Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

COMPARATIVE ANALYSIS OF CONTENTS OF FLAVONOIDS, TOTAL ANTHOCYANINS AND ANTIOXIDANTS IN AERIAL PARTS OF TEUCRIUM ORIENTALE L. FROM NATURAL POPULATIONS OF MOUNTAINOUS DAGESTAN

Vagabova F.A. 1 Radzhabov G.K. 1 Musaev A.M. 1 Islamova F.I. 1 Kuramagomedov M.K. 1
1 Mountain Botanical garden of Dagestan scientific centre of RAS
Приводятся результаты исследования по изучению изменчивости суммарного содержания флавоноидов, антоцианов и общей антиоксидантной активности водно-этанольных экстрактов (70% раствор этанола) образцов надземных органов TeucriumorientaleL.,собранных в природных популяциях флоры Дагестана в 2013 году в период цветения. Собранные образцы отличались высоким содержанием суммы флавоноидов, антоцианов и антиоксидантной активности.Впервые нами во флоре Дагестана в ходе поисковых исследований выявлен перспективный по содержанию флавоноидов и антоцианов вид TeucriumorientaleL.сем. Lamiaceae, который проявляет высокую антиоксидантную активность. Влияние высотного градиента выявило разнонаправленное действие на изменчивость содержания флавоноидов, антоцианов, общей антиоксидантной активности.Полученные результаты имеют научную ценность, так как изучается влияние комплекса факторов высотного градиента на накопление растениями вторичных метаболитов в утилизируемых органах, как способ адаптациик резким климатическим условиям высотного фактора Дагестана. Практическая значимость работы заключается в оценке ресурсного вида флоры Дагестана, содержащего фенольные соединения свысокой биологической активностью, а также при введении вида в культуру.
The results of studies on the variability of the total content of flavonoids, anthocyanins and total antioxidant activity of ethanol extracts (70%) samples of aboveground organs Teucriumorientale L.,collected in natural populations of flora of Dagestan in 2013 during the flowering period. The samples had high content of total flavonoids, anthocyanins and antioxidant activity.Us for the first time in the flora of Dagestan in the exploratory study revealed a perspective on the content of flavonoids and anthocyanins species Teucriumorientale L.(Lamiaceae), which exhibits high antioxidant activity. The influence of the altitudinal gradient showed different effect on the variability of the content of flavonoids, anthocyanins, total antioxidant activity. The results are of scientific value, since we study the influence of factors of high-altitude gradient on the accumulation of plant secondary metabolites in disposable bodies, as a way adaptatsii severe climatic conditions of high-altitude factor of Dagestan. The practical significance of the work lies in the assessment of the resource species of the flora of Dagestan, containing phenolic compounds with high biological activity, as well as with the introduction of the species into culture.
abiotic factors of the environment.
population
altitude gradient
antioxidants
anthocyanins
flavonoids
Teucrium orientale L.
Флавоноиды – наиболее многочисленный класс природных фенольных соединений, для которых характерно структурное многообразие, высокая и разносторонняя биологическая и фармакологическая активность и малая токсичность[3]. Этот интерес связан с тем обстоятельством, что флавоноиды обусловливают антиоксидантные, ангиопротекторные, гепатопротекторные, желчегонные, диуретические, нейротропные,противоязвенные, капилляроукрепляющиеи другие важнейшие их фармакологические свойства.Широкий спектр действия флавоноидов объясняется их избирательностью по отношению к активным формам кислорода (АФК): при гиперпродукции АФК они проявляют антиоксидантные свойства, а при низком уровне генерации АФК– прооксидантные. Удачное сочетание низкой токсичности с высокой фармакологической активностью делает их чрезвычайно перспективными для профилактики и лечения многих заболеваний.При этом важно отметить, что только за последние 10–15 лет число фармакопейных растений, содержащих флавоноиды, увеличилось с 11 до 30 видов[1,3,7].

Дубровник восточный является наименее изученным видом родаTeucriumL. Известно лишь несколько работ, касающихся морфологии, изучения компонентного состава эфирного масла итак далее [8,9,10]. Известно, что различные представители этого рода издавна пользовались успехом в народной  официальной медицине. Особенно это касается дубровника белого, дубровника обыкновенного и некоторых других видов. Отсюда наш  интерес к изучению дубровника восточного дагестанской флоры. Поскольку флавоноиды и антоцианы,как антиоксиданты прямого действия, характеризуют сырьевую ценность растительного сырья, на сегодня очень актуальными остаются скрининговые исследования для поиска перспективных источников флавоноидов, антоцианов с высокой антиоксидантной активностью выявление изменчивости накопления их в утилизируемых органах растительного сырья вдоль высотного градиента. Исходя из этого, целью наших исследований являлось выявление закономерностей накопления флавоноидов, антоцианов и антиоксидантов в различных органах TeucriumorientaleLвдоль средовых градиентов.

