УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

НІКІТСЬКИЙ БОТАНІЧНИЙ САД – НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

СЛАСТЯ ЄВГЕН АНАТОЛІЙОВИЧ

УДК 582.929.4: 582

СИСТЕМАТИКА РОДУ SIDERITIS L. (LAMIACEAE)

ФЛОРИ КРИМУ І ПІВНІЧНОГО КАВКАЗУ

03.00.05 – ботаніка.

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Ялта – 2002

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Нікітському ботанічному саду – Національному науковому центрі Української академії аграрних наук

Науковий керівник: доктор біологічних наук,

старший науковий співробітник

Работягов Валерій Дмитрович,

Нікітський ботанічний сад – Національний науковий центр УААН

завідувач відділу нових технічних і лікарських культур.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

Бойко Михайло Федосійович,

Херсонський державний педагогічний університет Міністерства

освіти і науки України, завідувач кафедри ботаніки.

кандидат біологічних наук, доцент

Котов Сергій Федорович,

Таврійський національний університет ім. В.І.Вернадського

Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри ботаніки.

Провідна установа: Інститут ботаніки ім. М.Г.Холодного Національної

академії наук України, м. Київ, відділ вищих рослин.

Захист дисертації відбудеться “23” жовтня 2002 року о 1000 годині на засіданні спеціалізованої ради Д 53.369.01 при Нікітському ботанічному саду – Національному науковому центрі УААН за адресою: 98648, Автономна Республіка Крим, м. Ялта, с.м.т. Нікіта, Нікітський ботанічний сад – Національний науковий центр УААН, Україна.

Факс: (0654) 33-53-86, E-mail:

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці НБС-ННЦ за адресою: 98648, Україна, Крим, м. Ялта, с.м.т. Нікіта, НБС-ННЦ.

Автореферат розіслано “14” вересня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Садогурський С.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Розвиток сучасної ботаніки йде в напрямку досліджень і розробок фундаментальних проблем на всіх рівнях організації світу рослин. Одним з важливих її розділів є поглиблене вивчення окремих таксонів, їх систематики, структури, філогенетичних зв'язків, еволюції, біохімії і практичного використання.

Актуальність роботи. Сучасний рівень вивчення флори України тісно пов'язаний з науково-практичними завданнями і вимагає детальної критичної обробки родини Ясноткові (Lamiaceae Juss.), та родів, серед яких виділяється рід Залізниця (Sideritis L.). Представники роду складають частину рослинного покриву заповідних територій Кримських гір, є рослинами перспективними для вирощування в культурі і застосуванні у харчовій та медичній промисловості.

На цей час не до кінця вирішене питання систематики роду Sideritis L. флори України, його географії, екології і філогенії. Останні монографічні обробки роду Sideritis L. флори України було проведено 30 років тому. Недостатньо розроблена систематика роду включає багато спірних питань і протилежних точок зору щодо обсягу і структури роду.

Цілющі властивості залізниць відомі давно, але біологічно активні речовини, що обумовлюють їхній лікувальний ефект, ще недостатньо вивчені.

Таким чином, рід Sideritis L. є одним з найменш вивчених у флорі України і, з огляду на його наукову і практичну значимість, вимагає поглибленого об'єктивного аналізу, що базується на комплексному використанні сучасних методів і підходів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано згідно з розділом тематичного плану НБС-ННЦ “Залучити, вивчити і виділити перспективні для впровадження у виробництво види ефіроолійних, лікарських, пряно-ароматичних і красильних рослин, удосконалити методи селекції і створити високопродуктивні сорти” (№ ДР 020197U004319) і за планом аспірантської підготовки у відділі нових технічних і лікарських культур НБС-ННЦ.

Мета і завдання дослідження. Метою досліджень було проведення ревізії і вирішення проблеми таксономічної структури роду Sideritis на основі комплексного підходу з використанням класичних і сучасних методів. Відповідно до мети було поставлено такі завдання: –

проаналізувати літературні джерела і концепції основних систем, дати критичну оцінку їхньої відповідності сучасному рівню таксономічних і філогенетичних знань;–

вивчити біологію і морфолого-анатомічні ознаки рослин Sideritis L., у т.ч. будову епідермісу, виявити ознаки, придатні для діагностики таксонів видового і внутрішньовидового рангів;–

зробити цитологічне і палінологічне дослідження видів Sideritis;–

визначити ареали видів, уточнити ґрунтові і кліматичні фактори середовища їхнього зростання та провести інтродукцію видів залізниці;–

вивчити хімічний склад рослин залізниці, провести аналіз їхніх фенольних і терпеноїдних сполук;–

провести хемосистематичне дослідження на рівні популяційного аналізу рослин роду Sideritis L.;

–

Об'єкт дослідження – рід Sideritis L. у флорі України та півдня Росії. Предметом дослідження є систематика роду Sideritis L.. Вивчалися екологія, морфологія, анатомія і біохімія залізниць секції Empedoclea і Hesiodia. Методи дослідження. В проведенні досліджень видового різноманіття флори застосовували класичний морфолого-еколого-географічний метод. Дослідження були орієнтовані на виявлення диференційованих розходжень між видами. Біохімічний аналіз проведено в основному хроматографічними методами. Експериментальні дослідження в систематиці роду основано на методі нумеричної таксономії та хемотаксономії.

