 0Л9±0,01

Нителистннково- Селенгинский район,

кобрезиевая степь долина р. Баян-Гол 0,31±0,03 0,53±0,05 0,18±0,01

Житняково-осоково - Селенгинский район,

тонконоговая степь окрестности с. Муртой 0,33±0,02 0,50±0,02 0,19±0,02

Разнотравно-типчаково- Окрестности г. Улан-

ковыльная степь Удэ, Верхняя Березовка 0,34±0,05 0,55±0,05 0,18±0,01

Пырейно-горькушово- Окрестности п.

гетеропаппусовая степь Эрхирик, долина р.Уда 0,33±0,02 0,53±0,04 0,20±0,02

Рартег писіісаиіе

Полынно-типчаково-ковыльная степь Бичурский район, окрестности с. Окино Ключи 0,27±0,02 0,53±0,06 0,22±0,02

Злаково-разнотравная степь Бичурский район, окр. села Малый-Куналей, пойма реки Хилок 0,29±0,03 0,54±0,05 0,20±0,01

Данные таблицы показывают, что содержание алкалоидов в образцах мака оранжево-красного, собранных в разных фитоценозах, колеблется в следующих пределах: от 0,27% до 0,34% в листьях и стеблях, от 0,45% до 0,55% в цветках и плодах, от 0,18% до 0,21% в подземных органах. В образцах мака голостебельного содержание алкалоидов в листьях и стеблях составляет 0,270,29%, в цветках и плодах - 0,53-0,54%, в корнях - 0,20-0,22%. При этом образцы растений, собранные в степных фитоценозах, отличаются большим накоплением алкалоидов в надземных органах по сравнению с теми, что были собраны на лугу.

Количественное содержание алкалоидов в подземных органах во всех фитоценозах отличается незначительно, поэтому не представляется возможным установить здесь какую-то закономерность.

Рарауег писЧсаи1е был собран только в двух фитоценозах; при этом значительной разницы в содержании алкалоидов не отмечено ни в надземных, ни в подземных органах.

Растения, собранные в степных фитоценозах (пятилистниково-володушковая, нителистниково-кобрезиевая, житняково-осоково-тонконоговая и пырейно-горькушево-гетеропаппусовая степи) отличаются большим накоплением алкалоидов в надземных органах по сравнению с растениями, произрастающими в луговых фитоценозах.

Таким образом, можно отметить, что содержание алкалоидов в маке (оранжево-красном) зависит от фитоценотической приуроченности и таких экологических факторов, как температура и количество осадков. С повышением температуры воздуха и уменьшением количества осадков содержание алкалоидов в надземных органах мака повышается, что вероятно, связано с активизацией синтеза алкалоидов и повышением адаптационной способности вида к меняющимся условиям внешней среды.

Для прогнозирования содержания алкалоидов в исследуемых видах мака в зависимости от эколого-географических факторов мы применили метод многоуровнего моделирования и взяли следующие факторы: высота над уровнем моря - хь количество осадков- х2 среднемесячная температура воздуха,- Хз; а, в, с, е - коэффициенты уравнения.

Исходя из уравнения: У=ах|+вх2+сх3 +е,получили следующую зависимость У= - 0,011хЬ(м)- 0.057х\у(мм)+ 1,286 х 38,826 с Кк=0,969

Полученные данные показывают, что содержание алкалоидов в маке изменяется при изменении указанных факторов, наиболее информативным из которых является температура в течение вегетационного периода. При увеличении температуры содержание алкалоидов возрастает. Следовательно, это позволяет прогнозировать оптимальные сроки сбора сырья, с учетом приведенных факторов, для использования местным населением. Сбор сырья целесообразно проводить в степных фитоценозах в фазу плодоношения растений.

Для предполагаемого установления различий качественного состава алкалоидов указанных видов мы провели сравнительно-хроматографический анализ.

