ВВЕДЕНИЕ Семейство Зонтичные (лат. Umbelliferae) либо

УДК 577.13 : 581.192
UDC 577.13 : 581.192
CОДЕРЖАНИЕ ВЕЩЕСТВ С
CONTENT OF SECONDARY
ИНСЕКТИЦИДНЫМИ И
METABOLITES WITH INSECTICIDE AND
РЕПЕЛЛЕНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ В
REPELLENT PROPERTIES IN PLANTS
РАСТЕНИЯХ СЕМЕЙСТВА
OF THE UMBELLIFERAE FAMILY OF
ЗОНТИЧНЫЕ (UMBELLIFERAE) ФЛОРЫ FLORA OF BELARUS
БЕЛАРУСИ
А.Д. Раловец, БГУ
Ralovets A.D., Belarusian State University
[email protected]
Как известно, вторичные метаболиты As it is known, many of secondary
растений выполняют защитную функцию metabolites of plants serve a protective
и оказывают токсический эффект на function and have a toxic effect on insects.
насекомых. Это является фактором, It is a limiting factor of phytophagous
лимитирующим
расселение
и insects’ resettlement. The study of the
численность
насекомых-фитофагов. biochemical composition of the plant cell
Изучение
биохимического
состава sap may help to explain the different
клеточного сока растений может помочь exposure of plants to pest attack. In
объяснить различную подверженность Umbelliferae we have found 19 metabolites,
растений
атакам
вредителей.
В mostly terpens and their derivatives, that
растениях семейства Зонтичные было have
toxic
and
repellent
effect.
aromaticum
had
the
обнаружено
19
веществ, Chaerophyllum
преимущественно
терпенов
и
их greatest variety of metabolites with
производных,
обладающих insecticidal activity. Also we have learned
инсектицидным
и
репеллентным that during the plant flowering period the
действием. Наибольшим разнообразием concentration of toxic metabolites is the
метаболитов инсектицидного действия biggest.
отличался
бутень
ароматный.
Максимальная концентрация токсинов
наблюдалась
в
период
цветения
растений.
Ключевые слова: биохимия растений, Keywords:
plant
biochemistry,
plant
вторичные
метаболиты
растений, secondary metabolites, essential oils,
эфирные масла, семейство зонтичные, Umbelliferae
Umbelliferae
ВВЕДЕНИЕ
Семейство Зонтичные (лат. Umbelliferae) либо Сельдерейные (лат.
Apiaceae) относится к порядку Зонтикоцветные (лат. Apiales) подкласса
Розиды (лат. Rosidae) класса Двудольные (лат. Magnoliopsida), отдел
Покрытосеменные (лат. Magnoliophyta). Семейство Зонтичные является
одним из наиболее многочисленных и хозяйственно важных среди
семейств цветковых растений. До 400 родов и 3500 видов зонтичных
распространены по всему земному шару и приспособлены к различным
климатическим условиям [1]. Особенно часто они встречаются в
умеренно-тёплых областях северного полушария и в субтропиках.
Зонтичные находят применение как пищевые, лекарственные,
кормовые и технические растения. Из некоторых, например, кориандра
(Coriandrum sativum), аниса (Pimpinella anisum), тмина (Carum carvi),
выделяют эфирные масла, а овощные растения: морковь (Daucus
carota), петрушка (Petroselinum crispum), сельдерей (Apium graveolens),
укроп (Anethum graveolens), фенхель (Foeniculum vulgare), пастернак
(Pastinaca sativa) – используются в качестве приправ. Зонтичные
используются в качестве лекарственных растений, поскольку в них
высоко содержание кумаринов и их производных, а также вторичных
метаболитов в целом.
Известно, что основная функция вторичных метаболитов растений
– защитная. В связи с этим существует перспектива использования
зонтичных как природного источника веществ инсектицидного и
репеллентного действия, поскольку инсектициды, полученные из
эфирных масел растений, являются менее токсичными для человека и
других млекопитающих, чем их синтетические аналоги.
Целью работы было изучение содержания и компонентного
состава вторичных метаболитов инсектицидного и репеллентного
действия в бутене ароматном (Chaerophyllum aromaticum), купыре
лесном (Anthriscus sylvestris) и сныти обыкновенной (Aegopodium
podagraria) семейства Зонтичные флоры Беларуси.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В исследовании были использованы спиртовые экстракты бутеня
ароматного, купыря лесного и сныти обыкновенной. Экстракты получали
из зеленых частей растений, собранных в Минском р-не Республики
Беларусь. Растения высушивали в термошкафу в течение 3 дней при
40°C. Экстракцию провели 75%-ным этанолом в весовом соотношении
10:1. Экстракты анализировали методом газовой хроматографии с
использованием газового хроматографа с масс-селективным детектором
в режиме электронной ионизации (Agilent 6850).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате расшифровки хроматограмм мы получили
следующие данные для каждого растения. Спиртовой экстракт бутеня
ароматного содержал 19 индивидуальных веществ, для которых
известны выраженные инсектицидные или репеллентные свойства.