Наукова новизна одержаних результатів. Вирішено питання складу і структури роду Sideritis L. флори Криму і Кавказу. Описано два нові види, три номенклатурні комбінації і нова система, що об’єднує кримсько-кавказькі таксони в природні ряди.

На основі морфолого-анатомічних досліджень рослин виявлено нові характеристики в опушенні чашечок і приквіток, що використані в арсеналі таксономічних ознак. Визначено ареали видів і з'ясовано ґрунтові і кліматичні фактори середовища їхнього зростання.

Вивчено хімічний склад залізниць. У рослинах нами ідентифіковано 42 компоненти, що відносяться до семи різних груп природних органічних сполук. Уперше для даних таксонів ідентифіковано дванадцять флавонових глікозидів, два фенілпропаноїдні глікозиди і сім дитерпеноїдів. Вивчено ефірну олію й екстрактивні речовини видів залізниці.

На основі даних хімічного складу вивчених видів проведено хемотаксономічний аналіз роду. Уперше для вирішення питань систематики роду Sideritis L. сумісно використано метод нумеричної таксономії і хемотаксономії.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що вони можуть бути використані в природоохоронних заходах збереження рідкісних видів рослин і при вирощуванні залізниць у культурі.

Запропоновано таксономічну структуру роду Sideritis L., ключі для визначення, описи видів і карта ареалів для їх використання у “Флорі Криму” і “Флорі України”.

На основі результатів біохімічного аналізу сировину (суцвіття залізниці) рекомендовано для застосування в медицині і харчовій промисловості. Методичні розробки, використані для аналізу залізниць, застосовуються у вивченні рослинної сировини в рамках тематики відділу біохімії рослин НБС-ННЦ. Матеріали з хемотаксономії і хімічного вивчення рослин, показані на прикладі роду Sideritis, застосовуються в навчально-дослідницькій роботі студентів Національної фармацевтичної академії України (м. Харків).

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі наукової літератури, розробці методологічного підходу і програми досліджень, виконанні експериментальної роботи, проведенні експедиційних робіт для збору зразків, вивченні фенології й екології популяцій, проведенні біометричних, цитологічних, палінологічних і анатомо-морфологічних досліджень, проведенні біохімічних аналізів та ідентифікації природних компонентів, а також у систематичній оцінці досліджених таксонів, в узагальненні експериментальних даних з використанням методів математичної статистики, у формулюванні основних положень і висновків дисертації, її підготовці й оформленні. У публікаціях, з теми дисертаційної роботи, здобувач представив весь фактичний матеріал досліджень.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися на міжнародній нараді “Фізіолого-біохімічні аспекти вивчення лікарських рослин” (Новосибірськ, 1998 р.); міжгалузевій конференції “Наукові і практичні аспекти курортно-рекреаційної діяльності” (Ялта, 1998 р.); V національному з'їзді фармацевтів України “Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку в новому тисячолітті” (Харків, 1999 р.); VII міжнародній конференції молодих учених з садівництва (Lednice, Czech republic, 1999 р.); VIII міжнародній конференції молодих учених з садівництва (Ялта, 2000 р.); VII молодіжній конференції ботаніків (Санкт-Петербург, 2000 р.); I республіканській конференції молодих учених Криму “Актуальні питання сучасної біології” (Сімферополь, 2000 р.); всеукраїнській конференції молодих учених “Актуальні питання сучасного природознавства” (Сімферополь, 2001 р.); IV міжнародному симпозіумі з хімії природних сполук (Isparta, Turkey, 2001 р.)

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 12 наукових робіт, з них 3 статті у виданнях, затверджених ВАК України як спеціалізовані за біологічним напрямком, 3 – у наукових журналах і збірниках наукових праць, 6 – у матеріалах наукових конференцій.

Обсяг і структура дисертаційної роботи. Дисертацію викладено на 181 сторінці машинописного тексту, який містить вступ, п'ять розділів і додаток, включає 11 таблиць і 45 рисунків. Список літературних джерел – 242 найменування, з яких 140 іноземними мовами.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

ІСТОРІЯ ВИВЧЕННЯ РОДУ SIDERITIS L.

Аналіз основних систем роду Sideritis L. Відповідно до сучасних уявлень про структуру родини Lamiaceae Juss., рід Sideritis L. віднесено до IV підродини – Lamioideae (~Stachyoideae Luersen, 1882), триби Marrubieae (Visiani, 1847), підтриби Sideritidinae (Dumortier, 1827). Найближчим у філогенетичному відношенні визнано рід Marrubium L.

Рід Sideritis нараховує приблизно 170 видів, які поширені у Середземномор'ї і на Канарських островах. На цей час існує шість секцій роду Sideritis L.: Hesiodia Moench.; Burgsdorfia Moench.; Sideritis Benth. (~Eusideritis); Empedoclea (Rafin.) Benth. (~Navicullaria Heist. ex Fabr.); Leucophae (Webb. et Bertl.) Benth. (~Marrubiastrum (Moench) Benth.) і Empedocleopsis Huynh.