На хроматограммах сумм алкалоидов, выделенных из надземной части Рарскег гиЬго-аигапИасит обнаруживаются 6-14 оснований в зависимости от системы растворителей и района сбора. Сумма алкалоидов, выделенных из

12

надземной части Р. пийсаик, разделяется на 7 оснований. При сравнении расположения пятен на хроматограммах выяснено, что виды мака значительно различаются по величинам^и окраске.пятен в УФ свете. Это свидетельствует о разном наборе алкалоидов в том и другом виде мака, что подтверждает их видовое различие. Можно предположить, что полученные данные могут быть использованы в хемосистсматике указанных видов, которые трудно различаются при сборе по морфологическим признакам.

Нами проведено определение элементного состава растительного сырья и почвы из корнеобитаемого слоя мака оранжево-красного. Всего в растительном сырье было определено содержание 21 макро- и микроэлемента, в почве-19 элементов.

Результаты количественного определения исследуемых образцов приведены в таблицах 4 и 5

Результаты, приведенные в таблице 4, свидетельствуют о том, что в почвах из корнеобитаемого слоя исследованных образцов содержатся значительные количества макроэлементов А1, К и микроэлементов - Ва, 7л\, V, Сг.

Таблица 4 Содержание элементов в почве

Элементы Места сбора сырья

Кяхтинский район (Ивняково-пырейниковый луг) Селенгинский район (Нителистниково-кобрезиевая степь) Верхняя Березовка (Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь)

Ыа (%) 2,64 1,82 1,85

Мй (%) 0,43 0,89 0,83

А1 (%) 5,86 6,81 6,46

81 (%) 32,41 26,61 24,12

Р (%) 0,05 0,16 0,15

э (%) 0,02 0,10 0,15

к (%) 2,48 2,69 2,31

Са (%) 1,53 1,43 2,15

Ъ (%) 0,14 0,39 0,32

Мп (%) 0,02 0,08 0,06

Ре (%) 0,98 2,63 2,28

Ва (мг/кг) 767 1040 761

V (мг/кг) 25 63 62

Сг (мг/кг) 21 51 44 '

N1 (мг/кг) 10 21 24

Со (мг/кг) 47 10,7 10,7

Си (мг/кг) 10 28 18

Ъл (мг/кг) 25 143 85

РЬ (мг/кг) 8 45 15

Пробы почв и сырья, собранные в различных местообитаниях

13 '

характеризуются колебаниями элементного состава. Данные таблицы 4 показывают, что мак приурочен к почвам, богатым кремнием, алюминием, натрием и калием, а из числа микроэлементов - барием, цинком, ванадием, хромом. При этом в зависимости от района сбора сырья, показатели значительно варьируют. Так, образцы почв из Кяхтинского района оказались значительно беднее по содержанию 13 элементов по сравнению с почвами из других мест сбора, и только 3 элемента Ка и особенно Со) накапливаются в больших количествах по сравнению с другими районами.

Таблица 5 Содержание элементов в растении_

Места сбора сырья

Элемент Кяхтинский район (Ивняково-пырейниковый луг) Селенгинский район (Нителистниково-кобрезиевая степь) Верхняя Березовка (Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь)

надземная часть подземная часть надземная часть подземная часть надземная часть подземная часть

Na (%) 0,13 0,226 0,00 0,202 0,005 0,254

Mg (%) 0,176 0,229 0,151 0,221 0,171 0,255

A1 (%) 0,032 0,789 0,004 0,683 0,019 1,094

Si (%) 0,136 2,768 0,120 2,518 0,157 3,253

P (%) 0,222 0,194 0,125 0,182 0,24 0,158

S (%) . 0,181 0,177 0,101 0.16 0.158 0,12

К (%) 2,295 0,8 1,249 1,084 2,275 0,81

Ca (%) 0,653 1,27 1,039 1,228 1,051 1,154

CI (%) 0,141 0,047 0,156 0,251 0,339 0,038

Ті (мг/кг) 13 263 3 227 10 489

Cr (мг/кг) 8,5 86 2,4 68 2,9 56

Мп(мг/кг) 23 110 17 116 25 143

Fe (%) 0,019 0,514 0,006 0,402 0,011 1,020

Ni (мг/кг) 4,2 23 1,9 14,4 2,5 13,2

Си (мг/кг) 6,9 10,9 5,6 14,8 7,4 10

Zn (мг/кг) 26 35 14 28 21 38

Ва (мг/кг) 54 172 131 189 88 215

РЬ (мг/кг) 3 5,4 3 5,5 3 6,7

Rb (мг/кг) 14 41 16 36 19 33

Sr (мг/кг) 84 310 48 206 533 398

Zr (мг/кг) 1,5 14,3 1 8,7 10,8 13,4

Данные таблицы 5 показывают, что в маке оранжево-красном обнаружено значительное количество Сг, Мп; 1п, Ва и 'П в корневой системе.

