Содержание некоторых групп соединений вегетативных органов Ornithogalum umbellatum (Hyacinthaceae)

Pulsatilla flavescens - типичное степное растение, ксерофит, предпочитающий условия низкого увлажнения. В засушливых условиях природных местообитаний показатели семенной продуктивности и коэффициента семинификации значительно выше.

Литература

1. Данилова Н.С., Борисова С.З., Иванова Н.С. Декоративные растения Якутии: атлас-определитель. -М.: ЗАО «Фитон+», 2012. - 248 с.

2. Макаров А.А. Лекарственные растения Якутии и перспективы их освоения. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 264 с.

3. Данилова Н.С., Борисова С.З. Онтогенез Pulsatilla flavescens (Ranunculceae) в условиях интродукции в Центральной Якутии // Растительные ресурсы. - 2010. - Т. 46, Вып. 2. - С. 13-17.

4. Гаврилова М.К. Климат Центральной Якутии. - Якутск: Кн. изд-во, 1973. - 150 с.

5. Бейдеман И.Н. Изучение фенологии растений // Полевая геоботаника. - М.;Л.: Наука, 1960. - Т. 2. -С. 333-368.

6. Артюшенко З. Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. Семя. - Л.: Наука, 1990. - 204 с.

7. Зайцев Г.Н. Методика биометрических расчетов. Математическая статистика к экспериментальной ботанике. - М.: Наука, 1973. - 256 с.

8. Семена цветочных культур. Правила приемки и методы определения качества. ГОСТ 24933.0-81 - ГОСТ 24933.3-81. - М.: Гос. комитет СССР по стандартам, 1981. - 52 с.

9. Вайнагий И.В. Методика определения семенной продуктивности представителей семейства лютиковых // Бюл. ГБС. - 1990. - Вып. 155. - С. 86-90.

10. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботан. журн. - 1974. - Т. 59, № 6. - С. 826-831.

УДК 582.573.81:581.134.6 ЛЛ. Седельникова, Т.А. Кукушкина

СОДЕРЖАНИЕ НЕКОТОРЫХ ГРУПП СОЕДИНЕНИЙ ВЕГЕТАТИВНЫХ ОРГАНОВ ORNITHOGALUM UMBELLATUM

Проанализирован количественный состав запасных веществ вегетативных органов Ornithogalum umbellatum в течение трех вегетационных периодов. Впервые в условиях лесостепной зоны Западной Сибири установлена динамика накопления сахаров, крахмала, сапонинов, аскорбиновой кислоты, пектинов, протопектинов, катехинов, флавонолов в листьях и луковицах у данного вида.

Ключевые слова: луковица, лист, птицемлечник зонтичный, сахар, крахмал, сапонины, аскорбиновая кислота, флавонолы, пектины, протопектины, катехины, Западная Сибирь.

L.L. Sedelnikova, T.A. Kukushkina

THE CONTENT OF SOME COMBINATION GROUPS OF THE VEGETATIVE ORGANSIN THE ORNITHOGALUM UMBELLATUM

The quantitative composition of the stock substances in the Ornithogalum umbellatum vegetative organsdur-ing three vegetative periodsis analyzed. For the first time in the Western Siberia forest-steppe zone conditions the accumulation dynamics of sugars, starch, saponins, ascorbic acid, pectins, protopectins, catechines, flavonols in thisspecies leaves and bulbs is determined.

Key words, bulb, leaf, Ornithogalum umbellatum, sugar, starch, saponins, ascorbic acid, flavonols, pectins, protopectins, catechines, Western Siberia.

Введение. При введении в культуру декоративных луковичных растений особое место занимают не только их биоморфологические особенности в новых условиях обитания, но и биохимические сведения о накоплении биологически активных веществ в вегетативных органах. Среди луковичных эфемероидов известен род 0гпНода!ит 1_., в котором около 300 видов, представленных шестью подродами [Агапова, 1977]. Нами интродуцирован птицемлечник зонтичный - От№ода!ит итЬвМит 1_., очень полиморфный вид [Се-дельникова, 2002]. Полиморфизм этого вида обусловлен высокой степенью адаптации к крайне экстремальным условиям существования в природе. Сведений о биохимическом составе вегетативных органов и их изменчивости в литературе не обнаружено. Изучен состав запасных веществ у некоторых луковичных ин-тродуцентов [Седельникова, Кукушкина, 2009 а, б, 2013]. Обусловленность настоящего исследования связана с отсутствием данных о содержании запасных веществ в надземных и подземных органах птицемлечника зонтичного.

Цель работы. Изучение динамики накопления некоторых групп соединений в вегетативных органах ОгпМодаЮт итЬвИаЮт для выявления возможностей их адаптации в условиях лесостепной зоны Западной Сибири.