Секції Hesiodia, Burgsdorfia і Empedocleopsis представлені невеликим числом видів і тому не потребують внутрішньої систематики. Підрозділ секцій Sideritis і Leucophae багато років залишався для вчених предметом обговорення і диспутів. Остаточну картину структури секції Sideritis представили іспанські дослідники (Rivera D., Obon C. et. al., 1991). Доповнивши описи таксонів залученням диференційованих відмінностей у хімічному складі, мікроморфології і цитології, ними була запропонована нова система поділу секції Sideritis на п'ятнадцять підсекцій. Аналогічно секція Leucophae була поділена на шість підсекцій, результати хемотаксономії були представлені Б.Фрага (Fraga B., 1985).

Незважаючи на те, що секція Empedoclea представлена великим числом видів (близько 70), вона не має внутрішньої систематики і вивчена значно менше, ніж інші секції роду Sideritis. Рослини цієї секції мають розповсюдження у країнах східного Середземномор'я: Італії, Балканському півострові, островах Егейського моря, та на Близькому Сході – Сірії, Туреччині, Лівані.

В описі секції Empedoclea у виданні “Флора Європи” В.Хейвуд (Heywood V., 1972) наводить лише чотири види, серед яких збірний вид S. syriaca L. набуває найбільшого обсягу. Таке уявлення зробило значний вплив на розвиток систематики роду Sideritis, створивши у 1970-80 роках невизначеність статусу категорії “вид” для секції Empedoclea. Таксономічна ревізія грецьких представників секції (Papanikolaou K, Kokkini S., 1982) допомогла сформувати сучасні критерії оцінки видів. Такий підхід одержав підтримку в наступних роботах (Davis H., 1985; Baser K.H.C., 1998).

До середини XX століття вважалося, що в Криму росте один лише вид S. taurica M.Bieb. Два види і три підвиди розрізняв Б.М.Зефіров (Зефіров Б.М., 1955, 1965). Критична обробка роду (Юзепчук С.В., 1956 і Клоков М.В., 1965) дала змогу визначити десять видів, що мають вузько локалізовані ареали зростання. Пізніше (1979) О.О.Федоров, об'єднавши ці види, представив рід Sideritis у виданні “Флора європейської частини СРСР” двома підвидами S. syriaca L. Невизначеність, що склалася, збереглася до наших днів.

Огляд досліджень з біології й екології залізниць включає аналіз описів всіх видів секції Empedoclea. Наведено огляд найважливіших робіт з каріології (Contandriopulos J., 1977) і поліноморфології (Huynh K., 1973; Wunderlich M., 1969) роду. На досвіді іспанських дослідників (Rivera D., Obon C. et al., 1991) показано роль характеристик опушення для з'ясування питання філогенії видів європейської секції Sideritis. Беручи до уваги досвід грецьких дослідників (Papanikolaou K., Kokkini S., 1982), на основі літературних джерел, нами представлено характеристики ґрунту і клімату місць зростання кримських видів.

Хімічний склад і застосування залізниці в народній та науковій медицині. Надземна частина залізниці використовується в Криму як трав'яний чай, за що вона одержала свою народну назву – татар-чай. Місцеві жителі відзначають високі тонізуючі властивості такого чаю, здатність ефективно утамовувати спрагу, відновлювати сили і підсилювати потенцію. У народній медицині залізницю використовують для лікування розладів шлунково-кишкового тракту, виразки шлунка і запалення сечовивідних шляхів. У Болгарії і Греції близькоспоріднені види Sideritis використовують для лікування простудного кашлю, бронхіту, астми і стенокардії. У Малій Азії залізницю використовують для лікування лихоманки. Завдяки антиспазматичній активності екстракти проявляють протисудорожну, протиревматичну, протикашлеву, діуретичну і вітрогонну дію. В експерименті на мишах водяні екстракти деяких турецьких видів Sideritis проявляють антистресову, антидепресивну активність і стимулюють нервову систему. Деякі європейські види залізниць застосовують для створення препаратів протизапальної дії. В Іспанії препарати на основі залізниці рекомендовані для терапії алергійних захворювань і цукрового діабету.

Роль хемосистематики у вивченні роду Sideritis L. Хемотаксономія успішно застосована в систематиці великих секцій залізниці (Tomas-Lorente F., Ferreres F. et al., 1988, 1993; Gonzalez A.G., Fraga B.M. et al., 1979, 1985).

ОБ'ЄКТИ І МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Ревізію роду основано на результатах різнобічних досліджень рослинних матеріалів, отриманих в результаті власних зборів, а також тих, котрі зберігаються в гербаріях Нікітського ботанічного саду (YALT), Інституту ботаніки ім М.Г.Холодного НАНУ в Києві (KW) і Ботанічному інституті ім. В.Л. Комарова РАН у Санкт-Петербурзі (LE). Зразки зібрано з тридцяти місць природного зростання і вирощено на інтродукційній ділянці. При проведенні геоботанічного й еколого-біологічного вивчення видів роду Sideritis L. спиралися на методичні вказівки В.М.Голубєва. Морфологію видів охарактеризовано відповідно до вказівок О.О.Федорова. Морфометричні показники популяції отримано внаслідок статистичної обробки параметрів ста рослин, відібраних за принципом середньої вибірки. Вивчення морфологічних характеристик пилку, поверхні приквіток і чашечок проводили з використанням оптичного мікроскопа Ienamed (ГДР) і бінокуляра.

