Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

TO THE QUESTIONS OF THE FABACEAE CHEMOTAKSONOMY

Ozimina I.I. 1 Frolova O.O. 1
1 Pyatigorsk branch of the State Budgetary Educational Establishment of Higher Professional Education «Volgograd State Medical University» of the Ministry of Public Health Services of the Russian Federation
Растения трибы Genisteaе применяются в качестве эфиромасличных, почвозащитных, декоративных, технических культур, а также в народной медицине. Несмотря на их широкое распространение в мировой флоре, до сих пор не существует единой точки зрения относительно их родовой систематики. Морфологических признаков недостаточно для точного отнесения растения к одному роду. Поэтому понятен интерес к хемотаксономическим исследованиям с применением определенных групп химических соединений в качестве отличительных признаков таксона. На основании проведенных исследований выявлена роль производных бенз-γ-пирона в классификации трибы Genisteaе. Использованная в работе геометрическая модель, независимая от морфологических признаков – «молекулярные диаграммы», подтверждает последовательность структурных изменений, согласующихся с эволюцией видов изучаемой трибы. Установление структурных особенностей флавоноидов, характерных для определенных видов, позволяет прогнозировать вероятность обнаружения тех или иных структур в неизученном сырье и в то же время показывает отличительные признаки растений трибы Genisteaе. Проведенный хемосистематический анализ раскрывает перспективу для целенаправленного поиска новых источников получения биологически активных соединений, что будет способствовать решению практических задач по рациональному и эффективному использованию растительных ресурсов.
Plants of the Genisteaе tribe are applied as containing essential oil, soil-protective, decorative, technical crops and also in traditional medicine. Despite their wide diffusion in world flora, still there is no uniform point of view concerning their systematization. It isn’t enough morphological signs for exact reference of a plant to one sort. Therefore interest to chemotaxonomic researches with application of certain groups of chemical compounds as distinctive signs of taxon is clear. On the basis of the conducted researches the role of benz-γ-pyron derivatives in classification of the Genisteaе tribe is revealed. The geometrical model used in work independent of morphological signs – «molecular charts», confirms sequence of the structural changes which are coordinating with evolution of studied tribe types. Establishment of structural features flavonoids, characteristic for certain types, allows to predict probability of detection of these or those structures in not studied raw materials and at the same time shows distinctive signs of the Genisteaе plants tribe. The carried-out chemosystematic analysis opens prospect for purposeful search of new sources of receiving biologically active compounds that will promote the decision of practical tasks on rational and effective use of vegetable resources.
Genisteaе tribe
systematization
chemotaxonomic researches
benz-γ-pyron derivatives
distinctive signs
purposeful search of biologically active compounds
1. Alieva S.A. Flavonoidy Genista transcaucasica // Himija prirod. soedinenij. 1974. no. 1. pp. 113–114.
2. Bandjukova V.A. Rasprostranenie flavonoidov v nekotoryh semejstvah vysshih rastenij. Soobshh. 1 // Rast. resursy. 1968. no. 4. pp. 97–112.
3. Bandjukova V.A, Avanesov Je.T. O verojatnosti obnaruzhenija flavonov, flavanonov i izoflavonoidov v nekotoryh semejstvah vysshih rastenij. Soobshh. 1 // Rast.resursy. 1971. no. 7. pp. 321–328.
4. Plennik R.Ja. Morfologicheskaja jevoljucija Bobovyh Jugo-Vostochnogo Altaja (na primere rodovyh kompleksov Astragalus L. i Oxitropis DC.). Novosibirsk, 1976. 216 p.
5. Poljakova L.V., Ershova Je.A. Izmenchivost› fenol›nyh soedinenij u nekotoryh travjanistyh i drevesnyh rastenij ot mezhpopuljacionnogo do vnutriindividual›nogo (jendogennogo) urovnja // Himija rast. syr›ja. 2000. no. 1. pp. 121–129.
