vulgaris Moench, Inula britannica L.,Eryngium planum L., Artemisia austriaca Jacq., Achillea

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
vulgaris Moench, Inula britannica L.,Eryngium
planum L., Artemisia austriaca Jacq., Achillea
nobilis L., Achillea millefolium L.; из бобовых здесь
присутствуют Vicia cracca L., Trifolium pretense L.,
Trifolium medium L., Melilotus albus Medik.
На более открытых водораздельных пространствах сохранились настоящие разнотравнотипчаково-ковыльные степи. Травостой их развит
хорошо и состоит из Stipa lessingiana Trin. et Rupr.
Stipa capillata L., Festuca valesiaca Gaud. В виде
примеси присутствуют Poa angustifolia L., Elytrigia
repens (L.) Nevski s.l., Koeleria cristata (L.) Pers.,
Phleum phleoides (L.) Karst. Среди разнотравья преобладают Achillea nobilis L., Achillea millefolium L.,
Artemisia austriaca Jacq., Potentilla argentea L.,
Veronica spicata L. s. l., Plantago media L., Astragalus
testiculatus Pall., Lathyrus tuberosus L.
Растительный покров водораздельных склонов представлен полынно-типчаковой степью.
Встречаются Euphorbia rossica P. Smirn., Sisymbrium
polymorphum (Murr.) Roth, Echinops ruthenicus Bieb.,
Hierochloe odorata (L.) Beauv. s.l. и др.
Вблизи населённых пунктов и в других местах интенсивного пастбищного использования
описанные степи уступают место однолетним
травам Ceratocarpus arenarius L., Atriplex tatarica L.,
Polygonum aviculare L., Alyssum turkestanicum Regel
et Schmalh. и др.
Плоские высокие водораздельные плато, а
также склоны холмов, увалов с их перегибами,
к которым приурочены малоразвитые почвы,
имеют пастбищное использование. Они отличаются слаборазвитым травостоем. В полынковотипчаковой степи основу составляют Festuca
valesiaca Gaud. и Artemisia austriaca Jacq. В качестве
примеси присутствуют Stipa capillata L., Astragalus
testiculatus Pall., Astragalus danicus Retz., Onopordum
acanthium L., Salvia nutans L., Veronica incana L.,
Ephedra distachya L. и др.
Растительность склонов оврагов и балок часто сбита, превалируют злаки: Stipa capillata L.,
Festuca valesiaca Gaud., Artemisia austriaca Jacq.,
Potentilla bifurca L., Potentilla argentea L., Gypsophila
altissima L. [3].
Днища оврагов и балок представлены разнотравно-злаковым лугом с преобладанием Elytrigia
repens (L.) Nevski s.l., Poa angustifolia L., Bromopsis
inermis (Leyss.) Holub, Festuca pratensis Huds., Lathyrus
tuberosus L., Medicago falcata L., Vicia cracca L. и др.
Разнотравно-злаковые остепнённые луга получили распространение в поймах рек Большой
и Малый Кинель, Мочегай и других речных долинах. В травостое доминируют Festuca valesiaca
Gaud., Poa angustifolia L., примеси – Taraxacum
officinale Wigg., Phlomoides tuberose (L.) Moench,
Verbascum phoeniceum L., Salvia pratensis L., Inula
britannica L. и др.
Пониженные участки поймы состоят из
Calamagrostis epigeios (L.) Roth, Lythrum salicaria L.,
Scirpus lacustris L., Carex vulpica L., Carex appropinquata Schum., Carex praecox Schreb. и др. [3].
В районе исследования, расположенном
в южной части лесостепи, на границе перехода лесостепной зоны в степную, в полосе
разнотравно-типчаково-ковыльных степей, в
результате геоботанических рекогносцировочных
исследований охарактеризованы широколиственные леса, пойменные леса, растительность
водораздельных склонов, растительность плато,
склонов оврагов и балок.
Литература
1. Чибилёв А.А. Природное наследие Оренбургской области.
Оренбург: Оренбург. кн. изд., 1996. 384 с.
2. Рябинина З.Н. Растительный покров степей Южного Урала
(Оренбургская область). Оренбург: Издательство ОГПУ,
2003. С. 223.