Для біохімічних досліджень брали надземну частину рослин у фазі цвітіння і подрібнювали суху сировину методом вальцювання. Біохімічний скринінг рослин проведено з використанням якісних реакцій на сполуки різних груп і хроматографічних методів. Методи виділення груп сполук і окремих компонентів засновано на принципі фракціонної екстракції і різних варіантів хроматографії. За фізико-хімічними властивостями, якісними реакціями і спектральними даними ідентифіковано виділені речовини.

Отримані дані використовували для визначення біохімічних дистанцій між таксонами і їхнього кластерного аналізу за формулами Рунемарка (Runemark J., 1969) і нумеричною таксономією (Socal R., Sneath P., 1979).

БІОЛОГІЯ Й ЕКОЛОГІЯ РОДУ SIDERITIS L.

Вивчення природних популяцій залізниці, визначення ареалів таксонів і їх інтродукція на ПБК. Вивчення понад 30 ценопопуляцій Залізниці кримської флори дало змогу визначити ареали таких видів, як з. кримська (S. taurica Steph.), з. скіфська (S. scythica Juz.), з. Маршаллова (S. marschalliana Juz.), з. черепитчаста (підвид S. imbrex Juz.), з. скупчена (S. conferta Juz.), з. чорноморська (S. euxina Juz.), з. мисочковидна (S. catillaris Juz.), з. айпетрінська (підвид S. ajpetriana Klok.) і з. зеленолускова (S. chlorostegia Juz.). Додатково були дані найменування рослинам популяцій з околиць Феодосії – з. хазарська (S. khazarica) і околиць Севастополя – з. Литвиненко (S. Litvinencoi). Вивчення Holotypus S. atrinervia Klok. і рослин із гір Інкерману привело нас до переконання, що вид З. темножилкова еквівалентний виду З. кримська, тому що він був описаний за одиничним гербарним зразком, утримуючим нетипову для даного місця рослину. За рядом ознак, які узагальнюють види, запропоновано групувати їх у природні ряди. Таких рядів три: Taurica (series nova) – рослини північних передгір'їв, Catillaria (series nova) – рослини масивів Головного пасма Кримських гір, Orientalia (series nova) – рослини східного Криму і Північного Кавказу.

Вивчено однорічні види роду Sideritis L. секції Hesiodia: з. гірська (S. montana L.) і з. чубата (S. comosa Stank.). Виявлено, що в Криму аборигенним видом варто вважати з. чубату, тоді як з. гірська, що зустрічається в степовій частині півострова, має, імовірно, заносне походження.

Необмежений збір квітучих пагонів залізниці в її природних місцях зростання призводить до поганого поновлення популяцій і зменшення природних ресурсів. Для природоохоронних цілей і вирішення проблеми сировинної бази нами підібрано оптимальні умови вирощування залізниці. На експериментальній ділянці відділу нових технічних і лікарських культур вирощуються дванадцять видів, серед яких ще два види секції Empedoclea: S. syriaca L. (Італія) і S. perfoliata L.(Болгарія).

Характеристики опушення прицвітків і чашечок. Для вітчизняних видів систематизованих відомостей про мікроморфологію епідермісу раніше не наводилося. Нами встановлено, що кримські таксони мають три типи опушення, це відповідає їх поділу в три ряди: Taurica, Catillaria і Orientalia. Особливий тип трихом – довгі залозисті волоски на ніжці з трьох клітин (рис. 1 а, b), специфічний для видів ряду Catillaria, де вони зустрічаються в нижній оголеній частині трубки чашечки. У видів інших рядів опушення рівномірне по всій довжині чашечки, складене в основному короткими волосками у видів групи Orientalis і довгими сплутаними – у видів групи Tauricae. Звичайні залозисті волоски, зображені на рис. 1. (с, d), зустрічаються у всіх видів.

Палінологічне і каріологічне дослідження. Проведене дослідження мікроморфології пилкових зерен підтвердило дані Хаїнх (Huynh K., 1972) про характерний для секції Empedoclea ругатний шести-борозний тип пилку з чотириполюсною інтеграцією спородерми (рис. 2). Визначено розміри пилкових зерен усіх видів. Пилкові зерна видів секції Hesiodia мають меридіональний трьох-борозний тип будови. Каріологічно кримські представники секції Empedoclea гомогенні і мають 2n=32, що узгоджується з літературними даними. Для S. comosa хромосомне число 2n=16 визначено вперше.

