УДК 581.135.51:582.893(571.14/17)

ВИНОКУРОВА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА

630090 Новосибирск, Проспект Академика Лаврентьева 9, Новосибирский институт органической химии СО РАН, тел. (3832) 344855, e-mail: schultz@nioch.nsc.ru

ТЕРПЕНОИДЫ В ОНТОГЕНЕЗЕ ANGELICA SYLVESTRIS L. ЧЕРНЕВЫХ ЛЕСОВ САЛАИРА

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.05 (ботаника)

Защита состоялась 16 ноября 1994 года

Работа выполнена в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН, научный руководитель - д.б.н. Минаева Валентина Гавриловна.

Актуальность проблемы. Вещества вторичного биосинтеза - терпеноиды, входящие в состав эфирных масел многих видов растений и обладающие полифункциональным лечебным действием на организм человека, для многих объектов недостаточно изучены. Практически отсутствуют сведения об их функциях в растительных организмах на разных этапах онтогенеза. Все это, наряду с практической ценностью эфирных масел для фармацевтической, пищевой, парфюмерной отраслей промышленности и дефицитом эфирно-масличного сырья, позволяет считать углубленные исследования терпеноидов эфирных масел как уже известных, так и неизученных видов растений, весьма актуальными.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключалась в изучении химического состава эфирного масла хозяйственно-ценного вида Angelica sylvestris L. и в выяснении закономерностей накопления терпеновых соединений в онтогенезе данного вида в разных эколого-фитоценотических условиях. В соответствии с целью, в работе поставлены следующие задачи:

  1. Изучить онтогенез A.sylvestris и его поливариантность в различных эколого - фитоценотических условиях.
  2. Определить численность и возрастную структуру ценопопуляций этого вида в разных фитоценозах.
  3. Исследовать количественное содержание и качественный состав эфирного масла подземных органов A.sylvestris.
  4. Провести сравнительный анализ динамики накопления терпеноидов (в сумме, по группам и отдельных веществ) у индивидуальных особей в зависимости от возрастного состояния и их местообитания.
  5. Выяснить взаимосвязь накопления терпеноидов как биохимических признаков с онтогенетическими и эколого-фитоценотическими.
  6. Определить оптимум и стратегию поведения вида с учетом как популяционно-онтогенетических, так и биохимических характеристик.

Защищаемые положения:

  1. Качественный состав терпеноидов закреплен генетической программой и не меняется в онтогенезе в зависимости от места обитания растений данного вида.
  2. Количественное соотношение компонентов, меняющееся в зависимости от возрастного состояния и местообитания, для особей одного возрастного состояния, в конкретном месте обитания - величина статистически постоянная.
  3. Динамика накопления эфирного масла как в сумме, так и индивидуальных компонентов отражает закономерности поведения вида в ценозе.

Научная новизна работы. Применение к исследованию данного объекта (A. sylvestris) одновременно двух подходов - популяционно-онтогенетического и сравнительно-биохимического позволило: впервые описав онтогенез, его поливариантность, численность и возрастную структуру ценопопуляций вида в разных эколого-фитоценотических условиях, исследовав химический состав эфирного масла и динамику его накопления (в сумме и отдельных веществ) у индивидуальных особей в зависимости от возрастного состояния и местообитания, выявить взаимосвязь терпеноидного состава эфирного масла как биохимического признака с онтогенетическими и эколого-фитоценотическими. Нами был выделен ранее не описанный природный энантиомер третичного сесквитерпенового спирта (-)глобулола - (+)глобулол, который доминирует в эфирном масле A.syvestris (30-60%). Установлена и доказана его структура.

Личный вклад cоискателя в получении научных результатов заключается в постановке цели и задач, выборе методов исследования, сборе материала и полном его анализе. Экспедиционные работы проводились совместно с лабораторией фитоценологии под руководством Н.Н.Лащинского, которому автор глубоко признательна за оказанные помощь, поддержку и консультации. Химическая часть работы выполнена в НИОХ СО РАН. Автор сердечно благодарит к.х.н. Хана В.А. за помощь в освоении методики газожидкостной хроматографии и предоставлении места, приборов и реактивов для выполнения химических анализов. Также хочется выразить благодарность к.х.н. Ткачеву А.В. за помощь в установлении структуры (+)-глобулола.

К сожалению, в связи с преждевременным уходом из жизни научного руководителя Минаевой Валентины Гавриловны, основная часть полученных результатов с нею не обсуждалась.

Теоретическое и практическое значение. Результаты данной работы позволили выявить взаимозависимость биохимических признаков с онтогенетическими и эколого-фитоценотическими и рекомендовать их совместное использование для изучения популяционной жизни растений. Практическое значение имеет примененный двухсторонний подход к изучению видов потенциального комплексного использования, который может являться основой для проведения интродукционно-селекционных работ.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на конференциях: "Проблемы горного природопользования" в г.Барнауле в 1989г. и "Географические проблемы Алтайского края" в г.Барнауле в 1991г., а также на заседании кафедры "Фармацевтической химии" Алтайского мединститута в 1994г.