3. Рябинина З.Н., Князев М.С. Определитель сосудистых растений Оренбургской области. М.: Товарищество научных
изданий КМК, 2009. 758 с.
4. Толмачёв А.И. Изучение флоры при геоботанических исследованиях // Полевая геоботаника. Т. 1. М.-Л., 1959.
С. 369–383.
5. Маханова Г.С., Дурницкая М.С., Радаева Ю.Г. Методы
индикационных исследований в геоботанике // Известия
Оренбургского государственного аграрного университета.
2010. № 3 (27). С. 218–220.
6. Горчаковский П.Л. Тенденции антропогенных изменений
растительного покрова Земли // Ботанический журнал.
1979. Т. 64. № 12.
7. Маханова Г.С. Условия, влияющие на формирование залежной растительности // Вестник ОГУ. 2011. № 17 (136).
С. 356–358.
8. Рябинина З.Н., Маханова Г.С. Современное состояние
растительного покрова Оренбургского Зауралья // Вестник
ОГУ. 2011. № 17 (136). С. 358–362.
Индукция синтеза антиоксидантов
Achillea nobilis l. в зоне влияния выбросов
предприятиями Газпрома
О. Н. Немерешина, к.б.н., Оренбургская ГМА; Г. В. Петрова, д.с.-х.н., профессор, Н. Ф. Гусев, д.б.н., Оренбургский ГАУ; Н. В. Чуклова, к.б.н., Оренбургский ГИМ
Учитывая возрастание антропотехногенной
нагрузки и нестабильность фитоценозов на
Южном Урале, проблема формирования теоретических представлений о механизмах метаболической адаптации растений к техногенному
влиянию является актуальной [1, 2]. Создание
единой универсальной схемы не представляется
возможным, так как необходимо учитывать ре-
224
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Achillea nobilis L. и проведены фитохимические
исследования на содержание в них основных
групп низкомолекулярных антиоксидантов
[1, 4, 7, 8]. Наиболее удобными для изучения
нам представляются ассимилирующие органы
растений, непосредственно осуществляющие
газообмен [1, 6, 7].
В качестве источника выбросов нами был
выбран Оренбургский газоперерабатывающий
завод (ООО «Газпром добыча Оренбург»), являющийся предприятием первой категории
опасности. Границы санитарно-защитной зоны
ОГПЗ определены на расстоянии 5 км от крайних
источников выбросов. В атмосферных выбросах
ОГПЗ содержатся сероводород, диоксид серы,
нитрозные газы, оксид углерода, углеводороды
метанового ряда, пыль цеолитовая и металлическая, пыль серная, сажа, бенз(а)пирен,
меркаптаны, метанол, пыли окиси алюминия и
ванадия, марганец, фтористый водород.
Объектом исследования был выбран тысячелистник благородный Achillea nobilis L. семейства сложноцветные Compositae (Asteraceae) [4].
Образцы растительного сырья Achillea nobilis L.
(трава) были собраны в зоне действующих установок ОГПЗ, в санитарно-защитной зоне (5 км
от источников выбросов) и в контроле (44 км от
Оренбурга вблизи п. Каменноозёрное). Анализ
был проведён на основные группы биологически
активных веществ (БАВ).
Результаты исследований. В комплексе БАВ
сырья тысячелистника выявлено преобладание
флавоноидов (табл. 1).
Флавоноиды – обширная группа фенольных
соединений, принимающих активное участие в
окислительно-восстановительных процессах в
растениях и играющих роль поглотителей свободных радикалов, предотвращая гибель клеток
[1, 2, 4, 5, 9]. Для обнаружения флавоноидов
нами применялись реакции окрашивания. В результате было установлено, что трава Achillea
nobilis L. содержит флавоноиды группы флавона
в значительных количествах (табл. 2).
Идентификация флавоноидов и оценка их
количества в растениях Achillea nobilis L., произрастающих в зоне влияния атмосферных
промышленных выбросов ОГПЗ (на территории
завода и на границе санитарно-защитной зоны)
гиональные условия, характер и концентрации
веществ-загрязнителей [3, 6–8].