Еколого-біологічна характеристика вивчених таксонів включає морфолого-анатомічні описи, рівень мінливості таксонів у рамках своїх ареалів і при інтродукції, ключі для визначення видів. Враховуючи вплив середовища, і поміщаючи таксони в однакові умови, удалося з'ясувати деякі закономірності мінливості і виявити близькі таксони, відмінності між якими при вирощуванні в однакових умовах згладжуються. Наприклад, такими парами таксонів є S. catillaris Juz. і S. ajpetriana Klok.; S. conferta Juz. і S. imbrex Juz.

БІОХІМІЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ РОДУ SIDERITIS L.

Дослідження хімічного складу залізниць секції Empedoclea. У складі надземної частини залізниць секції Empedoclea виявлені: ефірна олія, дитерпеноїди, каротиноїди, іридоїди, похідні кавової кислоти, флавоноїди і полісахариди. Якісними реакціями не виявлено алкалоїдів, антрахінонів, тритерпеноїдів і глікозидів серцевої групи. Вміст на суху вагу водорозчинних полісахаридів – до 7%, фенольних сполук – 2,5-4,0%, дитерпеноїдів – 0,5-1,0%, ефірної олії – 0,02-0,06%.

Рис. 1. Залозисті трихоми Рис. 2. Будова пилкового зерна

У складі ефірної олії, виділеної гідродистиляцією з S. catillaris Juz. у кількості 0.02% і дослідженої ГРХ, містяться: лимонен 3.7%, -пінен 0.55%, -пінен 0,84%, сабінен 0.68%, карвакрол 1.54%, тимол 1.2%, линалоол 0.75%, -пінен оксид 1.75%, 1,8-цинеол, мірцен, п-цимол, -феландрен, -кубебен, -бурбонен, більша частина складу не ідентифікована, попередньо основні компоненти віднесені до сесквітерпенових спиртів. У складі екстрактів ідентифіковані іридоїди – гарпагид, мелітозид і гарпагид ацетат, а також каротиноїди – - і -каротин.

Докладно вивчено хімічний склад фракцій, виділених з десяти видів Sideritis L., що містять дитерпеноїди. Ідентифіковано сім компонентів: сідерол, сідеридіол, сідероксол, епоксисідерол, сідеритріол, еуботріол, еубол. Ідентифікацію дитерпеноїдів проводили за спектральними даними і з використанням зустрічного синтезу, ідентичність натуральних і напівсинтетичних речовин доведено з використанням ВЕРХ.

Фенольні сполуки залізниць виділено з екстрактів методом колоночної хроматографії на поліаміді. Ідентифіковано дев'ять глікозидів флавоноїдів і шість похідних оксикоричних кислот. Результати ВЕРХ аналізу 70% спиртових екстрактів п'яти видів наведено в таблиці 1.

Таблиця 1.

Склад фенольних сполук 70% спиртових екстрактів Sideritis L.

Хімічний склад, % |

S. taurica Steph.–

(окол. Інкермана) | S. Litvinencoi–

(мис Фіолент) | S. catillaris Juz. –

(м. Роман-Кош) | S. conferta Juz. –

(м. Кара-Даг) | S. euxina Juz. –

(Новоросійськ)

Загальний вміст | 4.50.2 | 3.80.2 | 3.50.2 | 4.10.2 | 3.90.2

Хлорогенова кислота | 4.62 | 4.15 | 4.67 | 4.91 | 4.02

Неохлорогенова кислота | 2.46 | 3.39 | 1.89 | 2.26 | 0.75

Кавова кислота | 0.80 | 0.58 | 0.93 | 0.27 | 0.17

р-Кумарова кислота | 4.74 | 8.61 | 2.86 | 5.45 | 0.35

Актеозид | 11.68 | 8.18 | 9.20 | 8.94 | 7.66

Ізоскутелареїн-7-О-[--D-алопіранозил-(12)--D-глюкопіранозид] | 2.88 | 3.53 | 5.31 | 4.06 | 4.90

4’-Метоксигіполаетин-7-О-[--D-алопіранозил-(12)--D-глюкопіранозид] | 3.34 | 2.67 | 4.26 | 3.06 | 4.70

Апігенін-7-О--D-глюкопіранозид | 3.55 | 5.65 | 2.62 | 2.39 | 3.79

Ізоскутелареїн-7-О-[6”’-O-ацетил--D-алопіранозил-(12)]--D-глюкопіранозид | 9.90 | 16.45 | 20.34 | 33.35 | 16.06

4’-Метоксигіполаетин-7-О-[6”’-O-ацетил--D-алопіранозил-(12)]--D-глюкопіранозид | 7.76 | 8.64 | 8.43 | 0.27 | 6.11

4’-Метоксиізоскутелареїн-7-О-[--D-алопіранозил-(12)]--D-глюкопіранозид | 3.03 | 2.22 | 1.87 | 1.10 | 0.09

4’-Метоксиізоскутелареїн-7-О-[6”’-O-ацетил--D-алопіранозил-(12)]--D-глюкопіранозид | 13.76 | 9.34 | 5.36 | 2.77 | 3.28

Апігенін-7-О-[4”-O-р-Кумароїл--D-глюкопіранозид] | 7.77 | 10.23 | 9.56 | 11.43 | 20.78