Экстракты купыря лесного и сныти обыкновенной содержали по 9
веществ такого рода, причём наборы метаболитов совпадали не
полностью. В бутене ароматном были обнаружены такие вещества
инсектицидного и репеллентного действия как Z-3-гексен-1-ол (до
1,78%), α-пинен (до 2,95%), β-пинен (до 10,92%), сабинен (до 23,68%), βмирцен (до 1,93%), о-цимен (до 2,23%), лимонен (до 1,01%), γ-терпинен
(до 9,32%), терпинолен (1,72%), пиранон (1,6%), катехол (до 3,12%),
гидрохинон (до 3,21%), тимол (0,52%), гидрокумарин (0,71%), βкариофиллен (0,87%), транс-β-фарнезен (4,91%), гермакрен (до 6,27%),
каротол (3,82%), фитол (до 31,29%). В купыре лесном: Z-3-гексен-1-ол
(до 2,13%), сабинен (до 1,44%), β-мирцен (до 12,3%), γ-терпинен
(0,78%), пиранон (2,85%), катехол (2,5%), транс-β-фарнезен (1,48%),
гермакрен (до 4,91%), фитол (до 46,43%). В сныти обыкновенной: Z-3гексен-1-ол (до 1,71%), β-пинен (1,11%), лимонен (до 2,97%), γ-терпинен
(до 1,54%), катехол (до 2,97%), гидрохинон (до 4,76%), транс-β фарнезен
(до 8,35%), гермакрен (до 6,61%), фитол (до 27,57%). Сабинен и β-
пинен, обнаруженные в экстрактах листьев бутеня ароматного в
значительной концентрации (суммарный процентный объем ≈ 35%),
позволяют предложить это растение в качестве потенциального
субстрата для получения веществ с инсектицидной и репеллентной
активностью [2].
Концентрация токсичных метаболитов в зеленых частях растений
возрастала к середине периода цветения, который у купыря лесного
наступает во второй половине мая и продолжается в начале июня, у
сныти обыкновенной цветение продолжается весь июнь, а у бутеня
ароматного – со второй половины июня до конца июля. По окончании
цветения во всех трех растениях содержание вторичных метаболитов
инсектицидного действия снижалось (Рис. 1).
Рисунок 1 - Содержание вторичных метаболитов исектицидного и репеллентного
действия в бутене ароматном (Chaerophýllum aromáticum), купыре лесном (Anthríscus
sylvéstris) и сныти обыкновенной (Aegopódium podagrária).
Многие из обнаруженных в растения веществ обладают
выраженным токсическим и репеллентным действием (табл. 1) [3].
Z-3-гексен-1-ол
α-пинен
Вырабатывается большим
количеством растений, аттрактант
для насекомых-хищников
Высокотоксичный репеллент,
ингибирует АТФ-синтазу, нарушает
процесс линьки, ингибирует
ацетилхолинэстеразу, не опасен для
млекопитающих
β-мирцен
Нейротоксин насекомых, не опасен
для млекопитающих
Лимонен
Нейротоксин насекомых, ингибирует
ацетилхолинэстеразу, не опасен для
млекопитающих
Тимол
Обладает антимикробной
активностью, фунгицид, репеллент.
Блокирует ГАМК-рецепторы и
октопаминовые рецепторы, что
приводит к агрессивному поведению
Таблица 1 - Вторичные метаболиты бутеня ароматного (Chaerophyllum aromaticum),
купыря лесного (Anthriscus sylvestris) и сныти обыкновенной (Aegopodium podagraria),
токсичные для насекомых.
Заключение
Многие из веществ, которые содержатся в растениях семейства
Зонтичные, а именно в бутене ароматном, купыре лесном и сныти
обыкновенной, являются токсичными метаболитами, оказывающими
инсектицидный и репеллентный эффект, и их концентрация
максимальна в период цветения растений. Больше всего токсичных
метаболитов обнаружено в бутене ароматном (19 веществ). Содержание
веществ, токсичных для насекомых, в купыре лесном и сныти
обыкновенной почти в два раза меньше, чем в бутене (по 9
индивидуальных веществ).
ЛИТЕРАТУРА:
1.
Еленевский, А.Г. Ботаника: Систематика высших, или наземных, растений / А.Г. Еленевский,
М.П. Соловьева., В.Н. Тихомиров // Учеб. для студ. высш. пед. учеб. заведений. М.; Издательский
центр. Академия, 2004. 432 с.
2.
Mazid, M. Role of secondary metabolites in defense mechanisms of plants / M. Mazid et al. // Biology
and Medicine. – 2011. – Vol. 3(2). – P. 232–249.
3.
Voronova, N.V. Content of Secondary Metabolites with Insecticidal and Repellent Activity in the
Alcoholic Extract and Essential Oil of Chaerophyllum aromaticum L. /N.V. Voronova// International Journal of
Secondary Metabolite. – 2014. - Vol. 1, Issue 1. - P. 17.