Распространённой причиной повреждения
и гибели растительных клеток является высокий уровень окислительного стресса, нередко
приводящий к апоптозу [1, 3, 9]. Проблеме
окислительного стресса растений до недавнего
времени уделялось мало внимания, хотя роль
активных форм кислорода (АФК) в их мембранных структурах очень велика [2], так как
фотосинтезирующие ткани подвергаются воздействию светового излучения и существуют
при высоких концентрациях молекулярного
кислорода, выделяемого при фотоокислении
воды на мембранах тилакоидов. Благодаря этому
у растений эволюционно сформировалась эффективная многокомпонентная система защиты от
свободных радикалов [1, 3, 4, 9]. Тем не менее
под действием интенсивного УФ-излучения и
в присутствии фитотоксичных атмосферных
загрязнителей нередко происходит интенсификация окислительных процессов, которая может
привести к фотоокислительной смерти растений
(«выгоранию»).
В техногенных зонах значительно чаще отмечаются отмирание почек, хлорозы, некрозы,
завядание растений [1, 2, 6]. Наиболее агрессивно
воздействуют на растения газообразные растворимые вещества (NO2, SO2, H2S, углеводороды,
озон) [5–7]. Например, диоксид серы способствует образованию в хлоропластах серосодержащих
свободных радикалов (SO•, S•, НS•). Продукты
горения углеводородов, попадая в растения,
повышают уровень содержания свободных
радикалов. При фотохимическом окислении
углеводородов образуется пероксиацетилнитрат (ПАН), повреждающий ткани молодых
листьев [9]. Следовательно, виды с невысоким
уровнем антиокислительной защиты в условиях
техногенного воздействия должны постепенно
вытесняться из фитоценозов более экоустойчивыми видами. Растения обладают способностью
индуцировать активность антиоксидантных систем в неблагоприятных условиях [3, 7].
Объекты и методы. С целью изучения механизмов адаптации к загрязнению среды обитания на техногенно загрязнённых участках и в
контроле нами были собраны образцы растений
1. Результаты фитохимического исследования Achillea nobilis L. на содержание
основных групп биологически активных веществ
Алкалоиды
Вещество
Содержание
Флавоноиды
Таниды
1
2
1
2
1
2
++
+
+++
+
++
++
Сапонины
пена
гемолиз
1
2
1
2
+
–
о
–
Кумарины
Иридоиды
1
2
1
2
++
–
–
–
Примечания: 1 – результаты исследования; 2 – литературные данные; сл – следы, едва заметная реакция; + –
наличие, заметная реакция, окрашивание появляется через 5-8 мин восстановления; ++ – значительное количество, выраженная реакция, появляющаяся сразу после добавления реактива; +++ – высокое содержание, ярко
выраженная реакция, появляющаяся сразу после реакции и при стоянии усиливающаяся.
225
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
и на контрольной территории, проводилась
методом двумерной хроматографии (системы
БУВ 4:1:5 и 15% ацетат) на бумаге восходящим
способом.
Применение метода двумерной хроматографии позволило установить, что состав флавоноидов и фенолокислот Achillea nobilis L. различается
в зонах с различной техногенной нагрузкой.
Нами отмечено изменение концентрации (раз-
меры пятен, интенсивность их флуоресценции на
хроматограммах) и качественного состава флавоноидов и фенолкарбоновых кислот (табл. 2, 3, 4).