Хімічний склад однорічніх видів Sideritis секції Hesiodia. У хімічному складі надземної частини залізниць гірської і чубатої виявлені: ефірна олія, ліпоїди, каротиноїди, іридоїди, азотиста сполука типу бетаїну, флавоноїди і похідні кавової кислоти. Склад фенольних сполук досліджено методом ВЕРХ. Ідентифіковані: кавова, хлорогенова і неохлорогенова кислоти, глікозиди лютеоліну – цинарозид, сколімозид, лютеолін-7,4'-діглюкозид, лютеолін-7-тріозид і цинаротризид. У залізниці чубатої відзначено наявність флавоноїду скутеляреїнового ряду. Вміст суми фенольних сполук в однорічних видів становить 1,9-2,3% від сухої маси.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТАКСОНОМІЇ СЕКЦІЇ EMPEDOCLEA (RAFIN.) BENTH.

Аналіз сукупності анатомо-морфологічних ознак методом нумеричної таксономії. Основоположники методу нумеричної таксономії R.R.Sokal і P.H.Sneath запропонували для визначення рівня подібності між таксонами і з'ясування питань філогенії використовувати ряд коефіцієнтів, які характеризують як таксони, так і ознаки. В основу всіх математичних розрахунків закладається матриця ознак, виражених у двоїстій формі. Для її складання проаналізовано описи досліджуваних видів і видів з Балканського півострова та Малої Азії, виділено ознаки, які диференціюються. Морфометричні показники оцінювалися за входженням їхнього середнього значення в межі, визначені з використанням функції розподілу. Таким чином, вибірку представлено 67 таксонами секції Empedoclea, кожний охарактеризований за 210 пунктами. Як основний параметр прийнято коефіцієнт розходжень, який визначено як відношення суми квадратів відмінностей значень відповідних ознак до загального числа ознак. Матриця дистанцій далі використовувалася для кластеризації. Наявність у вибірці підвидів дала змогу визначити рівень розходжень між таксонами внутрішньовидового рангу. Аналіз виявив спорідненість групи кримсько-кавказьких видів і групи балканських видів, що об’єднані в один кластер. Цікаво відзначити, що турецький вид S. taurica, який зростає на хр. Кьороглу (північний захід Туреччини), відноситься до іншого кластеру, ніж кримські види. Метод нумеричної таксономії застосовано для секції Empedoclea роду Sideritis L. вперше, результати аналізу можуть бути використані для її розподілу на підсекції (рис.3).

Хемосистематичне дослідження кримських і кавказьких популяцій залізниці. Хімічну таксономію визнано як сучасний метод, який доповнює традиційні підходи у систематиці рослин. Наше дослідження засновано на даних про склад низькомолекулярних природних сполук двох груп – дитерпеноїдів і флавоноїдів. Ці речовини мають різні біологічні функції, локалізацію і властивості.

З літературних джерел встановлено, що різниці в молекулярній будові скелета дитерпеноїдів маркірують секції роду Sideritis L. Виділені нами фракції дитерпеноїдів переводили у форму триметилсіланових похідних і аналізували методом ГРХ. Цей метод аналізу відрізняється високою роздільною здатністю. Дані про процентний вміст компонентів використовували для визначення біохімічної дистанції між видами за методом Рунемарка (Runemarc H., 1969). Таким чином, були визначені пари таксонів, що мають високий рівень подібності хімічного складу: S. catillaris – S. ajpetriana і S. conferta – S. imbrex. Установлено, що специфічним напрямком біосинтезу дитерпеноїдів відрізняються три таксони: S. euxina – містить відносно багато триолів і сідеридіола, S. Litvinencoi –

Рис. 3 Дендрограма, що виражає морфолого-анатомічну подібність таксонів секції Empedoclea.

збагачений епокси-похідними (сідероксолом), S. scythica – містить лише сідерол і сідеридіол. Однак, хімічні властивості дитерпеноїдів, перетворення їх під дією сонячної радіації і вологи, змушують з обережністю інтерпретувати результати дослідження.

Флавоноїди добре себе зарекомендували як ознаки в хемосистематиці таксонів як дальнього, так і ближнього порядків. Орієнтація заступників у флавоновому ядрі контролюється специфічними ферментними системами рослини. Наявність 7-О-(алозил)-глікозидів-8-гідрокси-флавонів у складі вивчених нами рослин роду Sideritis L. підтверджує приналежність роду підродині Lamioideae, для якого ці сполуки визначені хімічною ознакою. Склад флавоноїдів і їх співвідношення використані для зіставлення видів секції Empedoclea на рівні популяційної хемотаксономії (рис. 4). Установлено, що види, віднесені до ряду Orientalia (за винятком S. euxina) практично не містять похідних 4'-метокси-гіполаетину, а види ряду Catillaria збіднені похідними ізодинатину. Зразки S. conferta з м. Кара-Даг містили тільки ізоскутеляреїн-7-О-[6’”-О-ацетил-?-D-алозил-(12)]-в-D-??юкозид, звичайний для усіх видів. Розрахунок біохімічних дистанцій проводили за двома формулами, що розрізняються за ступенем сумарних значень різниці у вмісті компонента.