Материалы и методы исследований. Исследования проводили в Центральном сибирском ботаническом саду (ЦСБС) СО РАН в течение 2010-2012 гг. с мая по сентябрь. Опытные растения выращивали с 1984 г. на интродукционном участке лаборатории декоративных растений, расположенном в юго-восточном районе Приобья г. Новосибирска. В работе использованы луковицы и листья ОтМодаЮт итЬвМит 1_. - птицемлечника зонтичного из семейства НуасШасвав Ва1воИ - гиацинтовых. В природе обитает в Европе и Северной Африке в степях и лесных лугах [Комендар, Мезев, 1986]. Это ранневесенний луковичный эфемероид, зимующий в условиях лесостепной зоны Западной Сибири [Седельникова, 2002].

Определяли количественный состав пектинов, протопектинов, катехинов, сахаров, крахмала, сапонинов и аскорбиновой кислоты в луковицах в течение вегетационного периода (май, июль, сентябрь). Пробы для анализа (навеска 5-10 г) брали в соответствии с фенофазами развития растений: вегетация и массовое цветение - II декада мая, летний покой - II декада июля, предзимье - III декада сентября. Использовали свежесобранное сырье. Пектиновые вещества определяли карбазольным методом; сахара по методу А.С.Швецова и Э.Х.Лукьяненко; катехины спектрофотометрическим методом; крахмал методом кислотного гидролиза; сапонины весовым методом (сырой сапонин) [Государственная ..., 1968; Методы ..., 1987; Киселева и др., 1991; Бородова и др., 1993; Кукушкина и др., 2003]. Определения проводили в трехкратной по-вторности.

Результаты исследований и их обсуждение. За годы исследования нами установлено высокое содержание аскорбиновой кислоты в листьях 0. итЬвМит в 2010-2011 гг. (86-89,6 мг%), а в более засушливый и теплый вегетационный период 2012 г. - 132,9 мг% (рис.1, а). Что касается содержания флавонолов, то их количество составляло от 1,6 % (2011г.) до 2,1 % (2012 г.). Однако в более теплом, умеренно увлажненном 2010 г. их значение было наибольшим и составляло 2,8 % (рис.1,б). Относительно накопления сахаров в надземных органах установлены сравнительно разные показания за годы исследования. Так, в теплый засушливый период 2012 г. наблюдали наибольшее содержание сахара (30,71%) по сравнению со слабозасушливым периодом 2011 г. (1,65 %). Содержание пектинов и протопектинов было сравнительно стабильным. Однако установлено, что протопектинов в 4 раза больше, чем пектинов. Содержание катехинов в 2011 г. было в 4-5 раз больше, чем в другие годы. По сапонинам стабильность наблюдали в 2011-2012 гг. (5,6-5,8 %), но в 2010 г. их содержание в листьях составляло 9,97 % (рис.2).

мг% %

а б год

Рис. 1. Содержание аскорбиновой кислоты (а) и флавонолов (б) в надземных органах Ornithogalum umbel-

\atum в мае месяце: 1 - 2010 г.; 2 - 2011 г.; 3 - 2012 г.

%

35 30 25 20 15 10 5 0

1  Ряд3

ГРЧНЗ 1Т

Ряд 1

Ряд2

2

3

4

5

вещества

Рис. 2.. Содержание сахаров (1), пектинов (2), протопектинов (3), катехинов (4), сапонинов (5) в надземных органах Omithogalum umbellatum в мае месяце: ряд 1 - 2010 г., ряд 2 - 2011 г., ряд 3 - 2012 г.

В подземных органах за два года наблюдений (2010-2011 гг.) нами отмечено, что в луковицах весной, после зимнего покоя содержание аскорбиновой кислоты 6,4-14,4 мг%, а к предзимью оно снижается. Однако в засушливый период 2012 г. отмечено интенсивное накопление аскорбиновой кислоты в летний период относительного покоя (21,5 мг%) и понижение к предзимью (16,3 мг%). Содержание пектинов и протопектинов весной в 1,5 раза больше по сравнению с предзимьем. Причем количественное содержание протопектинов в 2 раза больше по сравнению с пектинами в течение всех вегетационных периодов. Только в июле 2010 г. их показания отличались незначительно. По содержанию катехинов отмечена стабильность во все годы наблюдений (0,02-0,04 %). Данные по количественным показаниям сапонинов позволили установить, что в теплый умеренно увлажненный (2010 г.) и засушливый (2012 г.) вегетационные периоды к предзимью их содержание в 2-3 раза больше в луковицах, чем весной. Однако при ранней теплой весне 2011 г. в мае месяце сапонинов обнаружено в 3 раза больше, чем в летне-осенний период (табл.).

Биохимические показатели веществ в луковицах Omithogalum umbelatum в условиях Новосибирска за 2010-2012 гг.