Материал и методика исследования

Род Teucrium L. насчитывает более 300 видов, занимающих достаточно большой ареал по всему земному шару, и представляет собой многолетние травянистые растения или полукустарники высотой 10–40 см. Основным центром видового разнообразия данного рода является Средиземноморье. На территории Юго-Восточной Азии и Северной Америки растения рода Teucrium L. считаются занесенными. На территории России и сопредельных государств (в пределах территории бывшего СССР) данный род представлен 26 видами, из них на Кавказе произрастает 13 видов. Согласно последним данным на территории Северного Кавказа произрастает 6 видов рода Teucrium L.[5]. На территории Дагестана обнаружено 6 видов[5]. Дубровник восточный–(TeucriumorientaleL.) – многолетнее травянистое растение высотой 5–30 см. Произрастает на сухих и каменистых склонах Северного Кавказа и Крыма. Интересной особенностью данного растения является способность к расположению почек у поверхности почвы (т.е. является хамефитом)[5].В Дагестане встречается во всех горных районах,на каменистых склонах до верхнего горного пояса [4].

Материал для работы (листья, соцветия, стебли дубровника восточного) был собран в 2013 году в фазу цветения с пяти изолированных географических точек (табл.1). Методика подготовки материала для химических анализов осуществлялась согласно ГФ [2].

Суммарное содержание флавоноидов иантоцианов определяли спектрофотометрически на спектрофотометре СФ-16 по стандартной методике с использованием реакции образования комплексных соединений с хлоридом алюминия ихлоридом кобальта, соответственно. Перерасчет данных производился нарутин и на 3-глюкозид цианидина путем подстановки значений оптической плотности исследуемого раствора в калибровочное уравнение [2].Суммарные антиоксиданты определялись на приборе для экспресс-анализа суммарных антиоксидантов «ЦВЕТ-ЯУЗА-001-ААА», амперометрическим методом, с пересчетом на галловую кислоту [6]. При приготовлении всех растворов использовалась деионизированная вода, получаемая на деионизаторе «Водолей». Статистическую обработку данных определения суммарного содержания флавоноидов, антоцианов, антиоксидантов проводили по общепринятым алгоритмам обработки данных с использованием лицензионной системы обработки данных Statistica 5.5. и пакета программ «MS EXCEL». 

Результаты и обсуждение

Результаты (табл.1), полученные в ходе эксперимента, показывают, что: содержание суммы флавоноидов в исследованных образцах сырья колеблется от 0,35% до 1,05 %; суммы антоцианов – от 0,16% до 1,05%; ССА (содержание суммарных антиоксидантов) от 1,96 – до 4,94 мг/г. Межпопуляционное сравнение накопления вторичных метаболитов выявило популяции с максимальным суммарным содержанием флавоноидов (Хунзахское плато, 1710 м над у.м.), антоцианов (Хунзахское плато, 1710 м над у.м.),суммарных антиоксидантов (Ущелье р. Кзыл-Дере, Ахтынский р-н, 1800 м над ур.м.). Стоит отметить, в целом образцы со всех популяций дают хорошие результаты по содержанию вторичных метаболитов в надземных органах. Максимальное содержание флавоноидов обнаружено в листьях растения, чем в соцветиях (исключение: популяцииХунзахское плато, 1710 м над у.м. иУщелье р. Кзыл-Дере, Ахтынский р-н, 1800 м над ур.м), когда значение антоцианов в соцветиях выше, чем в листьях.Заметим, чтомаксимум содержания  суммарныхфлавоноидов и антиоксидантов в природных популяциях приходится на листьяTeucriumorientaleL.

Таблица1

Суммарное содержание флавоноидов, антоцианов, антиоксидантной активности водно-этанольных экстрактов (70%) различных органов образцовTeucriumorientaleL.из природных популяций Дагестана, сбора 2013 года

ВУМ, м

Сод-е суммы ФЛ, %

Сод-е суммы АНТ., %

ССА,мг/г

Лист.

соцв.

стебли

лист

соцв.

стебли

лист

соцв.