Рис. 4. Дендрограма, що виражає різницю між рослинами великих ценопопуляцій за складом флавоноїдів. (У дужках пронумеровані види.)

Порівняння дендрограм дає змогу оцінити значустість різниць, що характеризують популяції ряду Orientalia і деяких відокремлених видів. Наприклад, види ряду Taurica контрастно розрізняються. Ряд Catillaria представлений великим числом ценопопуляцій, що розрізняються за екологією. Хемотаксономічний аналіз у рамках ряду виявив відмінність між рослинами центральних гірських масивів і рослинами крайніх західних і східних гір, дав змогу уточнити ареали видів.

Таксономічна структура роду у флорі України представлена таким чином:

Рід Sideritis L. – Залізниця

Секція Hesiodia Moench.

Sideritis montana L. – Залізниця гірська

Sideritis comosa (Rochel.) Stank. – Залізниця чубата

Секція Empedoclea (Rafin.) Benth.

Ряд Taurica (series nov)

Sideritis taurica Steph. ex Willd. – Залізниця кримська

Sideritis scythica Juz. – Залізниця скіфська

Sideritis Marschalliana Juz. – Залізниця Маршаллова

Ряд Catillaria (series nov)

Sideritis catillaris Juz. – Залізниця мисочковидна

Sideritis catillaris subsp. ajpetriana (Klok.) comb. nova – Залізниця мисочковидна підвид айпетрінська

Sideritis chlorostegia Juz. – Залізниця зеленолускова

Sideritis Litvinencoi sp. nova – Залізниця Литвиненко

Ряд Orientalia (series nov)

Sideritis conferta Juz. – Залізниця скупчена

Sideritis conferta subsp. imbrex (Juz.) comb. nova – Залізниця скупчена підвид черепитчата

Sideritis khazarica sp. nova – Залізниця хазарська

Sideritis euxina Juz. – Залізниця чорноморська (Флора півдня Росії.)

ВИСНОВКИ:

1. Установлено, що у флорі Криму і Північного Кавказу рід Sideritis L. представлений двома видами секції Hesiodia Moench. і дев'ятьма видами секції Empedoclea (Rafin.) Benth.. Види секції Empedoclea запропоновано групувати в три ряди: Taurica, Catillaria, Orientalia. Описано і запропоновано як нові види S. Litvinencoi sp. nova і S. khazarica sp. nova. Запропоновано дві нові номенклатурні комбінації: S. catillaris subsp. ajpetriana (Klok.) comb. nov і S. conferta subsp. imbrex (Juz.) comb. nov. Вивчення holotypus S. atrinervia Klok. і відповідної природної популяції дозволило віднести цей вид до синонімів S. taurica Steph.

2. Досліджено морфологічні й анатомічні особливості видів. Виявлено стабільні різниці в структурі і складі опушення чашечок і приквіток вивчених видів. Показано, що види ряду Catillaria мають б.м. оголену трубку чашечки, покриту в нижній частині специфічними залозистими волосками. Види рядів Taurica і Orientalia мають рівномірне опушення чашечки, у першому випадку повстяне, у другому – мохнато-шерстисте. Залозисті волоски, що зустрічаються в опушенні видів цих рядів, прості і короткі.

3. Установлено, що пилкові зерна залізниць секції Empedoclea мають ругатно-шестиборозний тип будови з чотириполюсною інтеграцією спородерми, а для пилку залізниць секції Hesiodia характерний меридіанно-трьохборозний тип будови. Уперше визначено хромосомні числа: S. comosa Stank. 2n=16, S. Litvinencoi (sp. nova) 2n=32, S. conferta subsp. imbrex (Juz.) 2n=32, S. chlorostegia Juz. 2n=32. Усі види секції Empedoclea мають однакове хромосомне число 2n=32.

4. Виявлено ареали видів і межі мінливості їхніх морфологічних ознак у рамках ареалу. Установлено закономірності мінливості фенотипових ознак, пов'язаної з екологічними факторами середовища. Підготовлено рекомендації з вирощування залізниці в культурі.

5. Проведено аналіз хімічного складу рослин роду Sideritis двох секцій Empedoclea і Hesiodia. Хімічний аналіз рослин секції Empedoclea виявив наявність 37 низькомолекулярних природних речовин із групи моно- , дитерпеноїдів, іридоїдів, каротиноїдів, флавоноїдів та інших фенольних сполук. У складі однорічних видів ідентифіковано 8 речовин фенольних типів, якісними реакціями встановлено наявність іридоїдів, каротиноїдів, ефірної олії та азотистої сполуки. Розроблені методи аналізу дали змогу нагромадити матеріал про мінливість хімічного складу залізниць. Ці дані використовувалися для хемотаксономії та аналізу популяційної мінливості. Види секції Empedoclea рекомендовано використовувати у медицині і харчовій промисловості.

6. Проведено статистичний аналіз сукупності морфолого-анатомічних ознак методом нумеричної таксономії. Обробка даних 67 таксонів секції Empedoclea, включаючи балкано-малоазіатські види, дали змогу оцінити рівень подібності таксонів видового рангу.

