WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Нямжав Мунхжаргал ЭКДИСТЕРОИДСОДЕРЖАЩИЕ РАСТЕНИЯ ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ (СКРИНИНГ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ) 03.00.05 – ботаника 03.00.12 – физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Томск – 2009

Работа выполнена в лаборатории фитохимии Сибирского ботанического сада ГОУ ВПО «Томский государственный университет»

Научный консультант: доктор химических наук, старший научный сотрудник Зибарева Лариса Николаевна Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Ревушкин Александр Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Высочина Галина Ивановна, доктор биологических наук, старший научный сотрудник Гуреева Ирина Ивановна.

Ведущая организация: Институт Биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Защита состоится «» октября 2009 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.09 в Томском государственном университете по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 36. Факс: (3822)529601.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 34 а.

Автореферат разослан «» сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Середина В. П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Проведение поиска перспективных видов по содержанию и составу фитоэкдистероидов актуально, поскольку эти соединения обладают широким спектром биологического действия: анаболическим, тонизирующим, адаптогенным, гемореологическим, радиопротекторным, а их растительные источники могут быть основой для получения медицинских препаратов и чистых экдистероидов.

Изучение качественного состава, количества и динамики накопления экдистероидов у разных видов в различных условиях обитания может служить одной из важных предпосылок понимания функции этих соединений в онтогенезе растений.

В настоящее время на присутствие экдистероидсодержащих растений изучены флоры Европы, Японии, Узбекистана, отдельных регионов России, включая и некоторые районы Южной Сибири, граничащие с Монголией. Флора Монголии не исследована на наличие экдистероидсодержащих растений. В связи с этим большой интерес представляет изучение в этом отношении флоры Монголии и сопредельных регионов, поскольку в ней богато представлены как самобытные центральноазиатские виды, так и встречающиеся на территории России.

Цель работы. Поиск экдистероидсодержащих видов во флоре Западной Монголии и определение перспектив их использования.

Задачи исследования:

- проведение скрининга растений флоры Западной Монголии на присутствие экдистероидов;

- выявление перспективных экдистероидсодержащих видов;

- исследование химического состава экдистероидов перспективных видов;

- изучение влияния условий обитания на качественный состав, количество и динамику накопления экдистероидов;

- исследование влияния некоторых микроэлементов на всхожесть семян, развитие растений и содержание экдистероидов в видах Silene.

Положения, выносимые на защиту:

1. Флора Западной Монголии содержит значительное количество видов - продуцентов экдистероидов.

2. Экзогенное введение микроэлементов – кобальта, марганца и молибдена оказывает положительное влияние на развитие растений и уровень фитоэкдистероидов в видах рода Silene.

Научная новизна. Впервые исследована флора Монголии на присутствие экдистероидов. Из 297 проанализированных видов обнаружено 17 экдистероидсодержащих, в том числе 7 новых продуцентов – Silene ichebogdo Grub., Silene mongolica Maxim., Silene turgida Bieb. ex Bunge, Elisanthe aprica (Turch. еx.

Fischer et Meyer) Peschk., Serratula marginata Tausch., Chenopodium frutescens C.

A. Meyer, Axyris prostrata L. Впервые экдистероиды обнаружены в роде Elisanthe (Fenzl) Reichb.

Впервые изучен состав экдистероидов Silene repens Patrin, Silene graminifolia Otth., Silene jeniseensis Willd., Elisanthe viscosa (L.) Rupr. в процессе выделения методом колоночной хроматографии и идентификации методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Исследовано влияние условий произрастания на состав и содержание экдистероидов в Silene repens. Проведено сравнительное изучение динамики накопления 20-гидроксиэкдизона (20Е) в образцах Silene repens монгольского и сибирского происхождения.

Впервые изучено влияние некоторых микроэлементов на всхожесть семян, развитие растений и содержание экдистероидов в видах рода Silene.

Практическая значимость: Обнаружено 7 новых растительных источников экдистероидов, среди которых высоким содержанием 20-гидроксиэкдизона характеризуются Serratula marginata и Axyris prostrata. Рекомендовано 4 вида - Silene repens, S. jeniseensis, S. graminifloia, Elisanthe viscosa в качестве богатых источников мажорных экдистероидов – 20-гидроксиэкдизона, полиподина В, интегристерона А, 2-дезоксиэкдизона, 2-дезокси-20-гидроксиэкдизона.

Выявлены экологические условия, способствующие высокому аккумулированию искомых соединений.

