WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

ПАРШИНА Елена Ивановна БИОЛОГИЯ И РЕСУРСЫ АЛКАЛОИДОСОДЕРЖАЩЕГО ВИДА ACONITUM SEPTENTRIONALE KOELLE В СООБЩЕСТВАХ ТАЕЖНОЙ ЗОНЫ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРО-ВОСТОКА РОССИИ 03.00.05 – ботаника 03.00.32 – биологические ресурсы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Сыктывкар 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Володин Владимир Витальевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Денисов Николай Иванович кандидат биологических наук Ткаченко Кирилл Гавриилович

Ведущая организация: Институт биологии Уфимского научного центра РАН

Защита состоится 24 декабря 2009 г. в 1700 часов на заседании диссертационного совета Д 004.007.01 в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ГСП-2, ул. Коммунистическая, д. 28.

Факс: (8212) 24-01-63;

e-mail: dissovet@ib.komisc.ru Адрес сайта Института: http//www.ib.komisc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра УрО РАН по адресу: 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 24.

Автореферат разослан «_» 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук А.Г. Кудяшева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На европейском северо-востоке России в таежной зоне произрастает около 1000 видов сосудистых растений, а в тундровой зоне около 500. Из них примерно 100 видов применяются в официнальной медицине Российской Федерации (Мартыненко и др., 1994). Видовой состав лекарственных растений флоры этого региона исследован достаточно полно, но их биохимические и ресурсные характеристики практически не изучались.

Востребованность исследований по ботаническому ресурсоведению лекарственных растений в ранее не изученных регионах России обусловлена произошедшими в 90-х годах на территории бывшего СССР политическими, экономическими и территориальными изменениями, которые привели к тому, что местообитания многих ресурсных видов, в том числе и лекарственных растений, оказались за ее пределами.

Известно, что продуцентами дитерпенового алкалоида лаппаконитина, входящего в состав антиаритмического средства «Аллапинин», являются виды рода Aconitum L. (сем. Ranunculaceae). Сырьем для производства этого препарата исходно служила надземная часть Aconitum leucostomum Worosch., произрастающего во флоре Средней Азии. С 1995 г. действует временная фармакопейная статья ВФС 42-2420-94 на использование подземных органов другого широко распространенного на территории России вида этого рода – Aconitum septentrionale Koelle. К настоящему времени проведены эколого-биохимические исследования и разработаны методические основы ресурсного использования A. septentrionale в природных популяциях на Южном Урале и в Западной Сибири (Федоров, 2006; Волкова, 2001).

На территории Республики Коми этот вид широко распространен, однако его морфологические, популяционно-онтогенетические особенности, ресурсные характеристики, популяционную и сезонную изменчивость состава алкалоидов не изучали.

Работа выполнена в рамках проекта «Состояние ресурсов полезных растений европейского Северо-Востока России: мониторинг и разработка биотехнологических подходов по рациональному использованию и воспроизводству» Программы Отделения биологических наук РАН «Биологические ресурсы России, оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга» Цель работы: оценка эколого-биологических и ресурсных характеристик Aconitum septentrionale Koelle в природных популяциях на европейском северо-востоке России и выявление закономерностей в накоплении лаппаконитина в зависимости от факторов среды и фазы развития растений.

Задачи исследования:

1. Выявить типичные местообитания A. septentrionale, изучить фитоценотическую приуроченность вида и дать эколого-ценотическую характеристику сообществ с участием изучаемого вида.

2. Оценить состояние ценопопуляций A. septentrionale в таежной зоне европейского северо-востока России.

3. Изучить особенности и характер изменчивости морфологических признаков растений A. septentrionale в различных типах сообществ.

4. Оценить плотность запасов сырья и ожидаемый выход лаппаконитина с единицы площади в различных типах сообществ.

5. Дать принципиальную оценку возможности использования ресурсов A.

septentrionale в качестве лекарственного сырья и дать рекомендации по оптимизации заготовок в таежной зоне Республики Коми.

