Таксономическое и ресурсоведческое исследование дальневосточных видов трибы Cardueae: Asteraceae тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.05, кандидат биологических наук Зарембо, Елена Владимировна

• Зарембо, Елена Владимировна
• кандидат биологических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Зарембо, Елена Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ГЛАВА 2. СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ ВИДОВ

ТРИБЫ CARDUEAE (ASTERACEAE)

2.1. История класификации сем. Asteraceae и положение трибы

Cardueae в системе семейства

2.2. Род Atractylodes DC.".:.

2.3. Род Serratula L.

2.4. Род Synurus Iljin

2.5. Род Stemmacantha Cass. (Rhaponticum Ludw.)

ГЛАВА 3. КАРПОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВИДОВ

ТРИБЫ CARDUEAE

3.1. Карпологический метод в систематике сем. Asteraceae.

3.2. Морфолого-анатомическое изучение семянок видов трибы Cardueae

ГЛАВА 4. СТОМАТОГРАФИЯ И СИСТЕМАТИКА ТРИБЫ CARDUEAE

4.1. Сравнительно-стоматографический метод в систематике растений

4.2. Исследование устьичного аппарата и эпидермальных клеток листа видов трибы Cardueae

ГЛАВА 5. ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВИДОВ ТРИБЫ CARDUEAE

5.1. Фитоэкдистероиды растений: структура, свойства, распространенность

5.2. Изучение экдистероидов в видах трибы Cardueae

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Таксономическое и ресурсоведческое исследование дальневосточных видов трибы Cardueae: Asteraceae»

Ботаническое ресурсоведение объединяет исследования по введению в официальную медицину новых видов лекарственных растений и обеспечению надежной сырьевой базы для производства фитопрепаратов и рациональному использованию растительных ресурсов. Изучение уникальной и своеобразной флоры Дальнего Востока России и практическое использование ее представителей в медицине, сельском хозяйстве, пищевой промышленности является в настоящее время актуальным. Потенциал лекарственной флоры Дальнего Востока и возможности ее практического применения очень велики, но фактическое использование видового состава флоры не превышает 1%. Это объясняется относительно слабой изученностью дальневосточных лекарственных растений (Степанова, 1997). Особую группу в этом отношении составляют викарные виды (виды, близкие к фармакопейным, но не имеющие официального статуса). Главным препятствием для введения викариантов в медицину является их недостаточная изученность. Прежде всего эта проблема заключается в необходимости определения точного систематического положения лекарственного растения, определения его ранга, так как в литературе часто имеются сведения по химическому составу и фармакологическому действию растения и эти данные не всегда можно с уверенностью отнести к определенному виду. Придание официнального ~ статуса дальневосточным видам (викарным-официальным лекарственным растениям) будет способствовать укреплению сырьевой базы региона, а также рациональному использовнию природных ресурсов на федеральном уровне. Использование метода хемосистематического прогнозирования позволяет предложить для медицинской практики новые лекарственные растения.

По количеству видов, используемых во всех разделах медицины, выделяется сем. Asteraceae Dumort., так как наибольшее число видов, обладающих фармакологической активностью, относится именно к этому семейству (Медведева, 1996). Однако, среди сложноцветных имеется достаточно много ценных видов, которые еще не вошли в официальную фармакопею. Необходимость исследования дальневосточных Asteraceae из родов Atractylod.es

DC., Stemmacantha Cass. (Rhaponticum Ludw., Leuzea DC.), Serratula L., Synurus Iljin, относящихся к трибе Cardueae Dumort., обусловлена широким использованием этой группы растений в официальной и восточной медицинах.

Дальневосточный вид Rhaponticum satzyperovii Iljin близок к сибирскому Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin, препараты которого входят в фармакопею IX и X изданий (Шретер, 1975). Rh. carthamoides (Leuzea carthamoides (Willd.) DC.) - Болыпеголовник сафлоровидный (Левзея сафлоровидная) или "маралий корень" является одним из широко используемых источников адаптогенных средств из сем. Asteraceae. Корневища этого растения используются в народной и официальной медицине в качестве тонизирующей пищевой и кормовой добавки, стимулирующего средства при функциональных расстройствах нервной системы, при мышечном утомлении, при ослаблении функций разных органов (Ахрем, Ковчанко, 1989; Растительные . , 1993). Спиртовой экстракт из корневищ Rh. carthamoides повышает работоспособность при физическом и умственном переутомлении (Лекарственные препараты, разрешенные к применению, 1984; Машковский, 1985), проявляет кратковременную гипотензивную (Jankulow et al., 1964), отчетливую гипогликемическую, антибактериальную и противоопухолевую активность (Пичурина, 1963). В практической медицине препараты из этого растения используются при анемии, как антитоксическое средство (Пашинский, 1988), а также для приготовления тонизирующих напитков «Саяны» и «Русский бальзам» (Соколов, 1976).