Трава Achillea nobilis L., собранная в промышленной зоне (в районе первой очереди завода),
обнаруживает на двумерной хроматограмме
шесть веществ флавоновой природы, около корпуса администрации завода – семь веществ, а на
границе санитарной зоны завода – восемь флаво-
2. Хроматограммы полифенольных соединений в извлечениях
из травы Achillea nobilis L. контрольной зоны
Значение
Rf1
0,06
0,12
0,17
0,19
0,19
0,42
0,56
0,62
0,79
0,77
Значение
Rf2
0,23
0,01
0,34
0,04
0,10
0,13
0,67
0,19
0,39
0,52
до проявления
тёмно-фиолетовый
тёмно-фиолетовый
тёмно-фиолетовый
тёмно-фиолетовый
фиолетовый
грязно-зелёный
голубой
фиолетовый
зелёно-голубой
голубой
Окраска пятен в УФ-свете
в парах аммиака
грязно-жёлтый
тёмно-фиолетовый
ярко-фиолетовый
ярко-фиолетовый
тёмно-фиолетовый
коричневый
зелёно-голубой
ярко-фиолетовый
зелёно-голубой
ярко-голубой
после проявления AlCl3
светло-жёлтый
–
–
светло-жёлтый
светло-жёлтый
светло-жёлтый
–
светло-жёлтый
–
–
3. Хроматограммы полифенольных соединений в извлечениях из травы
Achillea nobilis L. на границе санитарной зоны ГПЗ
Значение
Rf1
0,15
0,23
0,26
0,27
0,39
0,43
0,42
0,40
0,54
0,61
0,60
0,62
0,67
0,77
0,79
0,89
Значение
Rf2
0,01
0,34
0,42
0,12
0,13
0,23
0,33
0,63
0,12
0,63
0,68
0,50
0,35
0,51
0,39
0,23
до проявления
грязно-жёлтый
фиолетовый
фиолетовый
тёмно-фиолетовый
тёмно-фиолетовый
тёмно-фиолетовый
тёмно-фиолетовый
ярко-голубой
тёмно-фиолетовый
–
жёлто-голубой
голубой
голубой
голубой
зелёно-голубой
тёмно-фиолетовый
Окраска пятен в УФ-свете
в парах аммиака
жёлто-коричневый
фиолетовый
фиолетовый
жёлто-зелёный
грязно-жёлтый
ярко-фиолетовый
коричневый
ярко-голубой
тёмно-фиолетовый
–
зелёно-голубой
ярко-голубой
ярко-голубой
ярко-голубой
зелёно-голубой
фиолетовый
после проявления AlCl3
жёлтый
–
–
светло-жёлтый
–
–
светло-жёлтый
–
–
ярко-голубой
светло-жёлтый
–
–
–
–
–
4. Хроматограммы полифенольных соединений в извлечениях из травы
Achillea nobilis L. возле административного корпуса ГПЗ
Значение
Rf1
0,08
0,12
0,19
0,19
0,25
0,24
0,36
0,44
0,43
0,56
0,57
0,76
0,89
0,79
Значение
Rf2
0
0,06
0,08
0,57
0,24
0,69
0,23
0,42
0,59
0,28
0,91
0,67
0,47
0,79
до проявления
грязно-жёлтый
грязно-жёлтый
тёмно-фиолетовый
бледно-фиолетовый
фиолетовый
фиолетовый
фиолетовый
фиолетовый
фиолетовый
–
бледно-голубой
голубой
тёмно-фиолетовый
голубой
226
Окраска пятен в УФ-свете
в парах аммиака
грязно-жёлтый
грязно-жёлтый
фиолетовый
бледно-фиолетовый
бледно-фиолетовый
буро-фиолетовый
ярко-фиолетовый
ярко-фиолетовый
буро-фиолетовый
бледно-фиолетовый
зелёно-голубой
ярко-голубой
ярко-фиолетовый
ярко-голубой
после проявления AlCl3
светло-жёлтый
–
жёлтый
–
–
светло-жёлтый
–
–
–
–
–
–
–
–
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
5. Хроматограммы полифенольных соединений в извлечениях из травы
Achillea nobilis L. возле установок первой очереди ГПЗ
Значение
Rf1
0,10
0,15
0,19
0,20
0,27
0,36
0,42
0,32
0,52
0,81
0,76
0,79
0,67
Значение
Rf2
0,01
0,06
0,09
0,17
0,09
0,12
0,13
0,56
0,63
0,07
0,67
0,79
0,83
Окраска пятен в УФ-свете
в парах аммиака
грязно-жёлтый
ярко-фиолетовый
буро-фиолетовый
жёлто-зелёный
светло-жёлтый
жёлто-зелёный
фиолетовый
светло-фиолетовый
буро-фиолетовый
светло-фиолетовый
зелёно-голубой
ярко-голубой
ярко-голубой
до проявления
грязно-жёлтый
фиолетовый
фиолетовый
светло-фиолетовый
бледно-голубой
фиолетовый
фиолетовый
светло-фиолетовый
тёмно-фиолетовый