6. Sidneva O.V. Hemotaksonomicheskoe issledovanie vidov sekcii Cenantrum Koch roda Astragalus L. (Fabaceae Lindl.) Sibiri: avtoref. dis. ... kand. biol. nauk: 03.00.05, 03.00.12. Novosibirsk, 2006. 24 p.
7. Palamarchuk A.S., Bondarenko V.E. Antimikrobnaja aktivnost› i himicheskij sostav Droka krasil›nogo // Rast.resursy. 1976. no. 12. pp. 229–232.
8. Cagnin M. Biochemical sistematics: methods and principles // Plant Sist. and Evol. 1977. no. 1. pp. 53–76.
9. Cagnin M., Aparecida H., Gottliep O.R. Isoflavonoids as systematic markers // Biochem. Syst. And Ecol. 1978. no. 6. pp. 225–238.
10. Chopin J., Bouillant M.L. C-glycosylflavonoids. In.: The Flavonoids (Harborn J.B. et. al). London: Chapman and Hall, 1975. pp. 632–691.
11. Devick P.M. Isoflavonoids. In.: The Flavonoids (Harborn J.B., Mabry T.J., eds). London. New York: Chapman and Hall., 1982. pp. 535–640.
12. Faugeras G., Paris R. Chimiotaxonomie des Papilionacees – Genistees. // Mem. Bull. Soc. Bot.F. 1965. pp. 75–112.
13. Faugeras G., Paris R. Alcaloides et Polyphenols des Leguninouses. XVI. Les flavonoides du Genista aethnensis D.C. Isolement du genistosid // Planta Med. et phytother. 1969. – no. 3. pp. 20–27.
14. Harborne J.B. Comparative Biochemistry of the flavonoids. – London-New York: Acad.Press, 1967. – 383 p.
15. Harborne J.B. Chemosystematics of the Leguminosae. Flavonoid and isoflavonoid patterns in the tribe Genistaea // Phytochemistry. 1969. no. 8. pp. 1449–1456.
16. Harborne J.B. Baulter D., Turner B.L. Chemistry of the Leguminose. – London-New York: Acad. Press, 1971. pp. 39–65.
17. Harborne J.B. The biochemical sistematics of flavanoids. In: The Flavonoids. (Harborne J.B., Mebry T.J., Mabry H., eds). London: Chapman and Hall, 1975. pp. 1056–1095.
18. Harborne J.B. New experimental apporoaches to plant chemosystematics. In: Chemosist. Princ. and Pract. Proc. Int. Symp., Southampton, 1979. London e.a., 1980. pp. 39–70.
19. Harborne J.B. Phenolic compounds derived from shikimate // Biosynth. 1980. no. 6. pp. 40–75.
20. Hroshova V., Sitaniova H. Farmacognosticky prieskum taxonu Genista tinctoria L. // Farm.-obz. 1982. no. 51. pp. 131–135.
21. Ingham J.L. Naturally occurring isoflavonoids (1855-1981) // Fortschr. Chem.org.Naturst. 1983. no. 23. pp 266.
22. Jössang., Molho D. Essai de representation deometrique des relations chimiotaxonomiques application a l`O-substitution des flavones // Bull.Mus.nat.hist.natur.Sci.phys.chim. 1974. no. 3. pp. 21–29.
24. Nakov N., Tolkatchev O.N., Achtardhov Ch. Uber den Flavonoidgehalt von Genista carinalis Grsh // Pharmazie. 1978. no. 7. pp. 463.
25. Nakov N.B., Ahtardzhiev Hr. Otnosno flavonoidnoto s#dzrzhanija na njakoi predstaviteli na roda Genista L., razprostraneni u nas // Probl. farmacijata. 1982. no. 10. pp. 46–52.
26. Nicholls K.W., Böhm B.A. Quantitative flavonoid variation in Luoinus sericeus // Boichem. Syst. and Ecol. 1982. no. 10. pp. 225–231.
27. Ollis W.D. The Isoflavonoids. In: The Chemistry of flavonoid compounds. (Geissman T.A. ed.). London etc.: Pergamon Press, 1962. pp. 353–405.
28. Paris R. Chromatographie et electrophorese de flavonoides // Pharmac.acta.helv. 1961. – no. 36. pp. 176–180.
29. Salatino A., Gotlieb O.K. Quinolizidine alkaloids es systematic markers of the Genisteae // Biochem. Syst. and Ecol. 1981. no. 9. pp. 267–273.
30. Swain T. Flavonoids as chemotaxonomic markers in plants. In: Pigm. Plants, Berlin, 1981. pp. 224–236.
31. Torck M. Revue de phytochimie: les flavonoides des Legumineuses // Fitoterapia. 1976. no. 5. pp. 195–232.
32. Ulubelen A., Doguc T. Flavonoid compounds from the flowers of Genista Lydia // Planta Med. 1974. no. 1. pp. 39–42.
33. Wollenweber E. Flavones and flavonols. In.: The flavonoids: advances in research. (Harborne J.B., Mebry T.J., eds). London- New York: Chapmen and Hall, 1982. pp. 189–259.

