Изменения состава эфирного масла полыни метельчатой (Artemisia scoparia Waldst.et Kit.) в разные фенофазы

Введение. Полынь метельчатая Artemisia scoparia Waldst. Et Kit. (семейство Астровые - Asteraceae) - евроазиатский аридный вид (Коробков и др., 2015), который широко применяется в народной медицине как желчегонное, улучшающее пищеварение, при изжоге, кашле, неврастении, эпилепсии, головной боли. Эфирное масло оказывает положительное действие при мочекаменной и желчекаменной болезнях (Телятьев, 1985).

Химический состав эфирного масла полыни метельчатой описан для популяций из различных стран. В тоже время имеются только две статьи, в которых приведен состав эфирных масел полыни метельчатой в различные фенологические фазы растений: одна статья посвящена растениям Ирана (провинция Хорасан) (Mirjalili et al., 2007), вторая -растениям, произрастающим в Крыму (Khodakov, Kotikov, 2009).

Сведений же о фенологических изменениях химического состава эфирных масел полыни метельчатой флоры Бурятии нет, поэтому исследование эфирного масла представляется актуальной задачей.

Методика. Сырье для получения эфирного масла собирали в ходе экспедиционных работ в 2015 г. в одной и той же популяции (Бурятия, Иволгинский район, залежь в предгорьях Ганзуринского хребта), но в разные фенофазы. Гербарные образцы хранятся в совместной лаборатории химии природных систем Байкальского института природопользования СО РАН и Бурятского государственного университета.

Эфирное масло получали методом гидродистилляции из воздушно-сухого сырья. Компонентный состав масла определяли методом хромато-масс-спектрометрии на газовом хроматографе Agilent Packard HP 6890 N с квадрупольным масс-спектрометром (HP MSD 5973) в качестве детектора и газовом хроматографе Agilent 7890В с масс-спектрометром типа тройной квадруполь 7000С. Использовалась 30-метровая кварцевая колонка HP-5 MSD с внутренним диаметром 0,25 мм. Процентный состав эфирного масла вычисляли по площадям газо-хроматографических пиков без использования корректирующих коэффициентов. Качественный анализ основан на сравнении времен и индексов удерживания, а также полных масс-спектров, библиотеки хромато-масс-спектрометрических данных летучих веществ растительного происхождения (Ткачев, 2008), NIST14.

Данные по компонентному составу эфирного масла с целью визуализации были обработаны методом главных компонент (МГК-анализ, программный пакет Sirius version 6.0, Pattern Recognition Systems, a/s, Норвегия).

Результаты и обсуждение. В эфирных маслах, выделенных из надземной части полыни метельчатой в разные фенофазы, идентифицировано более 100 соединений. Наибольшим разнообразием входящих в состав эфирных масел соединений выделяется фаза вегетации. Тринадцать терпеновых соединений — у-терпинен, терпинеол-4, лимонен, а-пинен, Р-пинен, Р-фарнезен, гермакрен D, d-кадинен, салвиал-4(14)-ен-1-он, кариофиллен и его оксид, спатуленол, а-копаен - идентифицированы во все изученные фенофазы. Их количественное содержание в масле изменяется. Например, содержание кариофиллена в фазу вегетации составляет 4,76%, в фазу бутонизации возрастает в 2 раза и остается на этом уровне в фазы цветения и плодоношения. Содержание салвиал-4(14)-ен-1-она и а-копаена во все фенофазы примерно одинаково и составляет около 1% (таблица).

Содержание остальных идентифицированных соединений колеблется от следовых до значительных величин. Так, в фазу начала вегетации среди доминирующих компонентов обнаружены Р-мирцен, зингиберен, у-кадинен, аморфен, в фазы начала вегетации и плодоношения - т^янс-Р-оцимен, в фазы бутонизации и цветения (E,Z)-а-фарнезен, ar-куркумен, в фазу плодоношения у-куркумен. Перечисленные соединения в другие фазы развития не обнаружены или их содержание минимально.

