Стерины в анатомических частях древесной зелени сосны обыкновенной

6. Ооржак, У.С. Исследование влияния технологических факторов на процесс извлечения экстрактивных веществ из лиственничной губки / У.С. Ооржак, В.М. Ушанова, С.М. Репях// Химия растительного сырья. - 2003. - №1. - С. 69-72.

7. Ооржак, У.С. Научно-практические аспекты рационального использования плодовых тел Fomitopsis officinalis (Vill.:) et Sing: автореф. дис. ... канд. биол. наук / У.С. Ооржак. - Красноярск, 2006. - 18.с.

8. Биотехнологическое использование отходов растениеводства / А.И. Осадчая [и др.]. - Киев: Наук. думка, 1990. - 96 с.

9. Плешков, Б.П. Практикум по биохимии растений / Б.П. Плешков. - М.: Колос, 1976. - 310 с.

10. Рязанова, Т.В. Химия древесины: учеб. пособие для студентов / Т.В. Рязанова, Н.А. Чупрова,

Е.В. Исаева. - Красноярск: Изд-во КГТА, 1996. - 358 с.

11. Сидоренко, М.Л. Биотехнология трутовика лекарственного / М.Л. Сидоренко // Актуальные проблемы технологии живых систем: мат-лы II Междунар. научн.-техн. конф. молодых ученых. - Владивосток, 2007. - С. 73-76.

12. Сидоренко, М.Л. Оптимизация среды для глубинного культивирования мицелия Fomitopsis officinalis /

М.Л. Сидоренко // Успехи медицинской микологии. - Т. VII. - М.: Национальная академия микологии,

2006. - С. 304-306.

13. Щерба, В.В. Углеводы глубинного мицелия ксилотрофных базидиомицетов / В.В. Щерба, В.Г. Бабицкая // Прикладная биохимия и микробиология. - 2004. - Т.40. - № 6. - С. 634-638.

14. Chlebicki, A. Fomitopsis officinalis on Siberian larch in the Urals / A. Chlebicki, V.A. Mukhin, N. Ushakova //

Mycologist. - 2003. - V. 17. - P. 116-120.

15. Molitoris, H.P. Mushrooms in medicine / H.P. Molitoris // Folia Microbiol. - 1994. - Vol. 39. - № 2. - Р. 91-98.

16. Distribution, frequency and biology of Laricifomes officinalis in the Asian part of Russia / V.A. Mukhin [and alt.]

// Микология и фитопатология. - 2005. - Т. 39. - Вып. 5. - С. 34-42.

УДК 634.0.813 А.Н. Девятловская, Л.Н. Журавлева,

Л.П. Рубчевская, Д.Н. Девятловский

СТЕРИНЫ В АНАТОМИЧЕСКИХ ЧАСТЯХ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

Изучена годичная динамика содержания и состава стеринов в хвое, побегах и шишках сосны обыкновенной. Установлен состав кислот связанных стеринов в древесной зелени в ходе годового цикла. Ключевые слова: хвоя, шишки, сосна, стерины, годовой цикл.

A.N. Devyatlovskaya, L.N. Guravlyeva, L.P. Rubchevskaya, D.N. Devyatlovsky

STEROLS IN THE WOOD GREEN ANATOMICAL PARTS OF THE ORDINARY PINE

The year dynamics of the sterol availability and content in the pine-needles, shoots and cones of the ordinary pine is studied. The acid sterol content of the combined sterols in the wood green for a year cycle is established.

Key words: pine-needles, cones, pine, sterols, year cycle.

В настоящее время большое внимание уделяется вопросам, связанным с изучением состава биологически активных веществ древесных растений. Их важнейшими представителями являются липиды.

Следует заметить, что, несмотря на многочисленные работы в области биохимии и физиологии древесных растений, липидный обмен хвойных изучен недостаточно. Сведения об обмене стеринов в процессе роста хвойных растений немногочисленны.

К стероидам относится большая группа биологически важных соединений, в основе структуры которых лежит скелет пергидро-циклопентанофенантрена. Среди стероидов - желчные кислоты, витамины группы Д, стероидные гормоны, сердечные гликозиды, яды животных, растительные гликозиды и алкалоиды [1-3].