Растения трибы Genisteaе применяются в качестве эфиромасличных, почвозащитных, декоративных, технических культур, а также в народной медицине.

Несмотря на их широкое распространение в мировой флоре, до сих пор не существует единой точки зрения относительно родовой систематики этой трибы [15]. С филогенетической точки зрения она располагается после наименее развитых из семейства Бобовых триб Sophoreae и Podalyrieae.

По морфологическим признакам эта триба четко отличается от других, и ее положение в семействе не подлежит обсуждению. Что же касается внутриродовой и внутривидовой классификации, то здесь все обстоит иначе: нередко один и тот же вид относят к различным родам. Так, Spartium junceum называют Genista tinctoria L., Conniola tinctoria Medik., Genistoides tinctoria Moench., Spartium tinctorium Roth., Cytisus tinctorium Via. Это указывает на то, что морфологических признаков недостаточно для точного отнесения растения к одному роду. Поэтому понятен интерес к хемотаксономическим исследованиям с применением определенных групп химических соединений в качестве отличительных признаков таксона.

Цель обзора – на основании анализа данных литературы и собственных исследований обосновать целесообразность применения флавоноидов в хемосистематике сложной в таксономическом плане трибы Genisteaе, а также показать прогнозирующий характер модели «молекулярных диаграмм» как для идентификации конкретного таксона, так и для установления пути биогенеза производных бенз-γ-пирона в растениях трибы.

Классификация сложных в таксономическом плане семейств нередко основана на данных о химическом составе растений. Использование алкалоидов, тритерпеноидов, флавоноидов и других низкомолекулярных природных соединений в качестве хемотаксономических признаков способствовало пересмотру таксономического статуса представителей этих семейств [4, 5, 6].

Флавоноиды относятся к наиболее устойчивым внутривидовым веществам вторичного обмена растений [14–18, 29]. Преимущественное, по сравнению с другими вторичными метаболитами, их использование в качестве таксономических маркеров кроме этого объясняется универсальной распространенностью в сосудистых растениях, большим структурным разнообразием и достаточной простотой идентификации.

Интересный подход к вопросам биохимической систематики растений осуществила группа бразильских исследователей [8, 9]. Взяв за основу химические структуры флавоноидов, они определили индексы подобия биогенетических групп, показатели относительной вероятности нахождения и применили разработанную методику как дополнение к общепринятой морфологической классификации. Бандюкова В.А. и Аванесов Э.Т., обобщив данные о распространении флавоноидов в ряде семейств высших растений, предложили использовать вероятность нахождения разных групп этих соединений для хемосистематического прогнозирования [3]. Так, по их данным в семействе Бобовых наиболее характерно наличие флавонолов и изофлавоноидов, менее флавонов и наименьшая вероятность обнаружения флаванонов. Харборн Дж.Б. также обращал внимание на то, что флаваноны совместно с халконами встречаются в этом семействе спорадически. В то же время он полагал, что для хемосистематики Бобовых определенный интерес представляет гликозидирование флавонов и флавонолов. Так, для родов трибы Lotoideae характерно наличие 3,7-дигликозидов, а для секции Spartioides трибы Genisteae – 5-гликозидов флавонов [16].

Анализ данных литературы показывает, что растения трибы Genisteaе в плане хемосистематики изучались на содержание алкалоидов, пирокатехоламинов и флавоноидов [15, 20, 28, 30]. Французские исследователи, выбрав в качестве хемотаксономических признаков содержание алкалоидов, сделали вывод, что растения родов Spartium и Genista имеют один химический состав и нет никаких оснований различать их и с химической точки зрения выделять в отдельные роды [12]. Харборн Дж.Б по распространенности флавоноидов делит трибу Genisteaе на три группы: собственно Genisteae, тип Crotalarieae и тип Lupineae. В первой группе характерно наличие гликофлавонов, часто встречаются физетин и изофлавоны, в том числе 5-метилгенистеин. Во второй группе присутствуют гликозиды мирицетина, кверцетина, кемпферола, но нет изофлавонов. В третьей группе все изученные виды содержат изофлавоны, лейкоантоцианидины, часто встречаются гликофлавоны.

Однако все вышеперечисленные исследования, с нашей точки зрения, не могут считаться окончательными. Во-первых, недостаточно глубоко проводилось химическое изучение растений (большинство исследователей используют данные хроматографического анализа), часто слишком ограничено количество объектов исследования, не учитывались эколого-географические факторы, не всегда удачен выбор методик выделения, позволяющих в небольшом количестве растительного материала выявить максимальное число соединений изучаемой группы и т.д. [3, 12, 15, 17]. Кроме того, все исследования по хемосистематике трибы Genisteaе проведены за рубежом. Растения данной трибы флоры России в этом направлении не изучались вообще.

Учитывая эти факты, мы поставили перед собой задачу исследовать флавоноидный состав дикорастущих и культивируемых видов трибы Genisteaе флоры нашей страны, и рассмотреть возможность использования полученных результатов для решения хемотаксономических задач. В связи с этим, мы определили навеску сырья (для каждого вида отдельно), позволяющую обнаружить максимальное по разнообразию содержание производных бенз-γ-пирона. В результате проведенных экспериментов было выявлено, что оптимальная навеска сырья для каждого вида индивидуальна и находится в пределах 8–12 г.

