Salaš, P.: Proceedings of 9th International Conference of Horticulture, September 3th– 6th 2001 Lednice, Czech Republic, ISBN -0, Volume 2, p. 318-321
Variability of morphological characteristics and the trypsin inhibitors activity in populations of Hedysarum neglectum Ledeb.(Fabaceae L.) growing in Mountain Altai.
Изменчивость морфологических признаков и активности ингибиторов трипсина в популяциях Hedysarum neglectum Ledeb.(c. Fabaceae L.), произрастающих в Горном Алтае.
Chernicova T. C.
Центральный сибирский ботани ческий сад СО РАН г. Новосибирск, Россия
The information is provided about variability of morphological characteristics, and trypsin inhibitors activity (TIA) in the leaves of plants of two Hedysarum neglectum populations.
It is shown that the populations are characterized by a certain value of TIA, which are two times different in the two populations. The plant’s of the populations are different positively on their mass, dimensions in separate organs, number of leaves.
Negative interdependence is discovered between the value of TIA and the height of plants in the population with low TIA value.
Hedysarum heglectum ledeb., trypsin inhibitors activity (TIA), morphological characteristics
Известно, что растения семейства бобовых содержат большое количество ингибиторов протеиназ как в семенах, так и в вегетативной массе, представляющих собой группу низкомолекулярных белков (1). Эти ингибиторы, в частности, ингибитор трипсина, способны образовывать неактивные комплексы с ферментами, расщепляющими белки в организме человека; при этом ферменты теряют каталитическую активность. Поэтому длительное употребление человеком бобовых растений приводит к гипертрофии поджелудочной железы и, как следствие к замедлению роста (2).
Из данных литературы следует, что в результате тепловой обработки семян и надземной части бобовых растений в ряде случаев происходит разрушение ингибитора трипсина (2). Однако, разрушение ингибитора трипсина при этом происходит не полностью. В медицинских целях используются водные настои и отвары надземной части растений, содержащие ингибиторы трипсина и снижающие их лекарственную ценность. Поэтому, в качестве ценных лекарственных растений, необходимо использовать популяции с низким содержанием ингибиторов трипсина.
Ранее при использовании метода экспериментального мутагенеза нами были получены формы Vicia picta Fisch. et Mey и Lathyrus sylvestris L. с пониженной активностью ингибиторов трипсина (АИТ) (3,4). Данные по изучению изменчивости АИТ в листьях растений природных популяций с целью отбора форм с низкой АИТ, практически отсутствуют. Тем не менее, представляет интерес не только выявление форм с низкой АИТ, но и установление возможных корреляций между морфологическими признаками и АИТ. Кроме того, вопрос о влиянии экологических факторов на накопление ингибиторов трипсина также остается открытым, хотя известно, что физиологическая роль ингибитора трипсина в растении заключается в регуляции активности эндогенных протеиназ, т. е. в обеспечении устойчивости его имунной системы. Поэтому в данной работе была предпринята попытка изучить изменчивость по ряду морфологических признаков и активности ингибиторов трипсина у растений двух популяций Hedysarum neglectum L., произрастающих в различных эколого-географических условиях в Горном Алтае.
Hedysarum neglectum Ledeb. (копеечник забытый) произрастает в березово-лиственничных лесах, реже на сырых каменистых участках гор с моховым покровом. Это длинностержнекорневой многоглавый базисимподиальный травянистый поликарпик с монокарпическими побегами удлиненного типа (5). В медицине используется как дубильное, укрепляющее при диарее, анемии, гинекологических и нервных заболеваниях; водный экстракт стимулирует центральную нервную систему, проявляет противовирусную и протистатическую активность (6).
Методы
АИТ исследовалась в средних образцах листьев, растений двух популяций копеечника забытого, а также в образцах лмстьев, взятых индивидуально с 15 растений одной из популяций (снизкой АИТ) в средневозрастном генеративном состоянии, в фазе массового цветения - начала плодоношения. Образцы были собраны маршрутно-полустационарным методом в 2000 г. в Горном Алтае. При сборе в полевых условиях учитывали проективное покрытие в фитоценозе (%) и изменчивость морфологических признаков тех средневозрастных генеративных особей, листья которых использоваллись для определения АИТ (табл. 1).
АИТ определяли по (7) с использованием в качестве субстрата БАПА (Na-бензоил-DL-аргинин-п-нитроанилид) по методике и (8). В работе использовались реактивы фирмы ISN-Biomedical (США).
Метод основан на спектрофотометрическом измерении величины оптической плотности продуктов распада белкового субстрата (БАПА) под действием трипсина при 410 нм. Белок экстрагировали дистиллированной водой из муки воздушно-сухих листьев (влажность 6%) в соотношении 1:400 в течение ночи в холодильнике. Листья измельчали и просеивали через сито диаметром ячейки 0,1 мм. В качестве буфера использовали 0,05М трис - НСL-0,02М СаСL2. Определение величины АИТ проводили в 0,1 и 0,15 мл надосадочной жидкости при рН =7,7 в мг/г воздушно-сухой массы. Все растворы термостатировали при t=25° С. Статистическая обработка проведена по (9).
Результаты и обсуждение
Исследуемые популяции копеечника забытого произрастают в различных экологических условиях. Популяция 1 находится на Теректинском хребте на высоте 2000 м на высокотравном субальпийском лугу с высокой задернованностью почвы. Популяция 2 находится на Северо-Чуйском хребте на высоте 1700 м в кедрово-лиственичном редколесье.
