Состав эфирного масла у Artemisia balchanorum Krasch. , пораженной ржавчинным грибом Puccinia absinthii DC

ЭФИРОМАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ

СОСТАВ ЭФИРНОГО МАСЛА У ARTEMISIA BALCHANORUM KRASCH., ПОРАЖЕННОЙ РЖАВЧИННЫМ ГРИБОМ PUCCINIA ABSINTHII DC.

В.Д. РАБОТЯГОВ, доктор биологических наук, В.П. ИСИКОВ, доктор биологических наук Никитский ботанический сад - Национальный научный центр УААН

Полынь лимонная - Artemisia balchanorum Krasch. - относится к семейству Asteraceae, к подроду Seriphidium, насчитывающему около 100 видов. Описана в 1928 г. И.М.Крашенинниковым из сборов в горах Большие Балханы Туркменской ССР и названа полынью лимонной за характерный цитрусовый запах. Природный ареал ее ограничен Большими Балханами и Парапамизом. [1]. По своим хозяйственно ценным признакам и неприхотливости к условиям выращивания полынь лимонная относится к наиболее перспективным растениям для введения в культуру.

В Никитском ботаническом саду полынь лимонная культивируется с 1954 г. и изучалась преимущественно в составе естественной популяции. Были выделены ее высокопродуктивные сорта и формы с цитральным и гераниольным запахами, имеющими большое значение для парфюмерно-косметической и пищевой промышленности. Цитральное масло полыни лимонной (до 60%) может использоваться наравне с эфирным кубебы и лемонграссовым для выделения из него цитраля [2]. В культуре полынь лимонная может сильно поражаться ржавчиной, и биогенез эфирного масла у таких растений неизвестен. В связи с этим возникла необходимость изучения компонентного состава эфирного масла полыни лимонной у таких растений.

Объекты и методы исследования

Исследования проводили в Никитском ботаническом саду в 2007 году. Материалом для изучения служили три сорто-клона Artemisia balchanorum, выделенные из семенного потомства (местная репродукция) и вегетативно размноженные черенками. Полученные саженцы высажены на коллекционном участке, в фазе "конец цветения" проводили срезку надземной массы сырья и определяли количество и состав эфирного масла в сорто-клонах полыни лимонной (клоны 1-50, 4.2, 7.8). Точность опыта достигалась тем, что с одного и того же растения отбирали для анализа здоровые и пораженные ржавчинной соцветия. Массовую долю эфирного масла в сырье определяли методом гидродистилляции на аппаратах Клевенджера [3, 4]. Компонентный состав эфирного масла исследовали на хроматографе Agilent Technology 6890N с масс-спектрометрическим детектором 5973N. Условия анализа: хроматографическая колонка кварцевая, капиллярная НР 5MS. Температура испарителя 250 градусов. Газ-носитель - гелий. Скорость газа-носителя 1 мл/мин. Ввод пробы с делением потока 1/50. Температура термоса 50 градусов с программированием от 3 до 220 градусов/мин. Температура детектора и испарителя 250 градусов. Компоненты эфирных масел идентифицировали по результатам сравнения полученных в процессе хроматографирования масс-спектров химических веществ, входящих в исследуемые смеси, с данными библиотеки масс-спектров NIST02 (более 174000 веществ). Индексы удерживания компонентов рассчитывали по результатам контрольных анализов эфирных масел с набором нормальных алканов [3].

Результаты и обсуждение

В условиях Южного берега Крыма исследуемые сорто-клоны полыни лимонной развиваются как типичный полукустарник с моноциклическими однолетними побегами, высотой до 80 см, с диаметром куста от 40 у прямостоящих до 100 см у раскидистых форм. Растения проходят полный цикл развития, обильно цветут и плодоносят. Начиная со второго года жизни полынь лимонная формирует от 10 до 40 и более генеративных, густо-облиственных, деревянистых у основания побегов. Листья длиной 3-5 см, дважды-трижды перисторассеченные, светло-зеленой, сизой и голубовато-серой окраски. Средние листья - стеблевые-рано опадающие, менее сложно-рассеченные; верхние - прицветные - простые линейные. Соцветие метельчатой формы, несет от 1000 до 4000 овально-продолговатых, густо или редко сидящих цветочных корзинок длиной 3-4 мм. Цветки двуполые, трубчатые, пятичленистые. Цветков в корзинке в среднем шесть. Опыляются перекрестно при помощи ветра и насекомых. Полынь лимонная засухоустойчива, сравнительно зимостойка, нетребовательна к почвам. Мало поражается болезнями и почти не повреждается насекомыми [3].