Хроматографический анализ, а также установление строения выделенных индивидуальных соединений из всех изученных видов показали, что состав флавоноидов в растениях одного вида, из различных мест произрастания остается почти неизменным. Отличия наблюдаются в количественном соотношении отдельных ингредиентов, что согласуется с данными литературы [25]. Однако эти колебания могут быть присущи и растению одного ареала, и они обычно зависят от погодных условий. В качестве примера приводим данные о флавоноидном составе Spartium junceum с различных мест и сроках сбора (табл. 1).

Таблица 1

Состав флавоноидов Spartium junceum

Место и сроки сбора

Навеска сырья, г

Идентифицированные соединения

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

г. Пятигорск, 07.08 г.

50,0

+

+

-

+

+

+

+

+

+

г. Геленджик, 07.09 г.

40,0

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

г. Пятигорск, 07.10 г.

40,0

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

г. Сочи, 07.11 г.

50,0

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

г. Ставрополь, 07.12 г.

50,0

+

-

-

+

+

+

+

+

Примечания: 1 – лютеолин; 2 – лютеолин-7-глюкозид; 3 – ориентин; 4 – витексин; 5 – формононетин; 6 – генистеин; 7 – 5-метилгенистеин; 8 – ононин; 9 – генистин; 10 – кверцетин; 11 – изокверцитрин; 12 – рутин; 13 – спиреозид; знак (+) указывает наличие, знак (–) – отсутствие; знак (┴) – следы флавоноидов.

Собственные исследования флавоноидного состава 15 видов трибы Genisteaе юга России, а также обобщенные нами сведения из достоверных источников литературы о наиболее распространенных флавоноидах представлены в табл. 2.

Таблица 2

Распространение флавоноидов в видах трибы Genisteae (по данным литературы и собственных исследований)

Вид

Изофлавоны, их гликозиды

Флавоны, их гликозиды

Флавонолы, их гликозиды

Литература

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

Adenocarpus complicatus Spreng.

+

+

         

+

                                                         

21

A.decorticans D.C.

+

+

         

+

                                                         

21

A.foliolosus D.C.

+

+

         

+

                                                         

15

Calycotome spinosa L.

 

+

         

+

                             

+

                         

15

C.villosa Link.

+

+

         

+

                             

+

                         

215,1

Chamaecytisus albus Rothm.

 

+

                                         

+

 

+

                     

15

Ch.austriacus Link.

                                             

+

                         

15

Ch.beuffelii Link.

                                             

+

 

+

                     

15

Ch.birsutus Link.

                                             

+

                         

15

Ch.eriocarpus Link.

 

+

                             

+

                                     

21

Ch.heuffelii Nicrzb.

                                             

+

 

+

                     

15

Ch.hirsutus Link.

+

+

         

+

                 

+

         

+

                         

15,21

Ch.ratisbonensis Rothm.

+

+

+

       

+

                             

+

                         

Собств.,

15,21

Ch.smyrnacus Boiss.

+

+

                                         

+

                         

15

Ch.spinescens Rothm.

                                             

+

       

+

               

15

Ch.supinus Link.

+

+

         

+

                                                         

21

Chamaespartium sagittale L.

+

+

+

       

+

               

+

+

         

+

 

+

   

+

               

15,21

Ch.tridentatum Adans.

+

+

+

       

+

                                                         

21

Chronantus biflorus Desf.

 

+

         

+

                                     

+

                 

15

Cytisus ardoini Sw.

+

+

         

+

                                                         

21

C.austriacus Boiss.

 

+

               

+

           

+

     

+

                         

+

 

Собств.

C.battandieri Maire

+

+

                                         

+

     

+

                 

15

C.cantabricus Willk.

                                                 

+

                     

15

C.caucasicus Grossh.

 

+

 

+

           

+

                                               

+

 

Собств.,

C.comnutatus Willk.

+

+

                                             

+

                     

15

C.eriocarpus R.Br.

 

+

                             

+

             

+

                     

15

C.grandiflorus D.C.

                                             

+

                         

15

C.ingramii L.

+

+

         

+

                                                         

21

C.Lindemanii V.Kreoz.

 

+

               

+

           

+

     

+

         

+

+

     

+

       

Собств.,

C.multiflorus L.

+

+

         

+

                                                         

15

C.patens L.

                         

+

+

+

 

+

         

+

     

+

+

               

15,21

C.platycarpus Maire

                             

+

 

+

             

+

                     

15

C.ponomarjovii Seredin Prov.

 

+

     

+

       

+

                               

+

             

+

 

Собств.,

15

C.procumbens Waldst.

                                             

+

 

+

                     

15

C.proliferus L.

+

+

 

+

                         

+

             

+

 

+

+

               

15

C.purgans L.

+

+

                                                 

+

                 

15

C.ruthenicus Fisch.

 

+

                             

+

   

+

                           

+

 

Собств.,

15,21

C.scoparius L.