Объем и структура работы. Диссертация общим объемом 149 страниц состоит из 128 страниц основного текста, 4 таблиц и 32 рисунков. Структура работы включает введение, 5 разделов основного содержания, выводы, список цитируемой литературы и приложение. Список литературы насчитывает 150 наименований. В приложении приводятся: типичная хроматограмма эфирного масла, геоботанические описания мест сбора материала и ключ-определитель возрастных состояний А.sylvestris.

ПРИРОДНЫЕ ТЕРПЕНОИДЫ В СОСТАВЕ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ (Литературный обзор).

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ПОПУЛЯЦИОННО-ОНТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ A.SYLVESTRIS.

Поливариантность онтогенеза A. sylvestris в разных эколого-фитоценотических условиях.

Численность и возрастная структура ценопопуляций A. sylvestris.

ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФИРНОГО МАСЛА A.SYLVESTRIS.

ИЗУЧЕНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ТЕРПЕНОИДОВ В ОНТОГЕНЕЗЕ A.SYLVESTRIS В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ.

Монотерпеновые производные.

Сесквитерпеновые производные.

Взаимосвязь биохимических признаков с онтогенетическими и эколого-фитоценотическими.

Эколого-фитоценотический оптимум и стратегия жизни A. sylvestris.

ВЫВОДЫ  

  1. Впервые для A.sylvestris описан онтогенез и разработан ключ по определению возрастных состояний на основании четко выраженных макропризнаков надземной части побега.
  2. Сравнение хода онтогенеза данного вида в разных эколого-фитоценотических условиях позволило выявить его поливариантность: размерную, динамическую (по темпам развития) и морфологическую. Первые два типа поливариантности взаимосвязаны и являются основным механизмом, обеспечивающим устойчивость A.sylvestris в ценозе. Третий тип встречается довольно редко и существенного влияния на адаптивные свойства изучаемого вида не оказывает.
  3. Детально изучен химический состав эфирного масла подземных органов A.sylvestris. Всего было выделено и идентифицировано 24 индивидуальных соединения из 38 обнаруженных.
  4. Впервые был выделен сесквитерпеновый трициклический третичный спирт (+)глобулол С15Н26О с т.пл. 88 - 88.50С, [a ]58024 +47.50(с 1.01 в хлф.) и установлена его структура.
  5. Построены схемы возможных путей биогенеза идентифицированных нами нами терпеноидов эфирного масла применительно к изучаемому виду. Показано, что биосинтез терпеновых соединений резко направлен в сторону образования сесквитерпеноидов, в основном спиртов, среди которых a -бизаболол и (+)глобулол являются доминирующими компонентами эфирных масел.
  6. Качественный состав эфирного масла в онтогенезе в разных эколого-фитоценотических условиях не меняется, что позволяет рассматривать его как стабильный биохимический признак, независимый от возрастного состояния и местообитания особей.
  7. Количественное содержание индивидуальных компонентов - вариабельный признак, который зависит:
  1. -на уровне отдельных терпеноидов - в большей степени от возрастного состояния особей;
  2. -на уровне их суммы по группам, как от возрастного состояния, так и от местообитания растений;
  3. -на уровне суммы вцелом - в большей степени от местообитания особей.
  1. Для особей одного возрастного состояния в конкретном месте обитания количественный состав эфирного масла - величина статистически постоянная.
  2. Популяционно-онтогенетическое и биохимическое изучение A.sylvestris в разных эколого-фитоценотических условиях дает возможность заключить, что экологический и фитоценотический оптимумы для данного вида не совпадают. Экологический приходится на осиновый лес, фитоценотический - на крупнотравный луг.
  3. В целом, динамика накопления эфирного масла в подземных органах A.sylvestris в сумме по группам и индивидуальных соединений отражает закономерности поведения вида в ценозе.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

  1. Винокурова Е.Ю., Жанаева Т.А., Минаева В.Г. К изучению видов рода Angelica L. как новых источников флавоноидов. Вторая респ. конф. по медицинской ботанике: Тез.докл.- Киев, 1988. -с.216-217.
  2. Винокурова Е.Ю. Флавоноидный состав видов рода Angelica L. в Алтайском крае. Новые лекарственные препараты из растений Сибири и Дальнего Востока: Тез.докл. Всесоюзн.научн. конф.-Томск, 1989.-с.33.
  3. Винокурова Е.Ю. Виды рода Angelica в растительном покрове Салаирского кряжа. Проблемы горного природопользования. ч.3. Биологические ресурсы: Тез. докл. - Барнаул, 1989. с.8-10.
  4. Винокурова Е.Ю. Биохимия возрастных состояний вида Angelica sylvestris L. Салаирской тайги. Географические проблемы Алтайского края: Тез.докл. - Барнаул, 1991. -с.15-18.

  top.gif (1017 bytes)

Вернуться ] Поиск ] Начальная страница ] Гостевая книга ]