Группа фенольного метаболизма растений
Cайт института
ИФР РАН
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
  Коллектив     Наши публикации     Симпозиумы     Литература     Анонсы     Фотографии     Полезные сайты    

РАСТЕНИЯ РОДА ANACAMPSEROS L. ( PORTULACACEAE) И ОБРАЗОВАНИЕ В НИХ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Лапшин П.В., Глыбина А.А., Назаренко Л.В., Загоскина Н.В.
ФГБУН Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия, e-mail: phenolic@ippras.ru

Одним из актуальных направлений биологических исследований является изучение физиологических особенностей высших растений, в частности накопления фенольных соединений (ФС) и выяснения их функциональной роли [1, 3]. И в этом плане перспективно изучение нетрадиционных объектов, представляющих не только отечественную, но и зарубежную малоизученную флору. К их числу относятся представители рода Anacampseros [4]. Они представляют собой миниатюрные, травянистые, многолетние, вечнозеленые растения с сочными, полегающими, короткими стеблями, равномерно покрытыми листьями. Исторически сложилось деление рода на основании их внешнего вида на две секции: Anacampseros, представленную легко растущими типичными листовыми суккулентами, и секцию Avonia, включающую растения, уникально адаптированные к жизни в пустыне, имеющие ту или иную степень выраженности каудексообразования и перехода к полуподземному или эфемероидному характеру онтогенеза [5].

Для суккулентов свойственно запасание воды в ассимилирующих тканях (листовые и стеблевые суккуленты) или в полуподземных утолщенных основаниях стеблей (явление каудексообразования) и ее медленное перераспределение. Характерной их особенностью является наличие САМ–типа метаболизма, механизм которого позволяет максимально экономить воду [6]. В отличие от мезофитных растений, устьица суккулентов днем закрыты и ассимиляционный процесс фотосинтеза протекает в две стадии. Ночью САМ-растения накапливают СО2, а днем при закрытых устьицах он участвует в синтезе сахаров в цикле Кальвина. Осуществление фотосинтеза по такому пути позволяет в течение дня держать устьица закрытыми, и таким образом, сокращать транспирацию, что предохраняет растения от излишней потери воды и повышает их устойчивость к засухе [7]. Анакампсеросы на фоне многих других суккулентов отличаются исключительной устойчивостью к интенсивной солнечной инсоляции на фоне высокой температуры при отсутствии постоянного доступа к воде.

Как уже отмечалось выше, высшие растения синтезируют фенольные соединения или полифенолы [2, 3]. Характерной их особенностью является легкая окисляемость, результатом которой является образование высоко реакционноспособных промежуточных продуктов типа семихинонных радикалов или орто-хинонов, способность к взаимодействию с белками за счет образования водородных связей и комплексообразование с ионами металлов [8]. Благодаря этим свойствам, а также большому структурному разнообразию, спектр участия полифенолов в жизни растений весьма широк [9].

Целью нашего исследования являлось сравнение особенностей накопления различных соединений фенольной природы в листья растений рода Анакампсерос.

Объектами исследования были 7 представителей рода Анакампсерос (Anacampseros L.), семейство Портулаковые (Portulacaceae): A. filamentosa (Haw.) Sims и его красноокрашенная форма f. Rubra; A. rufescens (Haw.) Sims и его хлорофилл-дефектный сорт cv. Sunrise, а также A. telephiastrum DC., A. namaquensis H.Pearson & Stephens и A. marlothii Poelln. Использованные в работе виды представляли собой миниатюрные растения с полегающими стеблями (длина 5-10 см), равномерно покрытые мясистыми коричневато-зелеными листьями (длина 1-4 см), часто с длинными пазушными волосками. Растения выращивали в условиях оранжереи при естественном освещении. Температурный режим: зимой +7-10оС ночью и +10-15оС днем; летом +15-20оС ночью и 25-35оС днем. Время сбора образцов - зимне-весенний период.