 

+

+

     

+

         

+

 

+

               

+

     

+

+

               

11,15,21

C.sessilifolius L.

                               

+

+

                                     

15,21

C.striatus L.

+

+

 

+

     

+

                                                         

15,21

C.tribracleolatus L.

+

+

 

+

     

+

                                                         

15,21

C.triflorus L’Herit.

                                             

+

                         

15

C.welwitschii L.

+

+

                           

+

+

             

+

                     

21

Echinospartium horridum L.

+

+

 

+

 

+

 

+

+

                                                       

11,21

Erinaceae anthyllus Link.

+

+

         

+

                                                         

15

Genista ananthoclada D.C.

+

+

                             

+

                                     

30

G.aethnensis D.C.

+

+

 

+

     

+

       

+

       

+

                                 

+

 

Собств.,

13,15,21,

30

G.albida willd.

+

+

                                   

+

           

+

+

               

30

G.anglica L.

+

+

                                                   

+

           

+

 

30

G.aristata C.J.Presl.

+

                                                     

+

               

30

G.baetica Spach.

+

                               

+

                                     

30

G.capitellata Cosson.

+

                                                   

+

                 

30

G.carinalis L.

+

     

+

   

+

 

+

 

+

 

+

                           

+

                 

G.carpetana Leresche ex Lang

+

                               

+

                                     

30

G.cinerea D.C.

+

                                               

+

                     

21,30

G.clavata L.

+

+

         

+

                                                         

21

G.compacta Schischk

 

+

         

+

   

+

                   

+

                         

+

 

Собств.,

G.corsica D.C.

+

                               

+

                                     

30

G.cupani Guss.

+

+

         

+

                                                         

30

G.depressa M.B.

                       

+

               

+

                             

30

G.falcata Brot.

+

                               

+

                 

+

+

               

30

G.ferox Poiret

                                 

+

                                     

30

G.florida L.

+

                                               

+

 

+

+

               

21,30

G.germanios L.

+

+

                                                   

+

           

+

 

23

G.glabberima Novopokr.

 

+

 

+

               

+

       

+

                 

+

+

           

+

 

Собств.,

G.hispanica L.

+

+

 

+

     

+

       

+

                           

+

                 

15,21,30

G.hirsuta Vahl.

+

                                                   

+

                 

30

G.hystrix Lange

 

+

         

+

                                     

+

                 

30

G.januensis Viv.

                       

+

       

+

 

+

                                 

30

G.japonica L.

                                                 

+

                     

30

G.lobelii D.C.

+

+

         

+

                                 

+

 

+

+

               

30,31

G.lydia Boiss.

+

+

         

+

       

+

       

+

     

+

+

                           

30

G.maxima L.

                       

+

                                               

21

G.miorantha Ortega

             

+

                                       

+

               

21

G.monosperma L.

             

+

                                   

+

                   

15,30

G.morisii Colla

+

+

         

+

                 

+

                                     

15,21,30

G.nissana Petrovic.

+

 

+

                           

+

                                     

30

G.obtusirama Gay ex Spach.

+

+

         

+

                 

+

   

+

     

+

                       

15

G.ovata Waldst.et Kit.

 

+

                   

+

       

+

     

+

                             

30

G.parviflora L.

                                 

+

                                       

G.patula M.B.

 

+

 

+

                               

+

   

+

     

+

 

+

       

+

   

Собств.,

G.pilosa L.

+

                               

+

   

+

           

+

               

+

30

G.pseudopilosa Cosson.

                                                     

+

+

               

30

G.pumila Deb.and Rev.

+

                                               

+

 

+

+

               

30

G.radiata L.

+

+

         

+

                                     

+

+

               

30

G.raetam L.

                       

+

                                               

21

G.ramosissima Desf.

                                                 

+

 

+

+

               

30

G.rumelica Vel.

 

+

                   

+

       

+

     

+

                             

15

G.scorpius L.

 

+

                             

+

                                     

30

G.scoparis L.

 

+

                             

+

                                     

30

G.sericea Wulf.

+

+

       

+

                                   

+

 

+

+

               

30

G.sessilifolia D.C

+

+

 

+

                                         

+

                     

30

G.spartioides Spach.

 

+

                             

+

                                     

30

G.subcapitata Pancio.

+

+

 

+

     

+

                                 

+

 

+

+

               

30

G.sylvestris Scop.

                                                     

+

+

               

30

G.tanaitica P.Smirn.

 

+

 

+

         

+

                   

+

                 

+

       

+

 

Собств.,

30

G.teretifolia Willk.

+

   

+

                         

+

   

+

             

+

               

30

G.tinctoria L.

+

+

   

+

             

+

       

+

   

+

                               

Собств.,

7,15,21

G.tournefortii Spach.