Следует отметить, что поглощение элементов растениями из почвы отличается как для отдельных макро- и микроэлементов, так и для различных мест сбора. Для сравнения степени поглощения элементов нами рассчитаны КБП (коэффициенты биологического поглощения), представленные в таблице 6.

Таблица 6 Коэффициент биологического поглощения мака оранжево-красного

Место сбора Кяхтинский район (Ивняково-пырейниковый луг) Селенгинский район (Нителистниково-кобрезиевая степь) Верхняя Березовка (Пырейно-горькушово-гетеропаппусовая степь)

Элемент Надземная часть Подземная часть Надземная часть Подземная часть Надземная часть Подземная часть

Ыа 0,0049 0,085 0 0,11 0,00271 0,137

М8 0,41 0,535 0,169 0,24 0,206 0,308

А1 0,00547 0,145 0,00058 0,1003 0,0029 0,169

0,0041 0,085 0,0045 0,095 0,0065 0,135

Р 4,6610 4,075 0,804 1,174 1,58 1,042

Э 0,11 0,977 1,04 1,65 1,082 0,822

К 0,92 0,323 0,463 0,4029 0,985 0,35

Са 0,426 0,828 0,728 0,861 0,489 0,537

Т\ 0,0093 0,188 0,00076 0,0578 0,00315 0,1540

Мп 0,1060 0,5069 0,02 0,137 0,0389 0,2280

Бе 0,0193 0,6238 0,00228 0,1527 0,0048 0,447

Ва 0,07 0,224 0,126 0,182 0,116 0,283

Сг 0,404 4,09 0,047 1,33 0,066 1,272

№ 0,42 2,3 0,09 0,685 0,104 0,55

Си 0,69 1,09 0,2 0,529 0,41 0,55

гп 1,04 1,4 0.098 0,196 0,247 0,447

РЬ 0,375 0,675 0,066 0,122 0,2 0,446

Данные таблицы 6 показывают, что наиболее интенсивно поглощаются: из макроэлементов - фосфор и сера, из числа определенных микроэлементов в корневой системе мака накапливаются Сг (КБП>1), № и Си, однако № и Си интенсивно поглощались корнями только в образцах из Кяхтинского района. В других районах отмечена средняя степень накопления указанных элементов (КБП= 0.530-0.685). Значение КБП>1 отмечено для 1п в образцах мака, собранных в том же Кяхтинском районе; при этом он накапливается как в подземных, так и в надземных органах растения. Меньше всего в надземной части мака накапливаются Ка, А1, Эг, а из микроэлементов - Т1, Ре, (РЬ, №, Мп -в двух районах).

Из полученных данных следует, что мак оранжево-красный является концентратором фосфора (исключение составляет образец из Селенгинского района, в надземной части которого КБП=0,8) и серы (образцы из Селенгинского района и надземная часть из окрестности г.Улан-Удэ имеют КБП >1 ). Из числа микроэлементов подземные органы мака из всех местообитаний оказались концентраторами Сг, в то время как надземные органы накапливают Сг в небольших количествах (КБП= 0,05 - 0,4). Образцы мака из Кяхтинского района накапливают Ъа в надземной (КБП=1,04) и особенно в подземной частях (КБП=1,4). Кроме того подземная часть этого же образца отличается повышенным поглощением меди (КБП=1,1). При этом элементный состав мака

значительно различается в зависимости от места и времени сбора сырья.

Указанные элементы (Ъп, Си, Ст) по данным М.Я. Ловковой (1998, 1999), способствуют содержанию алкалоидов в растениях, что и подтверждается нашими исследованиями.