Научная новизна работы. Изучена фитоценотическая приуроченность и определена роль A. septentrionale в различных сообществах таежной зоны европейского северо-востока России. Показано, что на территории Республики Коми A. septentrionale образует ценопопуляции, входящие в состав лесных и луговых фитоценозов. Для фрагмента ареала изучаемого вида впервые определены индекс толерантности и диапазон экологических условий местообитаний. Установлено, что по отношению к почвенным условиям A. septentrionale является гемистенобионтным, к климатическим факторам – мезобионтным видом. Исследованы основные характеристики ценопопуляций изучаемого вида (численность, плотность, возрастной спектр).

Изучены морфологические особенности вегетативных и генеративных органов A.

septentrionale. Впервые определен характер изменчивости морфологических признаков вида как по систематически значимым, так и не используемым при установлении видовой принадлежности близких видов рода Aconitum.

Впервые определена продуктивность A. septentrionale по биомассе надземных и подземных органов и выходу лаппаконитина, проведен биохимический анализ частей растения на содержание в них целевого вещества и выявлены закономерности в его накоплении в системе целого растения. Установлено, что наибольший запас сырья A. septentrionale наблюдается в луговых сообществах, в которых ценопопуляции отличаются высокой плотностью особей и побегов, и растения характеризуются наибольшим габитусом. На основании данных по динамике содержания лаппаконитина и продуктивности даны рекомендации по ресурсному использованию исследуемого вида. Показано, что в качестве дополнительного сырья возможно использовать надземную массу, заготавливаемую в период цветения. Подземную часть растений, регламентированную Фармакопеей РФ, следует заготавливать в конце вегетации.

Практическая значимость работы. Дана ресурсная и биохимическая оценка пригодности сырья A. septentrionale, произрастающего в таежной зоне европейского северо-востока России. В различных типах сообществ определена продуктивность и ожидаемый выход лаппаконитина из надземной и подземной части растений. Показано, что для получения лаппаконитина более предпочтительна заготовка надземной части растений в луговых сообществах.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на XIV и XV Всероссийских молодежных научных конференциях «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2007, 2008); Междисциплинарном международном симпозиуме «Народная медицина в системе культурной адаптации населения Европейского Севера: итоги и перспективы междисциплинарных исследований» (Сыктывкар, 2007); научно-практической конференции Сыктывкарского лесного института (Сыктывкар, 2006–2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть работ, в том числе одна статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, двух приложений. Общий объем - 186 страниц, из них основной текст - 169 страниц, включая 18 таблиц, 25 рисунков и схем. Библиография включает 114 наименований, в том числе пять на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ В главе рассмотрены основные принципы и методы ботанического ресурсоведения и биохимических исследований лекарственных растений (Соболевская, Минаева, 1976; Клязника, 1984; Методика…, 1986; Крылова, 1988; Крылова и др., 1989; Минаева, 1989; Некратова и др., 1989; Буданцев, 2005). Проведен анализ видового состава, степени изученности ресурсов лекарственных растений на европейском северо-востоке России и их использования в Республике Коми (Котелина, Мартыненко, 1988; Мартыненко и др., 1994; Мартыненко, 1995). Дан краткий исторический обзор и современное состояние изученности алкалоидов и алкалоидосодержащих видов растений. Показано многообразие структур алкалоидов и различные схемы их классификации, основанные как на особенностях их химического строения (Орехов, 1965), так и учитывающие общность биогенеза в отдельных группах алкалоидов и филогенетические связи между растениями-продуцентами (Лазурьевский, Терентьева, 1975).

Обсуждены закономерности распространения алкалоидов в царстве растений и алкалоидность региональных флор, изменчивость содержания алкалоидов в зависимости от экологогеографических условий произрастания, особенности накопления алкалоидов и их возможная роль в растениях (Орехов, 1965; Лазурьевский, Терентьева, 1975; Юнусов, 1981; Ловкова, 1981; Гозин, Яснецов, 1982; Юнусов, 1997; Чадин и др., 2004; Лугманова, 2007; Фефелова, 2007).

Выявление связей между накоплением алкалоидов в растениях родов Aconitum L. и Delphinium L. и жесткостью климата (Федоров, 2003, 2006) позволяет пересмотреть устоявшуюся точку зрения о более высоком содержании алкалоидов в растениях «южных» флор и диктует необходимость учета всего спектра факторов среды, которые могут оказать влияние на содержание алкалоидов.