                                         

+

         

+

+

               

30

G.transcaucasica Schischk.

 

+

                             

+

 

+

 

+

                             

Собств.,

1,30

G.triacanthos Brot.

 

+

         

+

                 

+

+

   

+

 

+

 

+

+

+

             

+

 

30

G.tridens D.C.

+

+

         

+

                                       

+

               

30

G.triloba L.

 

+

                                                                     

21

G.ulicina Desf.

+

+

         

+

                                       

+

               

30

G.umbellata Desf.

+

                                                                       

30

G.valentina Willd.ex Spreng.

+

                                               

+

 

+

+

               

30

G.vallarsii Clementi

+

+

 

+

     

+

                 

+

             

+

 

+

                 

30

Gonocytisus angulatus L.

                                 

+

                                     

15

Laburnus alpinus Medik.

 

+

         

+

                                                         

10,21

L.anagyroides Medik.

+

+

         

+

                           

+

                           

Собств.,

10,15,21

Lambotropis emeriflora Griseb.

 

+

         

+

                                                         

15,21

L.nigricans L.

                                                 

+

 

+

+

               

15

Lygos monosperma L.

+

+

         

+

                 

+

                                     

15

L.raetam Forsk.

+

+

         

+

       

+

                 

+

                           

15,21

Petteria ramentacea C.Prosl.

                                                 

+

                     

15

Sarothamnus commutatus Wimm

 

+

                             

+

                                     

15,21

S.scoparius L.

 

+

             

+

+

 

+

 

+

   

+

         

+

+

         

+

           

15

Spartium junceum L.

 

+

 

+

     

+

   

+

 

+

       

+

     

+

 

+

       

+

     

+

+

+

   

Собств.,

15,21

Stauracanthus boivinii L.

+

+

                                                                     

15,21

St.genistoides Samp.

+

+

         

+

                           

+

                           

15

Teline canariensis Webb.and Berth.

+

+

 

+

     

+

                                 

+

   

+

               

15,21

T.congesta Webb.and Berth.

+

+

         

+

                                 

+

                     

15,21

T.linifolia L.

 

+

                                         

+

                         

15,21

T.monspessulana L.

+

+

         

+

                                     

+

+

+

             

15,21

T.rosmarinifolia Webb.and Berth.

+

+

         

+

                                     

+

                 

15,21

T.spachiana Medik.

+

+

         

+

                                 

+

   

+

               

15,21

T.stenopetala Webb.

+

+

         

+

                 

+

             

+

   

+

               

15,21

Ulex boivinii Webb.

+

+

         

+

                             

+

                         

15

U.europacus L.

+

+

         

+

                             

+

                         

15

U.gallii Planchon.

+

+

                                         

+

                         

15

U.micranthus L.

+

+

 

+

     

+

                                                         

21

U.minor Roth.

+

+

         

+

                             

+

                         

15

U.nanus L.

                       

+

                                               

21

U.parviflorus Poirret.

+

+

         

+

                             

+

                         

15

Примечания: 1 – дайдзеин; 2 – генистеин; 3 – оробол; 4 – формононетин; 5 – прунетин; 6 – биоханин А; 7 – пратензеин; 8 – 5-метилгенистеин; 9 – 5-метилбиоханин А; 10 – прунетин-4’-гликозид; 11 – ононин; 12 – дайдзин; 12 – генистин; 14 – прунетрин; 15 – саротамнозид; 16 – хризин; 17 – апигенин; 18 – лютеолин; 19 – акраммерин; 20 – космозиин; 21 – лютеолин-5-глюкозид; 22 – лютеолин-7-глюкозид; 23 – лютеолин-7-диглюкозид; 24 – гликофлавоны; 25 – хризин-7-глюкозид; 26 – физетин; 27 – робинин; 28 – кемпферол; 29 – кверцетин; 30 – мирицетин; 31 – популнин; 32 – гиперозид; 33 – изокверцетрин; 34 – кверцетин-3-глюкозид; 35 – спиреозид; 36 – рутин; 37 – пилозин.