При фитопатологическом обследовании среди здоровых растений были выявлены особи, пораженные ржавчинным грибом Puccinia absinthii DC.. Гриб широко распространен в культуре таких растений, как Artemisia absinthium L., Artemisia austriaca Jacq., Artemisia balchanorum Krasch., Artemisia dracunculus L., Artemisia lerchiana Weber. ex Stechm., Artemisia pontica L., Artemisia taurica Willd., Artemisia vulgaris L. [6]. Поражает листья, стебли, цветки, существенно может снижать выход семян этих видов и влиять на продуктивность эфирного масла. До настоящего времени оставался невыясненным вопрос, как влияет ржавчинный гриб на компонентный состав эфирного масла. В связи с этим возникла необходимость изучения биохимического состава эфирного масла у пораженных ржавчинным грибом

растений. Хроматографический анализ эфирного масла позволил идентифицировать 41 терпеновое соединение (табл.).

Таблица

Изменчивость компонентного состава эфирного масла у растений Artemisia balchanorum, пораженных ржавчинным грибом Puccinia absinthii

Компонент Массовая доля те шеноида в эфирном масле, % от общей суммы

сорто-клон 7.8 сорто-клон 1-50 сорто-клон 4.2

здоровый пораженный здоровый пораженный здоровый пораженный

сабинен 0,56 0,78 0,55 0,68 0,56 0,61

мирцен 12,28 5,27 9,51 7,61 10,02 5,45

а-терпинен 1,28 0,59 0,53 0,59 1,07 0,40

1,8-цинеол 1,27 1,78 1,20 1,45 1,42 1,36

линалоол 24,82 30,01 25,93 32,63 23,26 26,30

а-туйон 9,63 11,80 10,00 13,06 9,99 11,06

(3-туйон 3,45 4,29 3,88 4,71 3,48 4,19

туйиловый спирт 0,49 0,55 0,53 0,54 0,43 0,52

терпинен-4-ол 0,25 0,41 0,27 0,32 0,25 0,42

а-терпинеол 0,23 0,30 0,23 0,23 0,26 0,27

цитронеллол 0,38 0,30 0,50 0,21 0,34 0,28

нераль 11,18 11,54 11,60 10,07 11,83 11,22

гераниол 0,98 0,80 1,00 0,46 1,94 0,98

линалилацетат 0,23 0,24 0,31 0,30 0,19 0,20

гераниаль 12,73 12,79 12,74 10,35 13,06 13,10

а-терпинилацетат 1,35 1,34 1,75 1,74 0,88 1,27

геранилацетат 9,35 7,48 8,42 5,52 12,95 8,30

цис-жасмон 1,60 1,68 1,87 1,29 1,38 1,35

кариофиллен 0,31 0,35 0,38 0,36 0,26 0,28

Эфирное масло состоит из углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов, кислот и сложных эфиров. Основными компонентами эфирного масла изучаемых сорто-клонов Artemisia balchanorum являются мирцен, а-терпинен, 1,8-цинеол, линалоол, а- и р-туйоны, нераль, гераниол, гераниаль и геранилацетат. В изучаемых растениях суммарное содержание этих терпеновых соединений составляло не менее 85%. Сравнительный анализ эфирного масла здоровых и пораженных ржавчиной растений показал, что у пораженных особей биосинтез мирцена в 1,2-2,3 раза ниже, чем у контроля, и составляет соответственно 5,27 против 12,28%. А биосинтез такого ценного компонента, как линалоол, у пораженных растений на 20-25% выше, чем у здоровых, его массовая доля составляет 30,0-32,6%, в то время как в контроле она ниже - 25%. Интересно отметить, что и содержание другого компонента, осту йо на, у пораженных растений выше на 22-30% по сравнению со здоровыми. Биосинтез Р-туйона также выше на 20,4-24,3% у пораженных растений и составляет 4,29%, в то время как у здоровых растений он всего 3,45%. Что касается биосинтеза таких терпеновых соединений, как туйоловый спирт, терпинен-4-ол, а-терпинеол, цитронеллол, то их количество как у здоровых, так и у пораженных растениях варьирует в одних и тех же пределах.

Особо ценным компонентом у полыни лимонной является алифатический терпеновый альдегид -цитраль (СюН16О), ради производства которого и выращивают полынь. Природный цитраль [9] является смесью двух геометрических изомеров - цис и транс. Как показали наши исследования, в эфирном масле полыни лимонной преобладает цис-изомер (гераниаль), его массовая доля составляет 12,73-13,10%, в то время как биосинтез нераля (транс-изомер) сооответственно 11,18-11,22%. Биосинтез этих компонентов у здоровых и пораженных растений находится в одних и тех же пределах (табл.). Исключение составляет сорто-клон №1-50, у которого биосинтез нераля и гераниаля у пораженных растений на 19,8% ниже, чем у здоровых.