В растениях стерины в больших количествах обнаруживаются в тех органах и тканях, которые интенсивно функционируют и содержат большое число делящихся клеток: меристема, хлоропласты, семена [4]. При внутри-

клеточном распределении стеринов прослеживается следующая закономерность: основная масса стеринов находится в микросомах (мембранах эндоплазматического ретикулума) и в митохондриях [5]. Стерины локализуются во внутриклеточных органеллах и их взаимодействие с фосфолипидами стабилизирует мембраны и контролирует их проницаемость. Отмечается, что разветвление боковой цепи при С-17 уменьшает, а появление п-связей увеличивает эффективность стериновой молекулы как стабилизатора мембран.

Важными представителями растительных стеролов являются: ситостерин, стигмастерин, брассикастерин, кампестерин и их эфиры. Кроме этих стеринов в растениях обнаружены сквален, циклоартенол, цитростадиенол [6]. Основным компонентом группы стероидов в древесине хвойных пород является р-ситостерин.

Среди большого разнообразия растений широко изучены стерины цитрусовых. В работах Л.Ш. Туши-швили, СВ. Дурмишидзе и других сотрудников [7] изучен стериновый состав мякоти трех видов цитрусовых Citrus paradici Macf (грейпфрут) сорта Дункан, Citrus sinensis Osb (апельсин) сорта Вашингтон Навель, Citrus unshiu Marc (мандарин) сорта Уншиу, культивируемых в Грузии. Во всех образцах обнаружили свободные, гликолизированные и этерифицированные стерины. Этими авторами показано, что в составе стеринов цитрусовых присутствуют 4-дезметилстерины, 4а-метилстерины и 4,4-диметилстерины, в том числе холестерин, кампестерин, стигмастерин, p-ситостерин, 4а -метил-Д7-стерин и 24-этилиденфенол.

Исследование биогенеза стеринов и анализ их компонентного состава в отдельных органах растений и органеллах клеток показали значение этих соединений в обмене веществ и их влияние на степень проницаемости клеточных мембран. Структурные компоненты клеточных мембран стерины могут влиять на такие свойства растительных тканей, как морозостойкость, устойчивость к некоторым заболеваниям, а также на степень адаптации растений к неблагоприятным условиям среды [8].

В работе [9] показано, что выдерживание растений при пониженных температурах приводит к заметному увеличению в них общего содержания стеринов. К.В. Сулаберидзе с сотрудниками изучали содержание и состав стеринов в листьях цитрусовых растений: лимона (Citrus limon Burm.), апельсина (С. sinensis Os-besk), Юнос-Юзу (С. Ionos-Iuzu) и их связь с морозоустойчивостью. В осенне-зимний период содержание стеринов в листьях увеличивается, достигая максимума в январе. Авторы высказывают предположение, что содержание стеринов в листьях цитрусовых растений коррелирует с морозоустойчивостью. Это явление наблюдали другие исследователи при закаливании растений в лабораторных условиях.

Стерины присутствуют в значительных количествах и в семенах растений. В работе [10] представлены данные о составе стеринов семян Paliurus spinachrisf. Стерины семян этого растения состоят из 66% р-ситостерина, 13% стигмастерина, 11% каспестерина. В семенах хлопка содержание стеринов составляет

1,4% [11]. Особенно подробно изучены стерины семян масличных культур. Обширные исследования в этом направлении проведены учеными Института растительных веществ Узбекистана. Это связано с тем, что в настоящее время липиды семян этих растений являются основным источником стеринов для их промышленного получения. По данным А.Е. Бейли [11], содержание стериновой фракции в растительных маслах различных культур составляет (% от масла): арахис - 0,25; клещевина - 0,50; кунжут - 0,60; лен - 0,40; рапс - 0,70-0,80; соя - 0,35; хлопчатник до 1,60.

Состав стериновой фракции этих масел показывает, что основным компонентом является Р-ситостерин. Его количество для подсолнечника, рапса, арахиса, кунжута, сои соответственно равно 63,1-65,5%, 51,8-58,5%, 66,9-74,8%, 58,7-71,9% (от суммы стеринов). Количество кампестерина составляет: 9,6-11,0%, 27,5-31,7, 13,9-18,4, 18,8-27,6, 19,7-24,0%. Стигмастерина содержится в меньших количествах: 10,1-11,6%, до 1,6 , 8,9-13,0, 7,4-11,1, 14,5-22,3%.