жёлто-голубой
голубой
светло-голубой
ярко-голубой
после проявления AlCl3
светло-жёлтый
грязно-жёлтый
жёлтый
–
светло-жёлтый
–
–
–
светло-жёлтый
–
–
–
–
6. Результаты количественного определения флавоноидов в сырье
Achillea nobilis L., мг%
Место
ОГПЗ
Холодные
Ключи
Контроль
Год
Июнь
Июль
Август
фенофаза
бутонизация –
начало цветения
цветение
цветение – начало
плодоношения
2008
2009
2010
2008
2009
2010
2008
2009
2010
6,45±0,09
6,34±0,05
7,77±0,06
6,81±0,04
6,91±0,05
7,65±0,07
4,83±0,09
4,54±0,04
5,01±0,06
6,15±0,07
6,16±0,07
–
6,40±0,09
6,41±0,07
7,06±0,06
4,55±0,05
4,45±0,04
–
6,58±0,09
6,56±0,04
6,87±0,09
–
6,72±0,06
7,46±0,08
4,78±0,05
4,87±0,05
5,52±0,06
ноидов. При исследовании сырья, собранного в
промзоне, на хроматограммах обнаружено шесть
пятен, принадлежащих фенолкарбоновым кислотам. На хроматограммах растений контрольной
зоны выявлено четыре пятна, принадлежащих
фенолкислотам, и шесть – флавоноидов. На
границе санитарно-защитной зоны исследуемые
растения вырабатывают семь фенолокислот и
девять флавоноидов.
Результаты хроматографии свидетельствуют о
расширении спектра синтезируемых соединений
полифенольной группы у растений, произрастающих в зоне влияния выбросов газоперерабатывающего предприятия (табл. 2, 3, 4, 5).
Указанная тенденция характерна как для группы
флавоноидов, так и для фенолкарбоновых кислот.
Возможно индукция синтеза полифенольных
соединений является одним из механизмов
адаптации Achillea nobilis L. к изменению газовой среды.
На втором этапе нами проведен количественный анализ сырья Achillea nobilis L. на
содержание соединений, способных проявлять
антиокислительную активность: флавоноидов,
фенолкарбоновых кислот, дубильных веществ,
аскорбиновой кислоты и каротина (табл. 6–8).
Для количественного определения флавоноидов использовали метод фотоколориметрии [5].
Максимальное содержание флавоноидов отмечено у растений, произрастающих в районе
промышленных установок первой очереди завода
и на границе санитарной зоны в (окрестности
пос. Холодные Ключи). Меньшее количество
флавоноидов отмечается в траве растений,
произрастающих в контрольной зоне, вдали от
действующих промышленных предприятий и
автодорог (табл. 6).
Обнаруженные в сырье Achillea nobilis L. дубильные вещества (таниды) представляют собой
широко распространенные в растениях полифенольные соединения, обладающие вяжущим
вкусом, способные осаждать белки, алкалоиды,
связывать тяжёлые металлы и обезвреживать
свободные радикалы.
Наибольшее количество танидов отмечено в
сырье Achillea nobilis L., собранном на границе
санитарной зоны и вблизи административного
корпуса ГПЗ. В зоне промышленных установок
ГПЗ содержание танидов было ниже контрольного, что, возможно, связано с подавлением
процессов синтеза на фоне дистресса растений
(табл. 7).
Оценку содержания каротиноидов в сырье
Achillea nobilis L. проводили с применением
метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (табл. 8). Каротиноиды – высо-
227
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
7. Содержание танизов в траве Achillea nobilis L.
(% на абс. сухую массу) (X±Sx)
Год
Место сбора
2008
5,11±0,04
6,02±0,05
6,15±0,06
5,50±0,03
Промзона установок ОГПЗ
Территория административного корпуса ОГПЗ
Граница санитарной зоны ГПЗ (п. Холодные Ключи)
Контроль
полифенольных соединений (флавоноидов,
танидов) каротина и витамина С.