Таблица

Состав образцов эфирных масел Artemisia scoparia Waldst. Et Kit. разных стадиях фенологического развития

Также в составе масла идентифицированы:

Различия в наборе компонентов и их содержании в масле в разные фазы могут быть объяснены как за счет образования новых функциональных органов, в клетках которых синтезируется дополнительный набор веществ (Королюк и др., 2002), так и могут быть связаны с их экологической функцией. Так, обращает на себя внимание, что в фазу вегетации идентифицирован большой ассортимент соединений с аллелопатическими (пинены, камфора, карвон и др.), антибактериальными (терпинеол-4, у-терпинен, 1,8-цинеол и др.) и оказывающие влияние на поведение насекомых (цис-, транс-^-оцимен, лимонен, Р-мирцен, зингеберин и др.) свойствами. С переходом в фазу бутонизации большинство из них не обнаруживаются, или их содержание уменьшается. Одновременно усиливается накопление в эфирном масле сесквитерпеновых соединений, прежде всего гермакрена D. Сесквитерпеноиды (Р-фарнезен, кариофиллен оксид, гумулен, муролен, спатуленол и др.), обладая антифидантными, репеллентными, антирадикальными, антиоксидантными свойствами являются не только защитными соединениями растений, но и участвуют в регуляции внутриклеточных процессов (Кинтя и др., 1990; Племенков, 2007).

Рисунок. Метод главных компонент. Биплот (ГК1-ГКЗ) данных группового анализа по структурным типам компонентов эфирных маслах полыни метельчатой в разные фенофазы: квадратами обозначены собственные, окружностью - литературные данные (Mirjalili et al., 2007; Khodalov, Kotikov, 2009).

По составу основных компонентов эфирные масла A. scoparia делят на три хемотипа (Жигжитжапова и др., 2015). Как ранее было отмечено, в литературе имеются сведению о составе эфирных масел в различные стадии развития для растений, произрастающих в Иране и в Крыму. Эфирное масло из Ирана (Mirjalili et al., 2007), относится к хемотипу, содержащему монотерпеновые и ароматические соединения, из Крыма (Khodakov, Kotikov, 2009) - содержащему ацетиленовые соединения, в настоящей статье - к третьему хемотипу, содержащие монотерпеновые и сесквитерпеновые соединения в качестве основных компонентов, что иллюстрирует биплот (ГК1-ГК-2), полученный на основе анализа методом главных компонент данных по групповому составу составляющих эфирных масел (рисунок). Но несмотря на принадлежность эфирных масел полыни метельчатой разным хемотипам, в составе масел имеется шесть соединений идентифицированных хотя бы на одной из фенофаз, и поэтому мы можем считать их общими для трех популяций: [3-мирцен, линалоол, 1,8-цинеол, а-пинен, сабинен, т/?анс-Р-фарнезен.

Эфирные масла из разных регионов содержат соединения, имеющие одинаковое структурное строение. Например, в эфирных маслах полыней из Бурятии и Крыма происходит накопление фенилпропаноидов, в частности эвгенола и его производных. В образцах из Ирана не обнаружен Р-пинен, однако идентифицирован хризантенилацетат, который также является представителем пинановых монотерпенов. Если в растениях из Бурятии и Ирана обнаружен гермакрен D, то в растениях из Крыма - гермакрен В. Основными компонентами эфирного масла из Ирана являются туйановые монотерпены (а- и Р-туйоны, туй-3-ен-10-аль), в образцах из Бурятии, но также идентифицирован представитель этой группы -туйен-3. Многообразие идентифицированных соединений в составе масла определяется множественностью вторичных путей окисления терпенов при сохранении общего направления биосинтеза соединений.

Заключение. Исследован состав эфирных масел, выделенных из надземной части полыни метельчатой флоры Бурятии, в разные фенофазы. Тринадцать терпеновых соединений идентифицированы во все изученные фенофазы. Их количественное содержание в масле изменяется. В начале вегетации растения синтезируют вещества монотерпеновой природы, образующие внешний барьер в атмосфере.

Жигжитжапова С.В. Изменения состава эфирного масла полыни метельчатой (Artemisia scoparia Waldst. et Kit.) в разные фенофазы / С.В. Жигжитжапова, Е.П. Дыленова, Т.Э. Рандалова, Л.Д. Раднаева, Ж.А. Тыхеев, И.А. Павлов // Вести. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2018. № 2. С. 159-165.