Анатомические особенности строения эпидермы листьев вербены лекарственной из разных географических регионов

Введение. Вербена ( Verbena ) – род растений семейства Вербеновые. По информации базы данных The Plant List, род включает 107 видов [1]. Вербена лекарственная ( Verbena officinalis L.) – многолетнее травянистое растение высотой 30–60 см с мощным корнем. Стебель прямостоящий, кверху разветвляющийся, четырехгранный, по граням покрыт прижатыми волосками.

Листья супротивные, на коротких черешках. Нижние черешковые, перистонадрезанные, по краям крупнозубчатые с тупыми зубцами. Средние листья трехраздельные с неровно-городчато-нарезными долями с туповатыми зубцами, из которых средний крупнее боковых. Верхние листья – сидячие, продолговатые, надрезанно-городчатые, верхушечные цельнокрайние. Цветки собраны в длинные колосовидные соцветия. Соцветия развиваются из пазух средних и верхних стеблевых листьев. Прицветники острые, ланцетные или яйцевидные. Чашечка волосистая с короткими острыми зубцами. Венчик светло-лиловый, реже пурпурный, пятилопастный; трубка цилиндрическая; верхние три лопасти более крупные, почти вдвое длиннее чашечки. Плоды – продолговато-линейные, двухгранно-выпуклые, морщинистые, бурые или коричневатые орешки [2, 3].

В условиях Нечерноземной зоны вербена лекарственная может выращиваться как многолетнее растение. В условиях подзоны смешанных лесов и на тяжелосуглинистых дерновоподзолистых слабокислых почвах (Ботанический сад ВИЛАР на юге г. Москвы) в первый год жизни растения образуют генеративные побеги высотой 54,7±4,8 см. Цветение начинается с конца июля – начала августа и продолжается до конца октября. Плоды созревают в октябре. По срокам цветения вербена является летнецветущим видом, по длительности периода вегетации – длительно вегетирующим. Созревание семян неодновременное, растянутое, происходит с конца августа и до конца октября. Чаще всего оно наблюдается во II декаде сентября – II декаде октября. Созревшие семена осыпаются, и поэтому весной отмечаются многочисленные всходы от самосева. Продолжительность вегетационного периода (апрель – октябрь) в среднем составляет 178,6±11,8 сут. Растение отличается невысокой зимостойкостью, поэтому возможны выпады после перезимовки [4].

Согласно литературным данным, растения вербены опушены волосками двух типов: простыми и железистыми. Железистые волоски имеют короткую или длинную ножку, головка состоит из 4–8 лучисто расположенных клеток. Клетки верхнего и нижнего эпидермиса – с извилистыми стенками. Устьица на обеих сторонах листа, более многочисленные – на нижней, окружены 3 околоустьичными клетками, одна из которых значительно меньше двух других (ани-зоцитный тип), и еще 3–5 (6) клетками (аномо-цитный тип) [5].

В народной медицине разных стран указаны различные фармакологические эффекты травы вербены лекарственной. Многочисленные доклинические и клинические исследования под- тверждают ее антибактериальную, противовоспалительную, а также антигельминтозную, противосудорожную, гастропротекторную, нейро- и кардиопротекторную и противоопухолевую активность. Трава вербены лекарственной, наряду с листьями вербены лимонной, представлена в Европейской, Британской травяной, Американской травяной и Китайской фармакопеях. На территории Российской Федерации нет данных о зарегистрированных однокомпонентных препаратах, однако зарегистрировано две биологически активные добавки, содержащие вербену лекарственную [3, 6].

Наиболее важными ингредиентами вербены являются горькие вещества и флавоноиды, которые дают вербене следующие лечебные свойства: противовоспалительное, отхаркивающее, спазмолитическое. Также может применяться в народной медицине при нервном беспокойстве, мигренях, нарушениях сна, бронхиальной астме, желудочно-кишечных расстройствах, при простуде, в качестве ранозаживляющего средства [3, 7].

Недавние исследования подтверждают теорию о том, что некоторые компоненты оказывают анксиолитическое и седативное действие на организм человека. Иридоидный гликозид вер-бенин играет здесь важную роль, что, помимо прочего, влияет на рецептор ГАМК. Рецептор ГАМК является одним из наиболее важных нейротрансмиттеров, который отвечает, помимо прочего, за контроль тревоги и стресса [8].

Цель исследования : изучение анатомических особенностей строения эпидермы листьев вербены лекарственной из разных географических регионов.