Растения этих двух популяций, произрастающих в различных экологических условиях, достоверно отличаются по ряду морфологических признаков. Изучение изменчивости и определение достоверности различий 15 морфологических признаков показали, что растения в популяции 1 высокорослы, характеризуются высоким весом сырой и сухой надземной массы особей и большим диаметра каудекса, более крупными листьями и соцветиями, высоким числом соцветий и числом цветков в соцветии. У растений в популяции 2 более крупные листочки, выше облиственность и число побегов, как вегетативных, так и генеративных.
Нами было установлено, что первая и вторая популяции характеризовались определенной величиной АИТ, составляющей соответственно 33,5 и 17,7 мг/г воздушно-сухой массы.
Анализ корреляций между 15 морфологическими признаками и АИТ был проведен у растений популяции с низкой величиной АИТ. Было установлено, что чем выше растения тем ниже АИТ (коэффициент корреляции = -0,54). Возможно, это связано с фазой сезонного развития растения, так как к концу вегетационного периода этот показатель несколько снижается (10). С помощью коэффициента корреляции мы смогли установить только степень сопряженности изменчивости АИТ с одним морфологическим признаком.
Определение механизма взаимозависимости этого признака в настоящей работе не представляется возможным. Необходимо учитывать, что фенотипическая корреляция между признаками определяется генотипической корреляцией и корреляцией, обусловленной влиянием внешней среды. Например, известно, что при внедрении бактерий и вирусов в растение, а также при отчуждении листьев, наблюдается повышение активности ингибиторов трипсина. Поэтому, для установления причин этого явления необходимо проведение исследований, учитывающих как внешние факторы, так и влияние генотипа. Известно, что генотипическая корреляция может быть обусловлена плейотропным действием генов, их взаимодействием и сцеплением (11), что выявляется только при гибридологическом анализе. Тем не менее, установление коррелятивных связей между АИТ и другими морфологическими признаками может играть важную роль в селекции популяций и форм на низкую АИТ.
Таблица 1
Морфологическая характеристика и достоверность отличий морфологических признаков растений популяций Hedysarum neglectum, собранного в Горном Алтае в 2000 г. (фаза цветение-начало образование плодов).
Номер популяции | I | II | Fтеор. | Fфакт. |
сырая масса, г | 15,2+2,2 | 55,4+6,3 | 2,9 | 1,2 |
сухая масса, г | 6,6+1,1 | 7,9+1,2 | 9,2 | 1,0 |
диаметр каудекса, см | 3,9+0,4 | 1,6+0,2 | 2,9 | 1,5 |
высота растения, см | 49,2+2,1 | 5,2+0,4 | 2,9 | 1,0 |
длина листа, см | 12,1+0,3 | 74,9+3,2 | 2,9 | 1,3 |
длина листочка, см | 2,2+0,1 | 17,6+0,6 | 2,9 | 1,5 |
длина соцветия, см | 11,4+0,7 | 2,6+0,1 | 2,9 | 1,6 |
ширина соцветия, см | 3,0+0,1 | 12,0+1,3 | 2,9 | 1,6 |
число листьев | 35,8+7,9 | 2,6+0,4 | 4,0 | 1,0 |
число соцветий | 7+1,1 | 47,8+5,0 | 2,9 | 1,7 |
число плодов в соцветии | 53,9+3,3 | 19,4+2,1 | 3,2 | 1,0 |
число цветков в соцветии | 25,9+2,0 | 35,3+5,9 | 2,9 | 1,7 |
число вегетативных побегов | 1,7+0,6 | 2,3+0,4 | 2,9 | 2,5 |
число генеративных побегов | 5,2+0,9 | 4,7+0,6 | 2,9 | 1,5 |
, , Мосолов формы ингибитора трипсина из семян гледичии // Биохимия 1989, Т.54, вып.4, с.593-600.
, Валуева белковые ингибиторы протеолитических ферментов: М., 1993.
, Тарасенко трипсинингибирующей активности в М1 Vicia picta Fish.et Mey. после обработки семян мутагенами // Сиб. вестн. с.-х. науки, 1980, №2, с.24-27.
, Тарасенко получение мутантных растений Victa picta Fish.et Mey. с пониженной активностью ингибиторов трипсина // Сиб. вестн. с.-х. науки, 1981, №2, с.34-36.
Карнаухова (Попова) разнообразие копеечников флоры Хакасии и оценка их позиций в природе и при интродукции // Сибирский экологический журнал 1994, Т.1, Вып.6, с.581-587.
Растительные ресурсы СССР: Цветковые растения, их химический состав, использование; Семейства Hydrangeaceae-Haloragaceae. Л., Наука, 1987.
Методы бихимического исследования растений. Л., 1987.
, Вайсблай ингибитора трипсина в семенах гороха // Прикладная биохимия и микробиология. 1975, Т.11, Вып.5, с.777-783.
Зайцев анализ биологических данных. - М., Наука, 1991.
Агафонова естественного и экспериментального полиморфизма по трипсинингибирующей активности у Vicia picta Fisch. et Mey.-Автореф. Дис...канд. биол. наук: 03.00.15. Москва, 1982.
Lush J. L. Animal breeding plants. Ames (Jowa), 1945.
Novosibirsc-90
st. Zolotodolinskaya 101
Chernicova Tatiana
e-mail *****@