7. Проведене хемосистематічне дослідження рослин дало змогу оцінити мінливість хімічного складу на рівні популяцій залізниці. Отримані дані допомогли уточнити ареали і визначити біохімічну дистанцію між видами, що доповнює набір таксономічних характеристик.

8. На основі комплексного дослідження біології, морфології, анатомії і біохімії рослин, вияснено склад і запропоновано систему роду Sideritis L. у флорі України.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ,

ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

АНОТАЦІЇ

Сластя Є.А. “Систематика роду Sideritis L. (Lamiaceae) флори Криму та Північного Кавказу”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 03.00.05 – ботаніка. – Нікітський ботанічний сад – Національний науковий центр УААН, Ялта, 2002.

Дисертація є монографічним дослідженням представників роду Sideritis L. флори України і Росії з критико-систематичним аналізом існуючих систем роду і таксономічною оцінкою статусу видів. Досліджено морфолого-анатомічні ознаки, визначено ареали й екологію видів. Уперше проведено дослідження мікроморфології та хімічного складу залізниць. Уточнено хромосомні числа і палиноморфологію видів. За методом нумеричної таксономії на основі морфолого-анатомічних ознак визначено коефіцієнти подібності видів. Проведено хемотаксономічне дослідження роду на основі розбіжностей у складі дитерпеноїдів і флавоноїдів. У результаті дослідження уточнено видовий склад і запропоновано сучасну систему роду Sideritis L. флори Криму і Північного Кавказу.

Ключові слова: Sideritis L., Empedoclea Benth., Hesiodia Moench., систематика, хемотаксономія, морфологія, анатомія, екологія, біохімія.

Сластья Е.А. “Систематика рода Sideritis L. (Lamiaceae) флоры Крыма и Северного Кавказа”. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.05 – ботаника. Никитский ботанический сад – Национальный научный центр УААН, Ялта, 2002.

Диссертация является монографическим исследованием представителей рода Sideritis L. флоры Украины и России с критико-систематическим анализом существующих систем рода и таксономической оценкой статуса видов. Установлено, что во флоре Крыма и Северного Кавказа род Sideritis L. представлен двумя видами секции Hesiodia Moench. и девятью видами секции Empedoclea (Rafin.) Benth.. Виды секции Empedoclea предложено группировать в три ряда: Taurica, Catillaria, Orientalia. Описаны и предложены как новые виды S. Litvinencoi sp. nova и S. khazarica sp. nova. Предложены две новые номенклатурные комбинации: S. catillaris subsp. ajpetriana (Klok.) comb. nov и S. conferta subsp. imbrex (Juz.) comb. nov. Изучение holotypus S. atrinervia Klok. и соответствующей природной популяции позволило отнести этот вид к синонимам S. taurica Steph. Исследованы морфолого-анатомические признаки, определены ареалы и экология видов. Впервые проведено исследование микроморфологии и химического состава железниц. Уточнены хромосомные числа и палиноморфология видов. Методом нумерической таксономии, основываясь на морфолого-анатомических характеристиках, определены коэффициенты различия между видами. Проведено хемотаксономическое исследование рода на основании различий в составе дитерпеноидов и флавоноидов. В результате исследования уточнен видовой состав и предложена современная система рода Sideritis L. флоры Крыма и Северного Кавказа.

Ключевые слова: Sideritis L., Empedoclea Benth., Hesiodia Moench., систематика, хемотаксономия, морфология, анатомия, экология, биохимия.

Slastya E.A. “Systematic of the genus Sideritis L. (Lamiaceae) of Crimea and North Caucasus flora”. – manuscript.

A thesis for a Candidate degree of biological sciences on 03.00.05 botany speciality. Nikita botanical garden – the national scientific centre UAAS, Yalta 2002.

The thesis is the monographic research of the representatives of the genus Sideritis L. of Ukrainian and Russian flora with critical and systematic analysis of the existed systems of this genus and the taxonomic estimate of taxa status. Morphological and anatomical indications have been investigated, natural habitats and species ecology has been determined. At first the research of micro-morphology and the chemical composition of genus Sideritis L. has been carried out. The chromosome numbers and palinomorphology has been accurate. According to the method of numerical taxonomy and on the grounds of morphological and anatomical characteristics the coefficients of taxa likeness have been defined and their clustering has been conducted. The chemotaxonomical research of this genus has been conducted on the grounds of differences composition of diterpenes and flavonoids. In the result the specified structure has been specified and the modern system of the genus Sideritis L. of the Crimea and North Caucasus flora has been offered.

Key words: Sideritis L., Hesiodia Moench., Empedoclea Benth., systematic, chemotaxonomy, morphology, anatomy, ecology, biochemistry.

Підписано к друку 28.08.2002 р Формат папіру 60х84 1/16

Обсяг 1 умовн. друк. арк. Тираж 100 прим. Замовлення 1311.

Друкарня видавництва “Тавріда”, Україна, АР Крим,

м. Ялта, вул. Свердлова, 35