Методы и объекты исследования. Исследование проводили на растениях вербены лекарственной (из биоколлекции отдела агробиотехнологии Всероссийского научноисследовательского института лекарственных и ароматических растений), собранных в фазе массовой бутонизации – начала цветения. Ежегодно посев семян для получения рассады проводится в середине апреля. Всходы в условиях защищенного грунта появляются через 10–12 сут после посева. В первой декаде июня осуществляется высадка рассады в открытый грунт. Ширина междурядий – 60 см, расстояние между растениями – 45 см (учитывается дальнейшее разрастание куста).

Эпидерму листьев изучали на свежем материале. Листья из срединной части побегов (по 10 шт.) отбирали у растений в генеративном состоянии (по 5 шт. с каждого образца). Микро-морфологический анализ эпидермиса нижней (абаксиальной) и верхней (адаксиальной) поверхностей листовой пластинки проводили на неокрашенных листьях в 5–7 полях зрения для каждого листа. Препараты готовили по общепринятой методике [9]. Анализ анатомического строения проводили в соответствии с указаниями статьи ОФС.1.5.3.0003.15 «Техника микроскопического и микрохимического исследования лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов» [10]. Плотность распределения устьиц и их размер определяли при помощи окуляр-микрометра 9х Ernst Zeits Wetzlar и объект-микрометра ОМ-П с длиной основной шкалы 1 мм. Обработку данных проводили методами математической статистики [11]. Просмотр препаратов и их анализ проводили с помощью светового микроскопа «Ломо Микмед-5» при увеличении 10 х и 40 х и бинокулярного микроскопа МБС-1, снабженных камерой 14.0 Мп USB 2.0 C-Mount.

Результаты исследования. Исследована эпидерма стеблевых листьев двух образцов вербены лекарственной первого и второго года жизни. Образец № 1 выращен из семян биоколлекции ВИЛАР (далее № 1). Образец № 2 выращен из семян, полученных по делектусу из Нанта (Франция) (далее № 2). На листьях вербены лекарственной устьица располагаются преимущественно на нижней эпидерме. Эпидерма густо покрыта одноклеточными волосками. На верхнем эпидермисе и по краю листа заметна складчатость кутикулы. Устьица имеются на обеих сторонах листовой пластинки, на нижней стороне их значительно больше. В паренхиме верхней и нижней эпидермы заметны многочисленные хлоропласты.

Растения вербены № 1 отличаются раскидистой формой куста, а растения № 2 имеют вертикальное расположение стеблей. Растения образца № 2 более высокорослые, их высота достигала в среднем 78,17±5,93 см, а у образца № 1 высота составила 39,44±2,83 см. В первый год жизни оба образца достигали не более 24,12±1,27 – 24,22±1,29 см в высоту.

Средняя площадь листа вербены второго года жизни (№ 1) составила 3,02±0,26 см² (среднего яруса). Средняя площадь листа (среднего яруса) вербены второго года жизни (№ 2) составила 3,15±0,34 см². Растения первого года жизни у популяции вербены № 1 имеют более крупные листья по сравнению с растениями второго года жизни (табл.).

Листья вербены лекарственной дорсовен-тральные, с морфологически верхней (адаксиальной) и нижней (абаксиальной) сторонами.

На адаксиальной стороне листьев вербены лекарственной № 1 второго года жизни размер устьиц составляет в длину 36,55±1,83 мкм, в ширину 29,36±1,38 мкм. Клеточные стенки имеют округлую форму. Количество устьиц на 1 мм2

составляет 183,87±13,61 шт. На абаксиальной стороне листа клеточные стенки имеют округлоизвилистую форму. Размер устьиц составляет в длину 38,22±2,19 мкм, в ширину 30,05±2,04. Количество на 1 мм2 – 323,83±28,39 шт. (табл.).

На обеих сторонах листа вербены № 1 и вдоль жилок встречаются простые одноклеточные остроконусовидные кроющие трихомы, имеющие одну базальную клетку. Длина трихом 182,5±14,9–206±17,3 мкм. Плотность их распределения на верхней эпидерме 28,46±2,26 мкм, на нижней – 32,51±3,18 мкм (табл., рис. 1, А).