Проведенные исследования показали, что оба вида мака характеризуются значительным содержанием алкалоидов, накопление которых зависит от фитоценотической приуроченности и эколого-географических факторов, наиболее информативным из которых является температура воздуха в вегетационный период.

Исследованные виды содержат значительное количество таких макроэлементов, как Ыа, Г^, Р, Б и микроэлементов "П, Сг, Мп, Zn, Ва, Си/

Таким образом, мак оранжево-красный и мак голостебельный являются перспективными алкалоидоносными видами и могут быть рекомендованы для дальнейшего углубленного фитохимического и фармакологического изучения в качестве источников алкалоидов с целью возможного получения из них лекарственных средств.

выводы

1. На территории Западного Забайкалья Рарауег гиЪго-аигапйасит произрастает в пятилистникововолодушковой степи, ивняке пырейниковом, нителистнико-кобрезлевой степи, а также встречается в разнотравно-типчаково-ковыльной степи и разнотравно-вейниково-осоковом лугу. Рартег писИсаи1е является типичным представителем полынно-типчаково-ковыльной степи.

2. Оба вида мака содержат алкалоиды, причем в надземных органах их содержание больше, чем в подземных. При этом накопление алкалоидов зависит от органа растения и фазы вегетации. Наибольшее содержание суммы алкалоидов выявлено в цветках и плодах обоих видов в фазу плодоношения.

3. Содержание алкалоидов в маке зависит от фитоценотической приуроченности и таких экологических факторов, как температура и количество осадков. Растения, собранные в степных фитоценозах, отличаются большим накоплением алкалоидов в надземных и подземных органах по сравнению с произрастающим в луговых фитоценозах. С повышением температуры воздуха и уменьшением количества осадков содержание алкалоидов повышается, что, вероятно, связано с повышением активизационной способности вида к меняющимся условиям внешней среды.

4. Определено содержание микроэлементов в маке оранжево-красном и почвах из мест его произрастания. При этом обнаружено, что он является концентратором Р и 8, а из числа микроэлементов - Тп, Си, Сг. Меньше всего в надземной части мака накапливается - А1, 81, а из микроэлементов И, Ре. Вероятно, это связано с низким поглощением данных микроэлементов корневой системой, так как в почве выявлено более высокое содержание микроэлементов, что возможно связано с экологическими условиями районов исследования.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Бабыкина A.M. Элементный состав мака голо стебельного (.Papaver nudicaule L.) /Анцупова Т.П., Чупарина Е.В., Айсуева Т.С.// Вестник ВСГТУ.-2011.- №22(3). - С. 20 - 23.

В других изданиях:

2. Бабыкина A.M. Определение биологически активных веществ в маке /Анцупова Т.П.// Сборник научных трудов ВСГТУ. Серия: Химия и биологически активные вещества природного происхождения. - Улан-Удэ: 2009. - Вып. 14-С.

3. Бабыкина A.M. Минеральный состав мака голостебельного /Анцупова Т.П.// Сборник научных трудов ВСГТУ. Серия: Химия и биологически активные вещества природного происхождения. - Улан-Удэ: 2010. - Вып. 15- С.

4. Бабыкина A.M. Содержание алкалоидов в маке голостебельном /Анцупова Т.П.// Сборник научных трудов. Серия: Химия и биологически активные вещества природных соединений. - Улан-Удэ: 2011.- Вып. 16. - С.

5. Бабыкина A.M. Biologically active substances of Papaver nudicaule L. /Анцупова Т.П.// Сборник научных трудов. Серия: Биологически активные вещества из древесины и различных видов растений. - Санкт-Петербург: 2011.- С.

6. Бабыкина A.M. Фотохимическое исследование некоторых лекарственных растений Забайкалья /Анцупова Т.П., Дашиева Ж.Д// Сборник научных трудов. Растительность Байкальского региона и сопредельных территорий: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Улан-Удэ: 2011. - С. 24-25.

Подписано в печать 20.02.2012 г. Формат 60x84 1/16 Усл.п.л. 1.16 Тираж 100 экз. Заказ № 24.