Глава 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объектом настоящего исследования являются растения и ценопопуляции (ЦП) Aconitum septentrionale Koelle. В ходе экспедиционных исследований в период с 2006 по 2009 гг. в различных частях ареала A. septentrionale на территории Республики Коми была изучена ценопопуляция (ЦП): 1. Вычегодско-Мезенская равнина (юго-западный район, ЮЗ): ЦП 1 – сероольшаник аконитово-разнотравный; ЦП 2 – пойменный вейниково-разнотравный луг;

ЦП 3 – осинник аконитово-разнотравный; ЦП 4 – осинник таволговый; ЦП 5 – крупнотравный лабазниково-аконитовый луг. 2. Южный Тиман (юго-восточный район, ЮВ): ЦП 6 – ельник разнотравный; ЦП 14 – сероольшаник аконитовый; ЦП 15 – ельник крупнотравно-злаковый. 3. Приполярный Урал (северо-восточный район, СВ): ЦП 7 – злаково-разнотравный луг; ЦП 17 – смешанный разнотравный лес; ЦП 18 – лиственничник травяной; ЦП 19 – ивняк аконитово-разнотравный; ЦП 20 – ивняк аконитовый; ЦП 21 – ивняк разнотравный; ЦП 22 – разнотравная луговина. 4. Северный Урал (юго-восточный-восточный район, ЮВВ): ЦП 8 – елово-кедровый крупнотравный лес; ЦП 9 – елово-кедровый крупнотравный лес; ЦП 10 – пойменный крупнотравный луг; ЦП 11 – пойменный крупнотравный луг; ЦП 12 – влажная злаково-разнотравная луговина; ЦП 13 – осинник разнотравно-аконитовый.

В работе использовали также данные гербария Института биологии Коми НЦ УрО РАН. Программа полевых исследований включала выявление местообитаний, выполнение геоботанических описаний, исследование популяционных характеристик, изучение морфологических признаков вегетативных и генеративных органов, определение продуктивности ценопопуляций A. septentrionale по биомассе надземных и подземных органов и ожидаемому выходу лаппаконитина. При полевых исследованиях применялась методика маршрутного эколого-флористического обследования. Геоботанические описания проводили согласно общепринятым методикам (Воронов, 1973; Нешатаев, 1987). Для определения фитоценотической приуроченности использовали собственные геоботанические описания и литературные источники (Юдин, 1954; Мартыненко, 1989; Дегтева, 1992; Флора и растительность…, 1997;

Леса…, 1999). При характеристике экотопа использовали шкалы Д.Н. Цыганова (1983):

увлажнения почв, переменности увлажнения почв, солевого режима, богатства почв азотом, кислотности почв, освещенности-затенения, термоклиматическую, криоклиматическую, омброклиматическую шкалы и шкалу континентальности климата (Цыганов, 1983).

При изучении ценопопуляций учитывали такие параметры как возрастной состав, численность и плотность особей, доля генеративных особей (Работнов, 1950; Ценопопуляции…, 1976). Выделение возрастных состояний и изучение особенностей онтогенеза проводили с использованием работ Н.С. Михайловской (1976), Р.П. Барыкиной с соавт. (1976), Л.П. Рысина и Г.П. Рысиной (1987), Л.А. Животовского (2001), Л.А. Жуковой (1995) и др.

Для изучения морфологических признаков A.septentrionale отбирали по 20–30 генеративных растений на пробных площадях, заложенных в различных по экологическим условиям растительных сообществах. У отобранных растений отмечали ряд количественных и качественных признаков стебля, листа, цветка, соцветия. Длину волосков и густоту опушения нижней части стебля определяли на высоте 5–10 см под бинокуляром МБС-9 с 4-х кратным увеличением в трехкратной повторности. Всего учитывали 37 параметров, из них 11 параметров определяли расчетным путем. Для оценки внутривидовой и межпопуляционной изменчивости A. septentrionale были рассчитаны коэффициенты вариации (С ) по 31 количеv ственному морфологическому параметру. Уровень изменчивости признаков определяли по шкале С.М. Мамаева (1972).

Плотность запаса сырья, под которой понимается «совокупная сырьевая фитомасса растений с единицы площади» (Буданцев, 2007), определяли методом модельных экземпляров и учетных площадок (Методика…, 1986).

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






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