Из проведенной нами работы по обобщению результатов собственных исследований о производных бенз-γ-пирона в растениях трибы Genisteae и данных из доступных нам источников литературы следует, что наиболее распространенными являются три основные группы – изофлавоны, флавоны, флавонолы. Причем, соотношение этих соединений в изученных таксонах соответственно 13:8:7. Флаваноны представлены только пиноцембрин-7-рамноглюкозидом, который найден в одном из видов рода Sarothamnus и в двух видах рода Cytisus. Из халконов в двух видах Ulex обнаружен изоликвиритигенин-4-глюкозид. Особенно распространены в растениях трибы Genisteae изофлавоны. Из 185 видов они обнаружены в 119. Это в основном агликоны – генистеин, дайдзеин, формононетин, биоханин А и их гликозиды. В 61 виде содержится 5-метилгенистеин. Благодаря более глубокому химическому изучению нами установлено наличие в Genista compacta глюкозида оробола. Ранее гликозиды оробола были найдены только в Lupinus luteus. Эти данные eще раз подчеркивают, что для хемотаксономических исследований необходимо углубленное химическое изучение растений. В Spartium junceum обнаружен птерокарпан спартикарпин, а в Lupinus laburnum – изофлавоны с изопренильными радикалами (вигтеон, лютеон). В одном из видов Laburnum имеется пираноизофлавон. Флавоны представлены в основном гликозидам апигенина и лютеолина, причем значительно то, что из 24 изученных родов в 15 обнаружены С-гликозиды, в том числе С-гликозиды апигенина, лютеолина и хризоэриола. Однако почти полное отсутствие С-гликозидирования в роде Genista может свидетельствовать о большей эволюционной продвинутости этого рода и о несостоятельности вывода французских исследователей, включивших род Spartium в род Genista только на основании близости алкалоидного состава. О-гликозидирование встречается не только у С7 и С4’ (что характерно для трибы в целом), но и у С5 (лютеолин-5-глюкозид в видах дрока и ракитника). В трибе обнаружены также 5-метилапигенин (теветиафлавон) – Adenocarpus, Genista и хризин (Sarothamnus). Флавонолы содержатся почти во всех изученных растениях. Главным образом это кемпферол, кверцетин, их гликозиды и физетин (3,7,3’,4’-тетрагидроксифлавон).

Анализ распространения флавоноидных структур в растениях трибы Genistеa показал, что степень изученности всех 185 видов неравномерна, а для ряда видов явно недостаточна (табл. 3), поэтому дальнейшие наши исследования, с привлечением одного из методов нумеричной таксономии, метода «молекулярных диаграмм», носят прогнозирующий характер.

Таблица 3

Распространение флавоноидов в родах трибы Genisteae (по данным литературы и собственных исследований)

Род

Количество изученных видов

Изофлавоны

Флавоны

Флавоноды

Прочие структуры

Литература

I*

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Собственно Genisteae

                         

Adenocarpus

3

3

3

3

             

5-метиапигенин, генистеин

15; 21

Calycotome

2

2

2

1

     

2

       

15; 21

Chamaecytisus

11

6

3

4

1

 

2

9

 

1

3

 

Собств., 15; 21

Chamaespartium

2

2

2

2

2

1

1

1

 

1

1

 

15; 21

Chronanthus

1

1

1

         

1

     

15

Cytisus

24

17

5

10

3

4

9

5

7

4

7

Биоханин А в 2-х видах, оробол, пратензеин, ононин в 4-х видах, генистин, саротамнозид в 2-х видах, хризин, лютеолин-5-глюкозид, лютеолин-7-глюкозид в 2-х видах, изокверцитрин, рутин в 5-ти видах

Собств., 11; 15; 21

Echinospartium

1

1

1

1

1

           

Биоханин А, 5-метилбиоханин А, 2’-оксибиоханин А

11; 21

Erinaceae

1

1

1

1

               

15

Genista

63

34

23

38

11

 

24

2

23

22

13

Прунетин в 2-х видах, прунетин-4’-глюкозид, ононин в 3-х видах, дайдзин, генистин в 12 видах, оробол-7-софорозид, 5-метилапигенин в 5-ти видах, акраммерин, космозин в 2-х видах, лютеолин-5-глюкозид в 7 видах, лютеолин-7-глюкозид в 8 видах, лютеолин-7-диглюкозид, витексин, изовитексин, ориентин-4’-глюкозид, трифозид, робинин в 2-х видах, популнин в 2-х видах, рутин в 5 видах.

Собств., 1; 2; 7; 14; 15; 21; 23; 24; 26; 27; 31

Gonocytisus

1

         

1

         

15

Laburnum

2

2

2

1

     

1

     

Альпинумизофлавон, 2’-оксигенистеин, вигтеон, лютеон

Собств., 10; 15; 21

Lembotropis

2

1

1

         

1

1

1

 

15; 21

Lygos

2

2

2

2

   

1

1

     

Генистин

1; 15

Petteria

1

           

1

   

1

 

15

Sarothamnus

2

2

       

2

1

     

Генистин, гиперозид, прунетин-4’-глюкозид, ононин, саротамнозид, хризин-7-глюкозид, кверцетин-3-глюкозид, пиноцембрин-7-рамноглюкозид

11; 15; 21

Spartium

1

1

1

 

1

 

1

1

1

   

2’-оксигенистеин, ононин, генистин, лютеолин-7-глюкозид, изокверцитрин, кверцитин-3-глюкозид, спиреозид

Собств., 11;21

Stаuracanthos

2

2

1

 

2

   

1

       