Издательство ВСГУТУ 670013. г. Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40, в.

©ВСГУТУ, 2012 г.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Бабыкина, Анастасия Михайловна, Улан-Удэ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования ВОСТОЧНО - СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ^ н но ом Н1п ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

61 \Z-on 1 /У

ФГБОУ ВПО ВСГУТУ

На правах рукописи

БАБЫКИНА АНАСТАСИЯ МИХАЙЛОВНА

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НАКОПЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В PAPA VER NUDICA ULE L. И PAPA VER RUBRO-AURANTIACUMFISHER EX R. SWEET (ЗАПАДНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)

03.02.08 - Экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель -доктор биологических наук, профессор Анцупова Т.П.

Улан-Удэ, 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................................................4-7

ГЛАВА 1. Обзор литературы....................................................................................................8-29

1.1. Распространение видов мака на территории Бурятии........................8

1.2. Алкалоиды: их распространение в растительном мире......................18

1.3. Роль алкалоидов в растительном организме..................................................20

1.4. Влияние условий произрастания растений на содержание 23 алкалоидов..........................................................................

1.5. Алкалоиды видов рода Papaver..............................................................................25

1.6. Элементный состав растений........................................................................................28

1.7. Взаимосвязь микроэлементов и накопления в растениях 35

биологически активных веществ...............................................

ГЛАВА 2. Физико-географическая характеристика района 38-50

исследования......................................................................

2.1. Рельеф....................................................................................................................................................38

2.2. Климат..................................................................................................................................................41

2.3. Почва......................................................................................................................................................43

2.4. Растительность.........................................................................................................................47

ГЛАВА 3. Объекты и методы исследования................................................................51-59

3.1. Объекты исследования....................... ................................................................51

3.2. Методы исследования..............................................................................................................54

ГЛАВА 4. Фитоценотическая приуроченность мака оранжево- 60-65

красного и мака голостебельного..............................................

ГЛАВА 5. Фитохимический анализ Papaver rubro-aurantiacum и 66-90

Papaver nudicaule...........................................................................

5.1. Качественный анализ сырья Papaver rubro-aurantiacum и 66 Papaver nudicaule.........................................................................

5.2. Количественное определение суммы алкалоидов сырья

Рарауег гиЪго-аигапйасит и Рарауег пиШсаи1е................................................................67

5.3. Микроэлементный состав почв и растений......................................................83

ВЫВОДЫ......................................................................................................................................................91"92

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................................................................93-107

Актуальность темы. Забайкалье имеет свою богатую лекарственную флору, в ряде случаев не повторяющуюся в других районах страны. Поэтому изучение растительных ресурсов Сибири и связанный с этим поиск новых лекарственных растений остаются в настоящее время основными задачами биологической и фармацевтической науки. Чтобы решать эти задачи, необходимо, в частности, изучение вопросов о взаимодействии растительного организма с условиями внешней среды, в том числе - изучение накопления биологически активных веществ в зависимости от некоторых эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов.

Лекарственные растения давно привлекают внимание многих ученых. И хотя новейшие препараты, выпускаемые химико-фармацевтической промышленностью, бывают очень эффективны, лекарственные растения по-прежнему пользуются доверием пациентов. И это вполне оправдано, т.к. терапевтическая ценность многих растений очень высока. В частности, мак (Рарсыег Ь.) широко используется в народной и тибетской медицине. Надземная часть и цветки мака используются в тибетской медицине при воспалении легких, плевритах и диспепсии у детей [23], а также как ранозаживляющее, снотворное и при диарее [85], в Монголии - в качестве жаропонижающего и анестезирующего средства [120].

Основными биологически активными веществами (БАВ) маков являются алкалоиды. Содержание алкалоидов зависит от различных эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов, а также от сезонного развития растений. В связи с этим представляет большой интерес изучение динамики накопления алкалоидов в зависимости от различных факторов для выяснения практических вопросов о сроках сбора сырья.