Год Месяц Аскорбиновая кислота, мг% Сахара, % Пектины, % Протопектины, % Катехины, % Сапонины, %

2010 Май 14,38 4,95 3,36 6,52 0,03 3,04

Июль 14,68 0,86 3,34 3,95 0,03 7,35

Сентябрь 5,69 2,54 2,75 5,42 0,04 10,55

2011 Май 6,43 9,72 2,75 7,41 - 49,18

Июль 6,50 1,33 1,86 3,82 0,03 14,76

Сентябрь 5,34 1,92 1,70 3,33 - 14,02

2012 Май 14,42 2,41 2,50 4,08 0,03 18,06

1

Июль 21,54 3,46 1,89 6,25 - 2,99

Сентябрь 16,31 4,26 1,89 3,76 0,02 9,35

По динамике содержания сахаров наблюдали их уменьшение к предзимью (последняя декада сентября) в 2 раза (2010 г.) и в 4,5 раза (2011г.). Однако в засушливый вегетационный период 2012 г. отмечено постепенное увеличение содержания сахара в луковицах О. итЬвШит к осени в 1,5-2 раза (рис. 3). Относительно показаний по наличию крахмала установлена обратная зависимость. Так, в 2010 г. его количество возрастало в 5-6 раз в летне-осенний период по сравнению с весенним (рис. 4), в слабо засушливый 2011

г., наоборот, понижалось к предзимью в 2,5 раза. А в засушливый 2012 г. было стабильным (30-40%). %

Ряд1

Ряд2

Ряд3

год

Рис.3. Содержание сахара в луковицах Огп№ода!ит итЬвШт в разные вегетационные периоды: 1 - 2010 г.; 2 - 2011 г.; 3 - 2013 г.

%

1= /7~ 1Н —¡¿= ПРяд1 1_  Ряд2  Ряд3 = > V

и 1 1 1 1 2 3

год

Рис. 4. Содержание крахмала в луковицах Огп№ода!ит итЬвШит в разные вегетационные периоды: 1 - 2010 г.; 2 - 2011г.; 3 - 2012 г.

Анализ результатов биохимического исследования состава луковиц и листьев О. итЬвШт в период весенне-осенней вегетации позволил нам определить индивидуальные и общие закономерности. В луковицах и листьях обнаружено шесть общих компонентов: аскорбиновая кислота, сахара, пектины, протопектины, катехины и сапонины. В луковицах имеется крахмал, а в листьях - флавонолы. Их количественное содержа-

ние зависит от весенне-летне-осеннего периода вегетации и метеорологических условий года наблюдений. Известно, что в летний период луковица О. umbelatum находится в вынужденном подземном покое, где происходят биоморфологические процессы формирования зачаточных генеративных органов [Седельникова, 2002]. Как показали наши данные, в летне-осенний период идет интенсивное накопление биохимических веществ (пектины, протопектины, сапонины, катехины), что повышает устойчивость и выживаемость генеративных и вегетативных органов в период зимнего покоя. Повышенное содержание крахмала в предзимье способствует морозостойкости луковиц О. umbelatum.

Выводы

1. В луковицах О. umbelatum в 5-6 раз меньше аскорбиновой кислоты и сахара, чем в листьях в весенний период вегетации.

2. Содержание крахмала, как полимера глюкозы, в подземных органах О. umbelatum составляло 2555 % к предзимью, а количественный состав сахаров уменьшался в 2-4,5 раза.

3. Динамика накопления сапонинов, катехинов, пектинов, протопектинов в надземных и подземных органах связана с тепло- и влагообеспеченностью в период роста и развития О. umbelatum вегетационных периодов 2010-2012 гг.

Литература

1. Агапова Н.Д. Ornithogalum L. - Орнитогалюм, или Птицемлечник // Декоративные травянистые растения. - Л.: Наука, 1977. - Т. 2. - С. 176-184.

2. Методические указания по химико-технологическому сортоиспытанию овощных, плодовых и ягодных культур для консервной промышленности / В. Бородова, Э. Горенков, О. Клюева [и др.]. - М., 1993. -С. 64-65.

3. Государственная фармакопея. - М., 1968. - 816 с.

4. Киселева А., Волхонская Т., Киселев В. Биологически активные вещества лекарственных растений Южной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1991. - 63 с.

5. Комендар В.И., Мезев Г.Н. Распространение и биоморфологические особенности Ornithogalum umbel-latum L. // Растительные ресурсы. - 1986. - Т.23, № 4. - С. 497-504.

6. Кукушкина Т., Зыков А., Обухова Л. Манжетка обыкновенная (Alchmilla vulgaris L.) как источник лекарственных средств // Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов природного происхождения. - СПб., 2003. - С. 64-69.

7. Методы биохимического исследования растений / под ред. А. Ермакова. - Л., 1987. - 430 с.

8. Седельникова Л.Л. Биоморфология геофитов в Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 2002. - 307 с.

9. Седельникова Л.Л., Кукушкина Т.А. Сезонная динамика накопления запасных веществ в луковицах Scilla sibirica и Ornithogalum ponticum // Химия в интересах устойчивого развития. - 2009 а. - № 17. -С. 417-421.

10. Седельникова Л.Л., Кукушкина Т.А. Компонентный состав луковиц видов рода Muscari (Hyacinthaceae) // Растительные ресурсы. - 2009 б. - Вып. 2. - С. 77-82.

11. Седельникова Л.Л., Кукушкина Т.А. Запасные вещества в вегетативных органах Erythronium sibiricum (Liliaceae) // Растительный мир Азиатской России. - 2013. - № 2. - С. 115-118.