Изучен групповой состав смолистых веществ, выделенных из древесины различных пород. Содержание стеринов в нейтральных и в неомыляемых веществах определяли методом осаждения дигитонином. Наибольшее содержание стеринов отмечено в смолистых веществах пихты и березы, наименьшее - в смолистых веществах кедра и сосны. У видов Betula, Populus, Quercus и Ulmus найден главным образом Р-ситостерин. Проведенные исследования фракции стероидов Quercus alba показали следующий состав: 85% р-ситостерина, 7% стигмастерина, 3% кампестерина и следы дигидро-р-стерина. Авторы, исследовавшие древесину Ulmus rubra, установили, что массовая доля свободных стеринов составляет 0,02%, этери-фицированных - 0,005%, причем свободные стерины содержат 87% р-ситостерина, 7% стигмастерина, 3% кампестерина, 2% цитростадиенола и 1% холестерина [12].

Стерины наряду с фосфо- и гликолипидами являются важнейшими липидами клеточных мембран растений. Поэтому представляется интересным провести сравнительное исследование стеринов различных анатомических частей хвойных растений; установить влияние фенологического состояния дерева на их содержание и состав.

Нами были изучены содержание и состав стеринов различных тканей хвойных растений, хвои и побегов сосны обыкновенной. Был определен состав связанных жирных кислот эфиров стеринов и их гликозидов.

Стерины присутствуют в растениях в свободном и связанном состоянии в виде эфиров и гликозидов. Поэтому в настоящих исследованиях дана количественная оценка этих групп.

При исследовании содержания стеринов и их эфиров в хвое сосны выявлена характерная закономерность, в которой наблюдается наличие максимума содержания стеринов в период покоя и минимума в период вегетации.

Для удобства использования результатов экспериментов в автоматизированных системах управления технологичекими процессами (АСУП) условно принята неразрывность функции динамики анализируемых веществ. Это предположение обусловлено тем, что процессы синтеза и деградации стеринов идут одновременно.

Уравнение регрессии содержания свободных стеринов в хвое сосны обыкновенной в течение годового цикла имеет вид

у(х) = 0,1485 - 0,0426 • х + 0,0034 • х2.

Уравнение регрессии содержания связанных стеринов в хвое сосны обыкновенной в течение годового цикла представлено следующей формулой:

у(х) = 0,0264 - 0,0037 • х + 0,0004 • х2,

где х - месяц отбора пробы в годовом цикле.

Полученные результаты свидетельствуют, что содержание свободных стеринов в хвое сосны изменяется в интервалах 0,109-0,016%. Максимальное количество свободных стеринов обнаружено в хвое в декабре-январе, минимальное - в июле.

Количество связанных стеринов в хвое в течение годового цикла (как и свободных стеринов) меняется. Так, количество эфиров стеринов в хвое сосны составляет 0,023-0,017%. Соотношение «свободные стерины: эфиры стеринов» в течение года изменяется (рис.1). Следует отметить, что эта величина в течение года колеблется более чем в два раза. Так, для хвои сосны она меняется от 4,73 (январь) до 0,94 (июль).

Рис. 1. Соотношение свободных стеринов и эфиров стеринов древесной зелени сосны

Содержание стеринов зависит и от возраста хвои (рис. 2). Однолетняя хвоя по сравнению с двух- и трехлетней отличается повышенным содержанием стеринов. В ходе годового цикла изменение количества стеринов в хвое разного возраста носит идентичный характер: повышенное количество в зимний период и пониженное летом. В целом содержание стеринов с увеличением возраста хвои снижается.

Рис. 2. Содержание стеринов в хвое разного возраста сосны обыкновенной

Характер годовой динамики содержания гликозидов стеринов в древесной зелени сосны схож с таковой для свободных и эфиров стеринов, наблюдается повышение их содержания в период покоя и снижение их количества в период вегетации.

Состав жирных кислот связанных стеринов хвои (как эфиров стеринов, так и гликозидов стеринов) устанавливали методом ГЖХ. Жирные кислоты, полученные путем щелочного гидролиза связанных эфиров хвои сосны обыкновенной, метилировали диазометаном. Анализировался жирно-кислотный состав в хвое в течение года.

Из полученных данных видно, что набор кислот, входящих в состав эфиров стеринов и гликозидов стеринов, для всех пород схож (С12 - С24), однако в их количественном содержании наблюдаются различия.

Основную долю кислот эфиров стеринов хвои сосны составляют непредельные кислоты. Доминирующими среди непредельных кислот являются олеиновая, линоленовая и линолевая кислоты, среди предельных - пальмитиновая кислота. Содержание непредельных кислот в осенне-зимний период повышено. Так, в хвое сосны обыкновенной максимальное количество непредельных кислот составляет в ноябре 65,4%. Среди них преобладает олеиновая кислота (23,22%). Количество предельных кислот в этот период минимально. Пальмитиновая кислота является доминирующей среди них (24,55%).