Кроме алкалоидов и других биологически активных веществ, все виды мака, как и других растений, содержат микроэлементы, которые в

комплексе с БАВ влияют на фармакологическую активность лекарственных растений. Несмотря на широкое распространение, виды мака, произрастающие в Забайкалье, до сих пор остаются практически неизученными.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы послужило выявление зависимости накопления алкалоидов и микроэлементов мака оранжево-красного (Papaver rubro-aurantiacum Fischer ex R. Sweet) и мака голостебельного {Papaver nudicaule L.) от эколого-фитоценотической приуроченности видов и других факторов. Для выполнения указанной цели

необходимо решение следующих задач:

1. Изучить фитоценотическую приуроченность Papaver rubro-

aurantiacum и P. nudicaule в условиях Бурятии.

2. Определить количественное содержание алкалоидов в зависимости от сроков и места сбора растения.

3. Выявить зависимость содержания алкалоидов от фитоценотической приуроченности видов и некоторых эколого-географических факторов.

4. Изучить микроэлементный состав исследуемых растений и

почв из корнеобитаемого слоя.

Научная новизна. Впервые изучено влияние эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов Западного Забайкалья на накопление алкалоидов Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule. Определено содержание суммы алкалоидов в указанных видах по органам и фазам развития. Изучен микроэлементный состав мака оранжево-красного и показана динамика накопления микроэлементов в надземных и подземных органах.

Практическая и теоретическая значимость. Полученные данные об алкалоидах и микроэлементах Papaver rubro-aurantiacum и P. nudicaule расширяют и дополняют сведения о динамике накопления биологически активных веществ в лекарственных растениях и подтверждают зависимость их

содержания от условий произрастания и сроков сбора сырья. Материалы диссертации могут быть рекомендованы при проведении спецкурсов по изучению лекарственных и ядовитых растений для ботаников и экологов

Основные положения, выносимые на защиту.

1.Изученные виды мака содержат алкалоиды, при этом их накопление зависит от фазы вегетации, а также от некоторых эколого-фитоценотических и эколого-географических факторов. С повышением температуры воздуха и уменьшением количества осадков содержание алкалоидов повышается, что вероятно связано с активизацией синтеза алкалоидов и повышением приспосабливаемости видов к экстремальным условиям Западного Забайкалья.

2.Растения характеризуются повышенным содержанием Си, Сг, которые сравнительно интенсивно поглощаются из почвы. Такие элементы, как Л и Ре переходят в надземные органы в незначительных количествах. Это связано с избирательным поглощением этих элементов корневой системой, и может служить видовым специфическим признаком исследованных маков.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на Международной конференции «Возобновляемые лесные и растительные ресурсы: химия, технология, фармакология, медицина» (Санкт-Петербург, 2011), научных конференциях сотрудников и аспирантов ВосточноСибирского государственного университета технологий и управления (Улан-Удэ, 2009, 2010, 2011 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Растительность Байкальского региона и сопредельных территорий» (Улан-Удэ, 2011)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 в

издании, рекомендуемом ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 107 страницах

машинописного текста. Содержит 31 рисунок, 15 таблиц. Список литературы состоит из 150 наименований, в том числе 9 на иностранных языках.

Благодарности. Автор работы выражает глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю д.б.н., проф. Т.П. Анцуповой за чуткое руководство, плодотворное обсуждение результатов и внимательное отношение на всех этапах работы, Главному металлургу ОАО «У-УАЗ» Попову П.И. за оказанную помощь и поддержку при подготовке работы, заведующему кафедрой «Неорганическая и аналитическая химия» ВСГУТУ д.х.н., проф. Танганову Б.Б., а также к.б.н. Павловой Е.П., к.б.н. Жамбаловой A.A. за ценные советы и консультации, без которых данная работа не могла состояться.

В Бурятии произрастает 12 видов мака [5].

Мак голостебельный - Р. пи<Исаи1е Ь.. Растет на суходольных и пойменых остепненных лугах, каменистых южных склонах, в степях и сухих сосновых лесах. Нами встречен в Бичурском районе РБ в окрестностях села Окино-Ключи.

Рис. 2 - Мак голостебельный

Рис. 3 - Ареал распространения - Р. ророуп 81р1.