Биометрические показатели вербены лекарственной различного происхождения

Показатель	ВИЛАР (№ 1)		Нант (№ 2)
	1 г.ж.*	2 г.ж.**	1 г.ж. *	2 г.ж. **
Высота растений, см	24,12±1,27	39,44±2,83	24,22±1,29	78,17±5,93
Площадь листа среднего яруса, см²	3,21±0,47	3,02±0,26	3,18±0,41	3,15±0,34
Количество устьиц на верхней стороне листа, шт/мм²	174,17±14,75	183,87±13,61	136,22±19,22	161,29±21,17
Длина устьиц, мкм	35,64±1,77	36,55±1,83	32,34±1,58	34,41±1,62
Ширина устьиц, мкм	28,55±1,29	29,36±1,38	26,75±1,42	27,96±1,74
Количество устьиц на нижней стороне листа, шт/мм²	274,17±24,75	323,83±28,39	246,06±21,29	321,86±31,02
Длина устьиц, мкм	37,85±2,16	38,22±2,19	36,93±2,56	37,82±2,29
Ширина устьиц, мкм	30,48±2,31	30,05±2,04	30,09±2,42	31,15±2,11
Количество простых трихомов на верхней стороне листа, шт/мм²	24,88±2,09	28,46±2,26	24,28±2,72	34,16±3,18
Количество простых трихомов на нижней стороне листа, шт/мм²	23,12±1,85	32,51±3,18	25,57±2,03	37,26±3,64
Длина трихом, мкм	192,51±14,93	216,22±17,34	198,08±15,34	205,36±16,94
Количество железистых трихом на верхней стороне листа, шт/мм²	8,46±0,66	6,02±0,25	9,75±0,85	14,36±2,25
Количество железистых трихомов на нижней стороне листа, шт/мм²	10,51±1,06	6,28±0,14	14,55±1,48	17,62±2,84
Длина железистых трихом (на длинной ножке), мкм	148,60±10,53	141,32±10,04	196,50±17,74	211,02±20,45
Количество железистых трихом на верхней стороне листа (на короткой ножке), шт/мм²	2,54±0,08	2,38±0,06	2,65±0,08	2,51±0,08
Количество железистых трихом на нижней стороне листа (на короткой ножке), шт/мм²	3,81±0,12	3,54±0,05	2,88±0,11	3,66±0,14

*1 год жизни; ** 2 год жизни.

Согласно данным таблицы, растения второго года жизни двух популяций вербены лекарственной имеют большее количество устьиц на 1 мм² и более крупные устьица по сравнению с растениями первого года жизни. При этом растения вербены образца №2 первого и второго года жизни отличаются меньшим числом устьиц на нижней и на верхней эпидерме по сравнению с образцом № 1. Верхняя эпидерма листьев образца № 2 первого и второго года жизни отличается более обильным опушением. Железистые волоски обнаруживаются на стеблевых листьях растений вербены разного происхожде- ния к началу массовой бутонизации на верхней и нижней эпидерме, преимущественно по краям листовой пластинки и вдоль жилок.

От начала отрастания и до окончания вегетации наблюдаются немногочисленные железистые трихомы на короткой ножке, с головкой из 4 клеток, преимущественно на нижней эпидерме листа (табл., рис. 1, Б).

Железистые трихомы представлены двухклеточными образованиями с ножкой различной длины (от 141,32±10,04 до 211,02±20,45 мкм) и железистой клеткой, в верхней части хорошо заметны конические образования (табл., рис. 2).

Рис. 1. Эпидерма: А - верхняя эпидерма (1 - простой волосок). Увеличение 10 х ; Б - нижняя эпидерма (2 - железистые волоски на короткой ножке, вид сверху;

3 - устьица. Увеличение 40 х )

Рис. 2. Верхняя эпидерма (вид сбоку): А - растения ВИЛАР, увеличение 10 х ; Б - Нант (вид сбоку), увеличение 10 х, простые трихомы (1), железистые трихомы (2); В - ВИЛАР (1-й год жизни) (вид сбоку), увеличение 40 х, железистый трихом (2), железистая клетка, с коническим образованием в верхней части (3)

Выводы

• 1.    Растения вербены лекарственной популяции ВИЛАР отличаются раскидистой формой куста, а растения из Франции имеют вертикальное расположение стеблей. Растения вербены из Франции более высокорослые по сравнению с растениями из ВИЛАР.

• 2.    Листья вербены лекарственной дорсовен-тральные, с морфологически верхней (адаксиальной) и нижней (абаксиальной) сторонами. Средняя площадь листа вербены первого года жизни больше, чем у растений второго года жизни.

• 3.    Количество устьиц на верхней и нижней сторонах листовой пластины у растений из ВИЛАР первого и второго года жизни выше. Растения из Франции (Нант) отличаются более высокой степенью опушения.