Для извлечения фенольных соединений фрагменты свежих листьев гомогенизировали в 96%-ном этаноле. Гомогенат выдерживали в термостате при +45оС в течение 30 мин, центрифугировали 2 мин при 16 тыс об/мин. В надосадочной жидкости определяли суммарное содержание фенольных соединений спектрофотометрическим методом с реактивом Фолина-Дениса при 725 нм [10]. Определение концентрации флавоноидов проводили по интенсивности окрашивания при длине волны 415 нм по реакции с водным раствором AlCl3. Калибровочную кривую строили по рутину.

В первую очередь мы проанализировали суммарное содержание растворимых фенольных соединений в листьях растений. Как следует из представленных на рис. 1 данных, наиболее высокий их уровень отмечен A. telephiastrum , а минимальный - у A. namaquensis.

Интересен и факт достаточно низкого образования в этих растениях флавоноидов. В большинстве случаев на их долю приходилось не более 10-30% от суммарного содержания фенольных соединений. Исключением являлся лишь A. telephiastrum, у которого этот показатель достигал 80%.

Если исходить из тезиса о том, что основным местом биосинтеза флавоноидов являются хлоропласты [9], то в этом случае данный аспект жизнедеятельности этих растений заслуживает дальнейших исследований.

Следующей нашей задачей было сравнение уровня накопления фенольных соединений в различных частях листа – апикальной и базальной (рис. 2). Что представляет интерес для понимания распределения этих вторичных метаболитов в листьях.

Как следует из полученных нами данных, во всех случаях суммарное накопление фенольных соединений было выше в апикальной части листьев исследованных суккулентов, чем в базальной. Что касается флавоноидов, то в целом, тенденция была противоположной.

Таким образом, на 7 представителях суккулентных растений рода Anacampseros (семейство Portulaceae), не являющихся традиционными объектами биохимических и физиологических исследований, были выявлены различия в образовании соединений фенольной природы как между видами, так и по распределению их по тканям листа, которое зависело от их видовой принадлежности.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растения. LVI Тимирязевское чтение, М.: Наука, 1996, 45 с.
  2. Запрометов М.Н. О функциональной роли фенольных соединений врастениях // Физиология растений. 1992 г. Т 39, 6, С. 1197-1205
  3. Запрометов М.Н. Специализированные функции фенольных соединений в растениях // Физиология растений. 1993 Т 40, С. 921-931.
  4. Anacampseros, Avonia, Grahamia. A grower's handbook. By Gordon Rowley. British Cactus and succulent Society. 1995. 80 p
  5. Борисенко Т. И. Кактусы. Справочник. Киев: Наукова думка, 1986.
  6. Синёв И.Е. Сравнительная биология суккулентов и склерофитов. Кактусы и другие сухолюбивые растения. 2002. 1(11), С 32-36.
  7. Синёв И.Е. Чем отличаются суккуленты от других сочных сухолюбивых растений. Кактусы и другие сухолюбивые растения. 1999 №2. С1-5.
  8. Барабой В. А. Биологическое действие растительных фенольных соединений. Киев: Наукова думка. 1976. 260 с.
  9. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. М. Высшая школа. 1974. 213 с.
  10. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и методы их исследования // Биохимические методы в физиологии растений / Под ред. Павлиновой О.А. М.: Наука. 1971. С. 185-197.
Внимание! Эта статья опубликована, на нее можно ссылаться при написании научных работ. Ссылка на эту публикацию выглядит так:
Лапшин П.В., Глыбина А.А., Назаренко Л.В., Загоскина Н.В. Растения рода Anacampseros L. (Portulacaceae) и образование в них фенольных соединений // Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы докладов VIII Международного симпозиума. Москва, 2-5 октября 2012 г. /отв. ред. Н.В. Загоскина – М.: ИФР РАН; РУДН, 2012. С. 364-367. (ISBN 978-5-209-04571-7).
Иллюстрации к этой статье:

Рис. 1. Содержание суммы фенольных соединений (СФС) и флавоноидов в листьях разных видов растений рода Anacampseros.

Рис. 2. Распределение фенольных соединений (СФС) и флавоноидов в апикальной (а) и базальной (б) частях листьев некоторых видов рода Anacampseros.


(с) Авторские права: перепечатка и копирование материалов разрешена без ограничений с простановкой ссылок на авторов и издание, где опубликован материал.
Copyrights: Non commercial using of these materials is permitted with obligatory informing of the authors and linking to the source.