Рис. 4 - Мак Попова

Рис. 5 - Ареал распространения - Р. оккопете РеБсЬкоуа

Рис. 6 - Мак ольхонский

Рис. 8 - Мак удоканский

Мак ложносероватый - Р. ряеиЛосапезсет. Обитает в высокогорном поясе на альпийских и субальпийских лугах, в щебнистых, каменистых и задернованных тундрах, по каменистым склонам и осыпям, в погольцовом редколесьях, по галечникам вдоль рек спускается в лесной и степной пояса.

Рис. 9 - Ареал распространения - Р. рхеи(1осапеисет

Рис. 10 - Мак ложносероватый

Рис. 11 - Ареал распространения Р. сгосеит ЬеёеЬ.

Рис. 12 - Мак шафранный

Рис. 13 - Ареал распространения P. czekanowskii Tolm

Мак голоплодный - P. leiocarpum (Turcz.) М. Popov. Растет в высокогорном поясе на крутых щебнистых склонах и осыпях, прибрежных лугах, в горных тундрах, местами на известьсодержащих субстратах.

Рис. 14 - Ареал распространения P. leiocarpum (Turcz.) М. Popov.

Мак становой - Р. stanovense (РеТтосгепко) РезсЬкоуа. Обитает в гольцовом и подгольцовом поясах на сырых лужайках и влажных задерненных щебнистых склонах, иногда на щебне в подножии скал; приурочен к карбонатным породам.

Рис. 15 - Ареал распространения Р. з1апоуете (Рейгосгепко) РеБсЬкоуа

Мак песчаный - Р. атторкйит (Тигсг.) РезЬкоуа. Произрастает на песках, береговых песчаных валах и дюнах по берегам озер, в дельтах крупных рек.

Рис. 16 - Ареал распространения Р. атторЫЫт (Тигсг.) РезсЪкоуа

Рис. 17 - Ареал распространения Р. ьеЮяит (То1ш.) РезсЬкоуа

Рис. 18 - Мак щетинистый

Мак оранжево-красный - P. rubro-aurantiacum Fisher ex R. Sweet. Растет в лесостепных и степных районах на каменисто-щебнистых горных склонах, в равнинных и горных степях, иногда на залежах.

Нами встречен в Селенгинском районе на территории Селенгинского среднегорья на правом берегу оз. Гусиное в окрестностях поселка Гусиное Озеро, а также в долине реки Баян - Гол; в Кяхтинском районе в долине реки Сава, долине река Селенга окрестностях села Хоронхой, и в окрестностях г. Улан-Удэ, местности Верхняя Березовка в долине реки Уда.

Рис. 20 - Мак оранжево-красный

Основными биологически активными веществами мака являются алкалоиды. Алкалоиды широко распространены в растительном мире. Они могут встречаться во всех органах растений. Часто у одного растения в разных органах имеется различное количество алкалоидов, а некоторые органы могут быть безалкалоидными, например, мак опийный содержит алкалоиды во всех органах, кроме семян. Редко в растении бывает один алкалоид, обычно их несколько; в опийном маке, например, 26 алкалоидов, в корнях раувольфии -35 [34]. Часто 1-2 алкалоида являются главными по количеству и по фармакологическому действию, остальные присутствуют в виде следов. Обычно все алкалоиды одного растения близкородственны по структуре, но при многоалкалоидности бывает, что алкалоиды относятся к разным химическим группам. Колебания в количестве и качестве алкалоидов зависят, кроме того, от индивидуальной изменчивости. Наблюдения показывают, что отдельные экземпляры одного вида растения, выросшие рядом, могут иметь различное количество алкалоидов, и признак относительно высокой или низкой алкалоидности является наследственным. Алкалоиды в растительном мире распределены далеко неравномерно. В низших растениях мало алкалоидоносных видов (алкалоиды есть в семействе плауновых). Преобладающее количество алкалоидов приходится на цветковые растения, но среди них есть семейства, в которых не найдено алкалоидоносных видов [87].