До последнего времени попытки исследователей установить и выделить в чистом виде биологически активные вещества из корней Rh. carthamoides, обусловливающие стимулирующий эффект этого растения, не давали положительных результатов. Химической оценкой сырья являлось лишь количественное содержание в нем экстрактивных веществ. Поэтому большой интерес вызвало сообщение о том, что в лаборатории гликозидов Института химии растительных веществ АН УзССР в подземных органах Rh. carthamoides были обнаружены фитоэкдизоны, а затем был выделен 20-гидроксиэкдизон (|3-экдизон, экдистерон) - мажорный компонент экдистероидной фракции (Абубакиров, 1981). Позднее сотрудники Томского медицинского института в экстракте из корневищ этого растения установили наличие шести фитоэкдизонов, из которых два идентифицировали как 20-гидроксиэкдизон (20Е) и инокостерон (Краснов и др., 1976).

При фармакологическом исследовании 20Е обнаружили его психостимулирующее, адаптогенное, анаболическое (Саратиков и др., 1970; Сыров, Курмуков, 1976) и противоопухолевое (Ахрем и др., 1973) действия. Таким образом, установили, что именно 20Е обладает большинством эффектов, присущих препаратам Як carthamoid.es, и потому есть основания считать его одним из основных (наряду с другими фитоэкдизонами) действующих веществ, определяющих фармакологические свойства этого растения (Сыров, Курмуков, 1977). В настоящее время экдистероид-содержащие препараты рекомендуется при астенических и астенодепрессивных состояниях, неврастении, неврозах, а также в качестве тонизирующего и адаптогенного средства (Сыров и др., 1989а, 19896; Балтаев, 1978). Выделенный из корневищ 20Е ответствен за физиологическую активность данного растения, входит в состав тонизирующего препарата экдистен (Куракина, Булаев, 1990).

На предприятиях по производству экдистена в качестве сырья используются только корневища Як саПНато\6е8, собираемые преимущественно в дикорастущих популяциях, площадь которых в настоящее время катастрофически сокращается (Тимофеев, 1998). Установлено, что в результате интенсивных нерегламентированных заготовок, проводимых в течение последних 10—15 лет, запасы подземных органов Як саПкато1йея в Горном Алтае и Кузнецком Алатау сократились на 60—90 % (Некратова, 1992). Начиная с 50—60-х гг. ботаническими садами АН СССР, опытными станциями-Всесоюзного института лекарственных и ароматических растений и другими учреждениями проводились работы по интродукции Як. carthamoid.es. В настоящее время он рекомендован для культивирования в ряде регионов России: Новосибирской, Томской, Ленинградской областях, Алтайском крае, Республике Коми и Карелии. Выращиванием Як сагЖато1с1ез занимаются также в Белоруссии, Казахстане, Болгарии, Польше, Чехии и других странах Восточной Европы. К сожалению, проблема выживаемости Як саг1като1йе$ в агрофитоценозе, снижение содержания экдистероидов в получаемом сырье, трудоемкость заготовки подземных органов не позволяют перейти к крупномасштабному производству этого ценного растительного сырья.

Serratula coronata, вид, филогенетически близкий к Rh. carthamoides, также широко используется в медицине. Надземная часть S. coronata применяется при эпилепсии, неврозах, в качестве ранозаживляющего средства и при новообразованиях (Шретер, 1992). В народной медицине препараты этого растения используются как желчегонное, противовоспалительное, ранозаживляющее, гемостатическое и седативное средство (Махов, 1993).

Т. А. Ревина с соавторами (1986) обнаружила, что в надземной части S. coronata в вегетативной фазе накапливается до 2% 20Е. Это послужило поводом для изучения содержания и накопления 20Е в различных органах растения и оценки возможностей использования S. coronata в качестве заменителя фармакопейного вида Rh. carthamoides. В настоящее время S. coronata, интродуцированная в Республике Коми, также рекомендуется в качестве сырья для получения 20Е - активной субстанции тонизирующего препарата "Экдистен", поскольку его содержание в данном виде (0.55% масс.) на порядок выше, чем в Rh. carthamoides (Алексеева, 1999).