Разработаны средства и способы увеличения биомассы растений и содержания в них фитоэкдистероидов путем экзогенного введения определенных концентраций микроэлементов кобальта, марганца и молибдена.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на конференциях: 6 международных и 2 российских, в том числе на 13-й международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 2007), Шестой международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2007), международной конференции «Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов» (Горно-Алтайск, 2007), второй международной научно-практической конференции «Проблемы биологии, экологии, географии, образования: история и современность» (Санкт-Петербург, 2008), «XVII Ecdysone Workshop» (Germany, 2008), международной конференции «Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов» (Горно-Алтайск, 2008), всероссийской научно-практической конференции «Культуры и народы северной Азии и сопредельных территорий в контексте междисциплинарного изучения» (Томск, 2008), IV всероссийской научной конференции «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2009).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в опубликованных работах, 2 из которых в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК. Подана заявка на патент и получена приоритетная справка в 2009 г. на «Способ увеличения биосинтеза экдистероидов в растительных объектах», включающий обработку растений растворами солей микроэлементов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и 2 приложений. Работа изложена на 137 страницах, иллюстрирована 15 таблицами и 18 рисунками. Библиографический список включает 212 наименований.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю доктору химических наук профессору Ларисе Николаевне Зибаревой и научному консультанту доктору биологических наук профессору Александру Сергеевичу Ревушкину за постоянную поддержку и неоценимую помощь в осмыслении материала и написании работы.

За совместную работу при определении состава экдистероидов методом ВЭЖХ автор благодарит профессоров Рене Лафона (Парижский университет Пьера и Марии Кюри, Франция) и Лоуренса Дайнена (Эксетерский университет, Великобритания), за предоставление образцов и определение видов растений доцента Оюунчимэг Дамдинсурен (Ховдский университет, Монголия), доцента Александра Леоновича Эбеля, профессора Андрея Ильича Пяка (ТГУ), за оказанную помощь при определении микроэлементов научного сотрудника Елену Дмитриевну Агапову и доцента Сергея Ивановича Коноваленко (ТГУ), за помощь и поддержку сотрудницу лаборатории фитохимии Валентину Ивановну Еремину и сотрудников кафедры физиологии растений и биотехнологии (ТГУ) и Сибирского ботанического сада (ТГУ).

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКДИСТЕРОИДСОДЕРЖАЩИХ РАСТЕНИЙ В главе анализируются работы российских и зарубежных авторов, посвященные изучению химической природы экдистероидов, распространению, накоплению и роли их в растениях, а также влиянию микроэлементов на биосинтез биологически активных веществ, в том числе и экдистероидов.

Известно, что фитоэкдистероиды являются довольно широко распространенными вторичными метаболитами растений. К настоящему времени выделено более 407 экдистероидов, причем большая часть из них растительного происхождения. Встречаются они как в низших растениях: водорослях, грибах, так и в высших растениях: папоротникообразных, голосеменных и покрытосеменных.

Наибольшее число экдистероидсодержащих видов обнаружено в семействах Amaranthaceae (Takemoto et. al., 1967; 1968; 1971; Ogawa et. al., 1971; Ikan et. al., 1971; Sarker et. al., 1996; Savchenko et. al., 1998 а), Asteraceae (Яцюк, Сегаль, 1970; Горовиц и др., 1974; Володин и др., 1993; 2004, Volodin et. al., 2002; Чадин 2001; Dinаn et. al., 2001), Сaryophyllaceae (Imai, 1969; Cаатов, 1979 а, б, Ревина и др., 1988, Bаthori et. al., 1995; Зибарева, 1991; Зибарева и др., 1995 а, б; 1996;

1997 а,б ; 1998; 1999; 2003; 2007; 2008, Zibareva et. al., 2000), Chenopodiaceae (Dinan 1990; 1991; 1992 a, b; 1995), Lamiaceae (Imai, 1969; Ikan and Ravid, 1970;

1971 a; Camps et. al., 1981; 1982; 1984), Ranunculaceae (Savchenko et. al., 1998 b, Dinan et. al., 2002), Solanaceae Juss. (Savchenko et. al., 2000) и др.

Cемейство Caryophyllaceae является одним из наиболее изученных среди семейств покрытосеменных растений на содержание экдистероидов.

Л. Н. Зибаревой и др. (1999; 2003; 2008) проанализировано более 400 видов порядка Caryophyllales, включая 266 видов семейства Caryophyllaсeae, принадлежащих 28 родам. Обнаружено 95 новых экдистероидсодержащих видов сем.