Алкалоиды, как правило, имеют сложное химическое строение, в основе их лежат самые разнообразные гетероциклические ядра. Большинство алкалоидов в чистом виде - это кристаллические или аморфные вещества, чаще всего бесцветные, но иногда и окрашенные, горького вкуса, без запаха, большинство оптически активны. Небольшое число алкалоидов представляет собой довольно летучие жидкости, например, никотин. Почти все алкалоиды нерастворимы в воде, растворимы в органических растворителях.

Число выделенных из растений алкалоидов в настоящее время составляет 10000, а число алкалоидоносных растений - около 5000 [73].

Значение алкалоидоносных растений и получаемых из них алкалоидов очень велико. Они используются в сельском хозяйстве в качестве средств борьбы с вредителями и болезнями растений. Используются они и в некоторых отраслях промышленности. Такие растения, как чай, кофе, табак вошли в быт народов именно из-за содержащихся в них алкалоидов: кофеина в чае и кофе, никотина - в табаке. Особенно велико значение алкалоидов в медицине и ветеринарии. Невозможно представить себе современную медицину без таких препаратов, как атропин, морфин, хинин, эфедрин, резерпин и многие другие.

Классификация алкалоидов основана, главным образом, на характере входящих в их состав гетероциклов. В настоящее время насчитывается уже около 20 групп алкалоидов. Более современные классификации используют объединение алкалоидов в классы по признаку сходства строений углеродного скелета (индольные, изохинолиновые, пиридиновые алкалоиды и т. п.) или по биогенетическим предшественникам (орнитин, лизин, тирозин, триптофан и т. п.) Однако при использовании таких схем также приходится идти на компромиссы в пограничных случаях: так, никотин содержит как пиридиновое ядро, происходящее от никотиновой кислоты, так и пирролидиновое ядро от орнитина, и поэтому может быть отнесён к обоим классам [104]. Алкалоиды часто делят на следующие большие группы:

1. Алкалоиды с атомом азота в гетероцикле, биогенетическими предшественниками которых являются аминокислоты. Также называются истинными алкалоидами. Примерами истинных алкалоидов являются атропин, никотин, морфин. К этой группе также относят некоторые алкалоиды, содержащие кроме азотистых гетероциклов терпеноидные фрагменты (как эвонин) или имеющие пептидную структуру (как эрготамин). Пиперидиновые алкалоиды кониин и коницеин также часто

относят к этой группе, но их предшественники не являются аминокислотами.

2. Алкалоиды с атомом азота в боковой цепи, биогенетическими прекурсорами которых являются аминокислоты. Также называются протоалкалоидами. Примерами являются мескалин, адреналин и эфедрин.

3. Полиаминные алкалоиды (производные путресцина, спермидина и спермина).

4. Пептидные (циклопептидные) алкалоиды.

5. Псевдоалкалоиды — соединения, похожие на алкалоиды, биогенетическими предшественниками которых не являются аминокислоты. К этой группе относятся, в первую очередь, терпеноидные и стероидные алкалоиды. Пуриновые алкалоиды, такие как кофеин, теобромин и теофиллин, также иногда относят к псевдоалкалоидам в связи со спецификой их биосинтеза. Некоторые авторы относят к псевдоалкалоидам также такие соединения, как эфедрин и катинон, которые, хотя и происходят от аминокислоты фенилаланина, но атом азота приобретают не от неё, а в результате реакции трансаминации.

1.3. Роль алкалоидов в растительном организме

Биологическое значение алкалоидов для растительного организма еще не совсем ясно. Раньше считали, что в растениях они образуются в качестве конечных продуктов метаболизма азота. Теперь доказано, что алкалоиды вовсе не являются пассивными образованиями, не принимающими участия в обмене веществ растительной клетки. Напротив, они синтезируются растением и снова используются им на построение других составных элементов своих клеток [83].

О роли алкалоидов в растениях высказано много предположений. Основные из них следующие.

Алкалоиды - отбросы жизнедеятельности растений [145]. Сторонники этой гипотезы рассматривают алкалоиды, как конечные продукты процесса обмена веществ, появляющиеся в результате распада азотистых соединений. В подтверждение э