Исследования показали, что накопление гераниола происходит по-разному у здоровых и пораженных растений. Так, у сорто-клона №7.8 биосинтез гераниола несколько выше у здоровых особей, чем у пораженных. У сорто-клонов №1-50 и №4.2 со здоровыми растениями массовая доля гераниола в эфирном масле была выше в 2,2 раза по сравнению с пораженными. Что касается биосинтеза сложных эфиров, таких как линалилацетат и а-терпинилацетат, то массовая доля их в эфирном масле у здоровых и пораженных растений примерно одинаковая и составляет 1,75 и 1,74% (табл.). Накопление линалилацетата у пораженных растений на 20-35% ниже, чем у здоровых. Массовая доля линалилацетата в эфирном масле у здоровых особей сорто-клона №4.2 составляет 12,95%, в то время как у пораженных

особей всего 8,30%. Биосинтез сесквитерпенов у здоровых и пораженных ржавчиной растений варьирует в одних и тех же пределах, и особых различий у изучаемых сорто-клонов не наблюдается.

Таким образом, изучение компонентного состава эфирного масла пораженных ржавчиной растений Artemisia balchanorum показало, что у больных и здоровых растений идентифицирован 41 компонент, различий в количестве компонентов не наблюдается. Отмечены большие различия в массовой доле таких терпеновых соединений, как углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны и сложные эфиры. В целом количественные изменения терпеновых соединений не влияют отрицательно на качество эфирного масла полыни лимонной.

Список литературы

1. Машанов В.И. и др. Новые эфиромасличные растения. - Симферополь: Таврия, 1988. -160 с.

2. Работягов В.Д, Машанов В.И., Андреева Н.Ф. Интродукция эфиромасличных и пряно-ароматических растений - Ялта: ГНБС, 1999. - 31 с.

3. Ермаков А.И. и др. Методы биохимического исследования растений. - М., Л., 1962. - 520 с.

4. Горяев М., Плива И. Методы исследования эфирных масел. - Алма-Ата: Изд. АН Каз. ССР, 1962. - 752 с.

5. Jennings W., Shibamoto T. Qualitative analysis of flavor and fragrance volatiles by glass capillary gas chromatography. - N.Y.:Academic Press, 1980. - 380 p.

6. Визначник гриб1в Украши. - К.: Наукова думка, 1971. - Т.4. - 313 с.

Рекомендовано к печати д.б.н., проф. Корженевским В.В.

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ И ЭФИРНОМАСЛИЧНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА NEPETA L. В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮГА УКРАИНЫ

Л.В. СВИДЕНКО, кандидат биологических наук Никитский ботанический сад - Национальный научный центр

Род Nepeta L., насчитывающий в мировой флоре свыше 200 видов, является крупным родом семейства Lamiaceae, главным родом трибы Nepeta Benth. [5]. Котовники в целом отличаются высокой экологической пластичностью. Они распространены на севере Западной Европы до Ирландии, Южной Норвегии, в Передней Азии - до Гималаев. Как заносное растение котовник встречается в Северной Америке, Южной Африке, Японии, в Европе, Западной Сибири, на Дальнем Востоке, в Северной Азии. Многие виды котовников характеризуются неустойчивостью признаков как макроскопической, так и микроскопической структуры тела и даже репродуктивных органов и дают колоссальную пестроту морфологических форм [2].

Род Nepeta представляет значительный интерес для изучения, так как многие виды являются декоративными садово-парковыми растениями, ценными медоносами, применяются в пищевой промышленности как пряности, а при производстве вин и коньяков - как ароматизаторы [1]. Кроме того, котовники - это природный источник для получения ценных эфирных масел. [6] Указания на практическое использование котовника встречаются даже в древних источниках. Это растение употреблялось еще в древних и средних веках для изготовления суррогата чая, а также как лекарственное средство от простуды, при воспалении легких, малокровии, судорогах и т.д.

Настоящая работа посвящена изучению роста и развития, а также эфирномасличности трех видов рода Nepeta (Nepeta cataría var. citriodora Beck., Nepeta transcaucasica Grossh. и Nepeta grandiflora Bieb.) в степной зоне юга Украины.

Объекты и методы исследования

Материалом для исследований служили семенные популяции Nepeta cataria var. citriodora, Nepeta transcaucasica и Nepeta grandiflora. Семена Nepeta cataria var. citriodora были получены из Никитского ботанического сада, семена Nepeta transcaucasica получены из Национального ботанического сада им М.М. Гришко, семена Nepeta grandiflora - из ВИЛАР. Семена были высеяны на интродукционном участке опытного хозяйства «Новокаховское» (Херсонская область) Никитского ботанического сада - Национального научного центра. В жаркие месяцы для растений проводились дополнительные поливы.

Целью нашей работы было изучение биологических особенностей данных видов котовника, а также содержания эфирного масла в растениях и его компонентного состава. За растениями проводились фенологические наблюдения согласно общепринятым методикам. Учет урожая проводили в период массового цветения растений по методике полевых опытов Б.А.Доспехова [3]. Массовую долю эфирного