Caryophyllaсeae, включая 8 видов рода Lychnis L. и 75 видов Silene L., 4 вида Sagina L., 2 вида Saponaria L., 2 вида Petrocoptis A. Braun., 1 вид Dianthus L. и вида Melandrium Roehl. Наиболее перспективными по содержанию этих веществ оказался род Silene.

Проанализированы литературные данные об особенностях накопления экдистероидов в зависимости от фазы развития и органа растения. Внутри рода характер изменений содержания экдистероидов в процессе развития растений различен, что, вероятно, связано с особенностями развития растений, функцией, выполняемой этими соединениями, условиями произрастания. Обсуждены гипотезы о роли экдистероидов в растениях. Проанализированы сведения о влиянии микроэлементов на биосинтез биологически активных веществ.

На основе обобщения литературных данных определена актуальность проблемы исследования данной работы.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В главе дано описание природно-климатических условий районов исследования, изученных объектов и методик исследования.

Для химического скрининга на присутствие фитоэкдистероидов объектами исследований явились дикорастущие виды флоры Западной Монголии. Растения были собраны автором в Западной Монголии в течение 2006-2008 гг., часть образцов была любезно предоставлена сотрудниками Ховдского университета Монголии и кафедры ботаники Томского государственного университета. Виды были определены при содействии Д. Оюунчимэг, А. Л. Эбеля и А. И. Пяка.

Для сравнения химического состава экдистероидов образцы собраны в период цветения в Хангае, Хэнтэе и Горном Алтае.

Скрининг на присутствие экдистероидов в образцах осуществляли хроматоспектрофотометрическим методом (Якубова и др., 1978; Патент…1994) на спектрофотометре UV-1800 («Shimadzu», Япония) в диапазоне 240-250 нм.

Выделение экдистероидов из растений Silene repens проводили методом колоночной хроматографии. Экдистероиды идентифицировали в 4 видах Silene repens, Silene graminifolia, Silene jeniseensis, Elisanthe viscosa методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в Парижском Университете. Определение экстрактивных веществ, влаги, золы, дубильных веществ, флавоноидов, кумаринов, алкалоидов проводили по соответствующим методикам (Государственная фармакопея СССР, 1987, 1990).

Определение микроэлементов в почве и растениях проводили методом атомно-эмиссионного спектрального анализа в лаборатории минералогии и геохимии ТГУ.

Определение всхожести семян растений рода Silene проводили в лабораторных условиях после предварительной обработки 50 штук семян растворами сульфата марганца, молибдата аммония, нитрата кобальта различных концентраций – 10-1–10-5 М, с последующим проращиванием в чашках Петри в течение 12 дней. Семена контрольного образца проращивали на дистиллированной воде.

Определение влияния микроэлементов на развитие растений и биосинтез экдистероидов проводили путем предпосевной, внекорневой, корневой подкормки растений растворами сульфата марганца, молибдата аммония, нитрата кобальта в концентрации 10-4 М. Семена высевали в ящики по 100 штук и выращивали в в оранжерейно-тепличном комплексе Сибирского ботанического сада ТГУ. Для анализа надземную часть растений собирали в фазу цветения.

Полученные экспериментальные данные обработаны с помощью программы Statistica 6.0 и MS Excel 2003. В таблицах и рисунках приведены средние арифметические значения и их стандартные ошибки.

ГЛАВА 3. ЭКДИСТЕРОИДСОДЕРЖАЩИЕ РАСТЕНИЯ ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ 3.1. Скрининг видов флоры Западной Монголии на присутствие экдистероидов хроматоспектрофотометрическом методом Исследование флоры Западной Монголии на наличие экдистероидов предпринято впервые. Скринингу на их присутствие подвергнуто 273 вида, произрастающие на территории Монголии, а также 36 видов Русского Алтая.

Изученные виды относятся к 50 семействам, 3 из которых являются однодольными, 45 - двудольными цветковыми и 2 семейства - голосеменными.

Экдистероиды обнаружены в 3 семействах: Asteraceae, Caryophyllaceae, Chenopodiaceae. Встречаемость экдистероидсодержащих продуцентов среди произвольно выбранных видов составила 5.7 %. На уровне семейств встречаемость искомых соединений выше: Asteraceae - 6 %, Caryophyllaceae – 40 %, Chenopodiaceae – 25 %.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»