Сезонная динамика содержания суммы алкалоидов и свободных аминокислот в Caragana frutex (Fabaceae)

C. frutex содержатся или индольные, или хинолиновые алкалоиды [4]. На Южном Урале этот вид широко распространен, и он может быть источник сырья для производства высокоэффективных медицинских препаратов.

Целью нашей работы было изучение динамики содержания суммы алкалоидов, состава и содержания свободных аминокислот в различные фазы развития растений вида Caragana frutex.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Объектом исследования был кустарниковый вид Caragana frutex . Для изучения сезонной динамики содержания свободных аминокислот и суммы алкалоидов отбирались образцы листьев и молодых ветвей (прироста прошлого и текущего годов) на следующих стадиях сезонного развития: начало бутонизации (набухшие почки листьев), бутонизация, начало плодоношения, конец вегетации. Образцы растений были собраны в Уфимском районе Республики Башкортостан на участке дубняка караганового, приуроченного к плоской вершине холма. Растительный материал высушивали до воздушно-сухого состояния и измельчали до размера частиц 1 мм. Свободные аминокислоты извлекали из сырья 70%-ным этиловым спиртом. Состав и количественное содержание аминокислот определяли на аминокислотном анализаторе Т-339М (Чехия) в системе литиевых буферов. Упаренный экстракт разводили в цитрат-литиевом буфере (рН 2.2) и наносили на ионообменную колонку.

Идентификацию и количественное содержание свободных аминокислот в исследуемых образцах проводили по результатам разделения стандартной смеси аминокислот. Во всех случаях рассчитывали средние значения из трех биологических и трех аналитических повторностей и их стандартные ошибки.

Сумму алкалоидов из растений извлекали методом исчерпывающей экстракции [10]. Для анализа на содержание суммы алкалоидов брали измельченные образцы массой 50г (точная навеска). В качестве экстрагента использовали 70%-ный водный ацетон. Экстракцию повторяли до полного извлечения алкалоидов. Полнота экстракции проверялась качественной реакцией на третичный азот в молекуле алкалоидов с кремневольфрамовой кислотой. Объединенные вы- тяжки фильтровали на воронке Бюхнера, затем ацетон отгоняли на роторном испарителе, остаток подкисляли 3%-ным раствором серной кислоты до pH 1-3, экстрагировали из них дихлорэтаном органические соединения неалкалоидного характера. Водный раствор, содержащий алкалоиды, подщелачивали до pH 9-12 карбонатом натрия или аммиаком. Далее алкалоиды исчерпывающе экстрагировали дихлорэтаном и высушивали с помощью безводного сульфата натрия. Органический растворитель отгоняли сначала на роторном испарителе, затем его остатки удаляли в глубоком вакууме. Доведенный до постоянной массы сухой остаток взвешивали на аналитических весах.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Содержание суммы алкалоидов в ветвях и листьях С. frutex варьирует от 0,5-2,6 мг/г (табл.), что выше, чем в C. spinosa [6]. Наибольшее содержание суммы алкалоидов в ветвях отмечается на стадии бутонизации в ветвях 2,6 мг/г, что связано с интенсивным ростом и закладкой генеративных органов и снижается по мере сезонного развития. Содержание суммы алкалоидов в листьях достаточно высокое (2,2 мг/г), правда на стадии бутонизации ниже, чем в ветвях, а в фазу начала плодоношения выше, чем в ветвях.

Анализ содержания суммы свободных аминокислот в листьях С. frutex показал, что их содержание выше на стадии бутонизации и снижается по мере сезонного развития с 16.84 мг/г до 9.86 мг/г (на стадии начала плодоношения) и, соответственно в ветвях 26,302 мг/г до 7,01 мг/г, что имеет сходный характер с сезонным изменением содержания суммы алкалоидов (табл.).

Что касается содержания свободных аминокислот, то более 1 мг/г от сухой массы отмечено только для пяти аминокислот: аспарагина, глутамина, пролина, аргинина, γ-аминомасляной кислоты. В молодых ветвях С. frutex преобладает аспарагин, который преимущественно образуется при недостатке углеводов в растениях [9]. Две другие аминокислоты – аргинин и пролин – играют роль в устойчивости растений к низким температурам [10, 11]. В молодых ветвях С. frutex их содержание выше в начале вегетации, когда еще бывают низкие температуры, и снижается по мере сезонного развития. Достаточно высокое содержание в растениях С. frutex имеют также γ-аминомасляная кислота. Содержание γ-аминомасляной кислоты в листьях выше в период интенсивного роста, что, вероятно, связано с тем, что одной из функций γ-аминомасляной кислоты является участие в регуляции роста и развития растений [12]. У зимующих растений аргинин и пролин в сочетании с сахарозой защищают клеточные мембраны от повреждения морозом [11]. Имеется также предположение, что аргинин может приостанавливать гидролиз белков [13], и тем самым способствовать их стабилизации, повышая морозостойкость растения [14]. Кроме того растительные организмы способны корректировать водный потенциал клеток при осмотическом стрессе путем дополнительного синтеза пролина. [15].

Таким образом, по мере вегетационного периода динамика содержания суммы алкалоидов и суммы аминокислот имеют сходный характер, выше в начале сезонного развития в период интенсивного роста и снижается к концу вегетации. Эта закономерность позволяет утверждать, что вышеуказанные аминокислоты связаны с биосинтезом алкалоидов растений вида С. frutex в течение вегетационного периода.

Таблица . Содержание свободных аминокислот и суммы алкалоидов от сухой массы в Caragana frutex , мг/г