2. В результате проведенных исследований
в тканях A. nobilis L., произрастающих в техногенной зоне, отмечена индукция синтеза
компонентов неферментативного звена антиокислительной защиты (флавоноидов, танидов,
каротиноидов и аскорбата), что, предположи-
8. Содержание каротина в свежем
и сухом сырье Achillea nobilis L., % (X±Sx)
Содержание в сухих листьях
Год сбора
промышленная площадка
первой очереди
контроль
2006
2008
4,5±0,04
3,9±0,03
2,5±0,02
2,7±0,02
2009
5,13±0,04
6,06±0,07
6,12±0,05
5,22±0,04
9. Содержание аскорбиновой кислоты в сырье Achillea nobilis L., % (X±Sx)
Содержание в свежих листьях
Год сбора
2006
2008
Содержание в сухих листьях
промышленная площадка
первой очереди
контроль
промышленная площадка
первой очереди
контроль
3,8±0,04
2,7±0,04
2,4±0,04
2,1±0,04
6,7±0,04
5,2±0,04
4,0±0,04
3,3±0,04
коэффективные липофильные ингибиторы
пероксидрадикалов и синглетного кислорода.
Содержание каротиноидов было повышено в
тканях растений, произрастающих в техногенной зоне.
Многие специалисты отмечают, что аскорбиновая кислота способствует повышению устойчивости растений к неблагоприятным условиям
обитания [1, 3, 8]. Результаты количественного
определения аскорбата свидетельствуют о повышении синтеза аскорбиновой кислоты в листьях
Achillea nobilis L., произрастающих в загрязненной
атмосфере (табл. 9).
Все исследуемые биологически активные
вещества обладают выраженными антиокислительными свойствами и являются частью
неферментативного звена системы защиты растений от окислительного стресса [3, 5]. Таким
образом, можно предположить, что индукция их
синтеза в растениях техногенных зон вероятнее
всего связана с антиоксидантным (мембраностабилизирующим, цитозащитным) действием
указанных соединений [1, 2, 6–8].
Выводы.
1. Анализ биологически активных веществ
в надземных органах Achillea nobilis L. выявил
наличие низкомолекулярных антиоксидантов –
тельно, является одним из механизмов адаптации
растений к повышенной химической нагрузке.
228
Литература
1. Гусев Н.Ф., Немерешина О.Н. О некоторых аспектах
рационального использования лекарственных растений
Предуралья // Известия Оренбургского государственного
аграрного университета. 2009. № 2 (22). С. 308–311.
2. Мерзляк М.Н. Активированный кислород и окислительные
процессы в мембранах растительной клетки // Итоги науки
и техники. Сер. Физиология растений. М.: ВИНИТИ, 1989.
Т. 6. С. 1–168.
3. Немерешина О.Н., Гусев Н.Ф. О влиянии гипоксии на некоторые компоненты неферментативной антиокислительной
защиты Linaria vulgaris Mill // Вестник ИрГСХА. 2011. № 4
(44). С. 88–95.
4. Кенжебаева С.Т., Прибыткова Л.Н., Адекенов С.М. Флавоноиды Achillea glabella Kar. Et Kir. // Физиолого-биохимические
аспекты изучения лекарственных растений: матер. междунар.
cовещ., посвящ. памяти В.Г. Минаевой. Новосибирск, 1998.
С. 56.
5. Немерешина О.Н., Гусев Н.Ф., Карпюк М.С. К вопросу
активизации клеточной защиты растений под влиянием
выбросов предприятий Газпрома // Проблемы анализа
риска. Т. 8 (4). М., 2011. С. 36–46.
6. Levine A., Tenhaken R., Dixon R., Lamb С. H2О2 from the
oxidative birst orchestrates the plant hypersensitive disease
resistence response. II Cell. 1994. V. 79. P. 583–593. 94.
7. Thomashov M.F. Free Radicals, оxidative Stress and Antioxidants
// Plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatory
mechanisms. 1999. Annual Review of Plant Physiology and Plant
Molecular Biology 50: 571–591.
8. Vinson Joe A. Plant Flavonoids, Especially Tea Flavonols, Are
Powerful Antioxidants Using an in Vitro Oxidation Model for
Heart Disease // Food Chem.. 1995. 43 (11), pp. 2800–2802.
9. Sroka Z., Fecka I., Cisowski W. Antiradical and anti-H2O2
properties of polyphenolic compounds from an aqueous
peppermint extract // Z. Naturforsch. 2005. Vol. 60, No. 11–12.
P. 826–832.