стебли

1

565

0,91±

0,01

0,81±

0,01

0,31±

0,01

0,31±0,00

0,46±0,00

0,18±

0,00

4,43±

0,00

3,99±

0,00

1,96±

0,00

2

1200

0,96±

0,01

0,85±

0,01

0,45±

0,01

0,34±

0,62±0,0

0,26±

0,00

4,24±

0,00

3,43±

0,00

1,98±

0,00

3

1500

0,98±

0,01

0,65±

0,01

0,35±

0,01

0,26±

0,00

0,39±

0,00

0,20±

0,00

3,00±

0,00

3,65±

0,00

2,06±

0,00

4

1710

1,01±

0,01

1,05±

0,01

0,60±

0,01

0,38±

0,00

1,05±

0,00

0,44±

0,00

3,47±

0,00

2,99±

0,00

3,12±

0,00

5

1800

0,78±

0,01

1,01±

0,01

0,37±

0,01

0,25±

0,00

0,43±

0,00

0,16±

0,00

4,94±

0,00

3,45±

0,00

2,25±

0,00

6

всего

0,93±

0,02

0,87±

0,4

0,41±0,03

0,31±

0,01

0,59±

0,06

0,25±

0,03

4,02±

0,19

3,50±

0,09

2,27±

0,12

Примечание: ВУМ – высота над уровнем моря; Ф. – флавоноиды; АНТ. –антоцианы; ССА – суммарное содержание антиоксидантов;1-Окр. с. Гергебиль, Гергебильский р-н; 2-Окр. с.Цудахар, Левашинский р-н; 3-Окр. с. Анада, Гунибский р-н; 4-Хунзахское плато, Хунзахский р-н; 5-Ущелье р. Кзыл-Дере, Ахтынский р-н

 

Влияние высотного градиента  на накопление вторичных метаболитов выявило устойчивую тенденцию к повышению суммы флавоноидов с набором высоты над уровнем моря места сбора сырья (для соцветий и стеблей) и суммы антиоксидантов в стеблях растения (табл.2, рис.1,2). Иная картина наблюдается с соцветиями, где с ростом высоты над уровнем моря места сбора сырья наблюдается снижение содержания антиоксидантов (рис.3). Как видно из табл.2, результаты влияния высотного фактора на изменчивость антиоксидантов в листьях и стеблях коррелируют с данными по содержанию флавоноидов в них. Таким образом, зависимость накопления суммарных вторичных метаболитов в органах дубровника восточного носит разнонаправленный характер.

Рис.1. Содержание суммарных флавоноидовTeucriumorientaleL.природных популяций, 2013 г. сбора (соцветия)

 

Рис.2. Содержание суммарных флавоноидовTeucriumorientaleL.природных популяций, 2013 г. сбора (соцветия)

Рис.3.Содержаниесуммарныхантиоксидантоввстеблях TeucriumorientaleL. (природные популяции, 2013 г. сбора)

 

Рис. 4. Содержаниесуммарныхантиоксидантовв соцветияхTeucriumorientaleL. (природные популяции, 2013 г. сбора)

 

Таблица 2

 

Коэффициенты корреляции (r) и детерминации (r2) для природных популяцийTeucriumorientaleL. по влиянию высотного градиента на содержание флавоноидов, антоцианов и суммарных антиоксидантов (**,* – уровни значимости при α = 1%, 5%, соответственно)

 

 

Группы соединений

Органы растений

r

r2

флавоноиды

лист

-0,22

-

соцв.

0,72**

0,52

стебли

0,63*

0,40

антоцианы

лист

0,07

-

соцв.

0,45

0,20

стебли

0,39

-

антиоксиданты

лист

-0,19

-

соцв.

-0,77**

0,59

стебли

0,56*

0,31

 

Выводы

Итак, нами впервые проведен фитохимический анализ на содержание вторичных метаболитов в надземных органах TeucriumorientaleL., собранных в природных популяциях флоры Дагестана.В ходе эксперимента получили данные, показывающие высокое содержание суммы флавоноидов, антоцианов, антиоксидантов в листьях и соцветиях дубровника восточного. При этом выявлены образцы с максимальным содержанием билогически активных соединений с высокой антиоксидантной активностью. Показано разнонаправление действия высотного факторана изменчивость содержания флавоноидов, антоцианов и антиоксидантов в надземных органах сырья.

Полученные данные имеют, несомненно, научный интерес с точки зрения объяснения механизмов изменчивости содержания вторичных метаболитов под влиянием комплекса абиотических факторов среды. Кроме того, результаты очень важны при оценке ресурсного вида флоры Дагестана, содержащего фенольные соединения с высокой антиоксидантной активностью; при введении вида в культуру.

Рецензенты:

ГасановГ.Н., д.с.-х.н., профессор, зав. лабораториибиогеохимииФГБУНПИБРДНЦРАН, г. Махачкала;

ИсмаиловЭ.Ш., д.б.н., профессор кафедры химии ФГБОУ ВО «ДГТУ», г.Махачкала.