Растения из рода Atractylodes DC. относятся к числу наиболее часто используемых ингредиентов в рецептах восточной медицины (Гриневич и др., 1971, 1977; Stuart, 1911). Корневища этого растения издавна применяются в китайской, корейской медицине в качестве диуретического, спазмолитического, анальгезирующего, потогонного средства, а в сборах применяется при астении, гастритах, энтеритах, диспепсии, сахарном диабете, дизентерии, анемии, асците, артритах, сахарном диабете, ревматизме (Скворцов, 1933; Ибрагимов и др., 1960; Stuart, 1911; Hübotter, 1957). Настойка и экстракт из Atractylodes в эксперименте оказывают антикоагулирующее, противосклеротическое и коронарорасши-ряющее действие (Студенникова, 1965, 1966, 1971). В Китае эфирное масло применяется в парфюмерной промышленности как ароматизатор (Шмидт, 1971).

Цель и задачи исследования. Целью работы является морфолого -географическое, карпологическое и стоматографическое исследование дальневосточных видов трибы Car due ае s. 1. для решения таксономических вопросов и оценки возможности их использования в качестве источников биологически активных веществ - экдизонов. Для этого необходимо было решить следующие задачи: изучить морфологическое и анатомическое строение семянок на поперечных и продольных срезах и выявить признаки, имеющие диагностическое значение на различных таксономических уровнях; изучить строение эпидермиса и устьичного аппарата листа и оценить возможности использования стоматографического анализа в систематике изучаемой группы; рассмотреть вопрос о систематическом положении и самостоятельности спорных дальневосточных видов трибы Cardueae; выявить новые перспективные источники 20-гидроксиэкдизона (20Е) среди дальневосточных видов трибы Cardueae s. 1.; изучить распределения 20Е в генеративных и вегетативных органах растений видов трибы Cardueae s. 1.; провести сравнительное исследование состава и распределения 20Е в дальневосточных видах трибы Cardueae s. 1. и фармакопейном сибирском виде Rh. carthamoides.

Научная новизна. Впервые исследована структура семянок на поперечных и продольных срезах видов трибы Cardueae: Atractylodes ovata, Serratula manshurica, S. coronata, S. komarovii, S. centauroides, Synurus deltoides, Stemmacantha (Rhaponticum) uniflora, S. (Rh.) satzyperovii и проведено стоматографическое исследование перечисленных выше дальневосточных видов, а также 7 видов рода Serratula из других регионов. Подтверждена самостоятельность видов S. komarovii и S. centauroides. Предложены новые комбинации S. coronata subsp. manshurica (Kitag.) Zarembo et Boyko comb, et stat. nov., Stemmacantha uniflora var. satzyperovii (Iljin) Zarembo et Boyko comb, et stat. nov. Впервые 20E обнаружен в вегетативных и генеративных органах Serratula coronata subsp. manshurica, S. komarovii и Stemmacantha uniflora var. satzyperovii. Установлено, что перспективным источником для получения 20Е является Serratula coronata subsp. manshurica.

Практическое значение работы. Результаты исследования морфолого-анатомического строения семянок могут быть использованы для выяснения филогенетических связей видов, родов и подтриб в семействе Asteraceae и решения вопроса о взаимоотношении подтриб Carlineae, Echinopsideae, Cardueae в составе Cardueae s. 1., так как до настоящего времени вопрос о статусе подтриб в системе Asteraceae не решен. Результаты исследования строения эпидермиса и устьичного ацпарата листа позволяют диагностировать виды. Сведения о составе и распределении 20Е могут быть использованы при создании новых лекарственных препаратов. Serratula coronata subsp. manshurica рекомендуется в качестве перспективного источника получения 20Е, так как содержание 20Е в семенах в 19 раз превышает содержание 20Е в подземных частях сибирского фармакопейного вида Rhaponticum carthamoides.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на "Региональнальной естественнонаучной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых" (Владивосток, Россия, 1997), научной конференции ТИБОХ "Исследования в области физико-химической биологии и биотехнологии" (Владивосток, Россия, 1997), "Международной конференции, посвященной 50-летию Ботанического сада-института" (Владивосток, Россия, 1998), на "XVI International Botanical Congress" (Saint Louis, USA, 1999), "VII Молодежной конференции ботаников" (Санкт-Петербург, Россия, 2000), на конференции "Химия и технология растительных веществ" (Сыктывкар, Россия, 2000), на симпозиуме молодых ученых "Future trends in Phytochemistry" (Rolduc, Netherlands, 2000).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ в отечественных и международных изданиях.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка цитированной литературы, включающего 418 наименований (в том числе 201 на иностранных языках), приложения. Работа изложена на 223 страницах, иллюстрирована 57 рисунками, 14 таблицами.