При изучении годичной динамики содержания стеринов в побегах сосны выявлена закономерность с максимумом в период покоя и минимумом в период вегетации. Ранее в исследованиях, проведенных другими авторами, отмечалось аналогичное увеличение содержания стеринов в растениях при пониженных температурах.

Уравнение регрессии содержания свободных стеринов в побегах сосны обыкновенной в течение годового цикла имеет вид

у(х) т 0,1233 - 0,0346  х + 0,0027  х2, а уравнение регрессии содержания эфиров стеринов в побегах сосны обыкновенной в течение годового цикла имеет вид

у(х) = 0,0274 - 0,0042  х + 0.0004  х2.

Из полученных результатов видно, что содержание свободных стеринов в побегах сосны изменяется в интервале 0,091-0,014%. Максимальное количество свободных стеринов обнаружено в побегах в январе, минимальное - в июне-июле. Следует отметить, что в период покоя содержание свободных стеринов в хвое превышает их количество в побегах, в то время как в период вегетации их количества сравнимы.

Изученный состав жирных кислот эфиров стеринов побегов сосны показывает, что присутствуют те же кислоты, что и в эфирах стеринов хвои. Непредельные кислоты также являются основными. Их количество в течение годового цикла превышает половину суммы кислот и колеблется в побегах сосны от 61,56 до 65,95%. В составе предельных кислот количественно преобладает пальмитиновая кислота, с максимумом 14,44% в январе. Непредельные кислоты эфиров стеринов в побегах, как и в хвое, превышают содержание предельных кислот почти в полтора раза.

Вывод

Таким образом, содержание стеринов различно в анатомических частях древесной зелени сосны и зависит

от фенологического состояния дерева, а годичная динамика их содержания носит закономерный характер. Установлена годичная динамика содержания и состав жирных кислот связанных стеринов хвои и побегов сосны. Кислоты ряда С16, С18 являются основными в эфирах стеринов и их гликозидов.

Литература

1. Grunwald, C. Sterol distribution in intracellular ora-ganelies isolated from tobacco leaves / C. Grunwald // Plant Physiol. - 1970. - Vol.45. - №4. - Р. 663.

2. Физер, Л. Стероиды / Л. Физер, М. Физер. - М.: Мир, 1964. - 982 с.

3. Никитин, В.М. Химия древесины и целлюлозы / В.М. Никитин, А.В. Оболенская, В.Н. Щеголев. - М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 368 с.

4. Анисимов, М.М. Успехи современной биологии / М.М. Анисимов, В.Я. Чирва. - 1980. - Т. 90. - Вып. 3. -С. 351-365.

5. Kimland, В. Wood extractives of Common Spruce, Picea abies (L.) Karst / В. Kimland, T. Norln // Svensk Papper-stid. - 1972. - Vol.75. - P. 403-409.

6. Conner, AN. Neutrals In Southern PineTall Oil / A.N Conner, J.W. Rowe // Am. Oil Chem. Soc. - 1975. -Vol. 52. - Р. 334-338.

7. Тушишвили, Л.Ш. Стерины мякоти грейпфрута, апельсина и мандарина / Л.Ш. Тушишвили, С.В. Дурми-

шидзе, К.В. Сулаберидзе // Химия природных соединений. - 1982. - №7. - С. 478.

8. Пасешниченко, В.А. Итоги науки и техники / ВА Пасешниченко// ВИНИТИ. Сер. «Биологическая химия». -М., 1987. - Т. 25. - С.6.

9. Сулаберидзе, К.В. Содержание и состав стеринов в листьях цитрусовых растений и их связь с морозо-

устойчивостью / К.В. Сулаберидзе, Л.Ш. Тушишвили, В.А. Пасешниченко // Физиология растений. - 1986. -Т. 36. - 1192-1198 с.

10. Далакишвили, И.М. Липиды семян Paliurus spina-chrisfi / И.М. Далакишвили, СД Русакова, Н.И. Чачанидзе // Химия природных соединений. - 1985. - №4. - С. 322.

11. Черненко, Т.В. Исследование липидов масличной пыли при переработке хлопковых семян / Т.В. Чернен-

ко, СИ. Табак, А.И. Глушенкова // Химия природных соединений. - 1989. - № 2. - 282 с.

12. Щербаков, В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья / В.Г. Щербаков. - М.: Пищевая пром-сть, 1979. - 335 с.

----------♦'------------