15

Teline

7

7

6

6

1

 

1

1

2

4

4

Мирицетин

15; 21

Ulex

7

6

6

6

   

5

       

Генистин, изоликвиритигенин-4’-глюкозид в 2-х видах, кверцимеритрин, спиреозид

11;15; 21

Тип Crotalariae

Hypocalyptus

1

               

1

 

Мирицетин

15

Loddigesia

1

               

1

 

Мирицетин

15

Crotalaria

15

1

     

4

1

7

     

2’-оксигенистеин, апигенин-7-глюкуронозид, апигенин-7, 4’-диглюкозид, хризоэриол-7-рутинозид, гиперозид, изокверцитрин в 2-х видах

15; 21

Тип Lupineae

Argyrolobium

5

           

2

1

1

 

Биоханин А, 2’-оксигенистеин, 5-оксипсевдобаптигенин

11; 21

Lupinus

28

2

1

   

12

12

15

13

13

 

Вигтеон в 3-х видах, лютеон в 3-х видах, генистин в 3-х видах, генистеин-7-диглюкозид, генистеин-8-С-глюкозид в 3-х видах, оробол-8-С-глюкозид, ротиндин, роифолин, изорамнетин

11; 21

Всего

185

93

61

76

21

21

60

50

50

49

30

   

Примечания: I – генистеин; II – 5-метилгенистеин; III – дайдзеин; IV – формононетин; V – апигенин; VI – лютеолин; VII – гликофлавон; VIII – кемпферол; IX – кверцетин; X – физетин.

Выявленные нами факты позволяют вместо выяснения характера «присутствия/отсутствия» интересуемых соединений в таксоне рассмотреть характер «отсутствия/присутствия» молекулярного свойства р, определенного вершинами ядра той или иной структуры [22]. С этой целью мы выбрали незамещенные структуры флавона и изофлавона и проанализировали свойства р – замещение различными функциональными группами. Вершины незамещенных структур на рис. 1 обозначены от I до n согласно правилам номенклатуры.

pic_51.wmf pic_52.wmf

Рис. 1. «Молекулярные диаграммы» основных структур растений трибы Genisteae

Если рассматривать совокупность молекул определенной незамещенной структуры, выделенных из видов изучаемой трибы, то αi и βi частота замещения пика i. Используя данные табл. 3, мы рассчитали частоту замещения для всех вершин флавона и изофлавона (рис. 1). Как видно из этих диаграмм, для трибы характерно замещение флавонов в положениях С7, С4› и С5. Причем у С5 наряду с гидроксилированием и гликозидированием наблюдается метоксилирование. Несколько ниже частота замещения у С3› и С3. Положение С3› нередко метоксилировано. Несмотря на то, что частота замещения у С8 и С6 невелика, именно в этих положениях замещение достигается только за счет С-гликозидирования. Для изофлавонов характерно гидроксилирование и метоксилирование у С5, а в положениях С7 и С4› в дополнение к ним еще и гликозидирование. Обращает на себя внимание наличие OH-групп у С2› и пренильного радикала в положении С6. Дайдзеин и генистеин – наиболее распространенные структуры изучаемой трибы.

«Молекулярные диаграммы» имеют важное таксономическое значение, так как для каждого таксона они будут различны (рис. 2).

На основе «молекулярных диаграмм» по формуле

Eqn143.wmf

были рассчитаны расстояния между таксонами. Так, расстояние между родами Cytisus и Genista составляет 0,06, а между Lupinus и Genista ‒ 0,53. Из этих результатов следует, что таксоны Genista и Cytisus более близки, и объединение этих родов Харборном Дж.Б. в тип собственно Genisteae закономерно.

Кроме того, «молекулярные диаграммы» позволили прогнозировать путь биогенеза изучаемых структур. По частоте замещения в кольце А мы можем сделать вывод, что биогенез флавоновых структур в трибе Genistеa происходит по ацетат-малонатному пути. В случае изофлавоноидных структур возможен синтез по шикиматному пути, что согласуется с данными литературы [8, 18].

pic_53.wmf pic_54.wmf pic_55.wmf
Рис. 2. «Молекулярные диаграммы» изофлавоновых структур родов Cytisus (1), Genista (2), Lupinus (3)

Заключение

Решение проблемы хемосистематики растений трибы Genisteae имеет научно-практическое значение. На основании проведенных нами исследований выявлена роль производных бенз-γ-пирона в классификации этой трибы. Использованная в работе геометрическая модель – «молекулярные диаграммы», независимая от морфологических признаков, подтверждает последовательность структурных изменений, согласующихся с эволюцией видов изучаемой трибы. Установление структурных особенностей флавоноидов, характерных для определенных видов, позволяет прогнозировать вероятность обнаружения тех или иных структур в неизученном сырье и в то же время показывает отличительные признаки растений трибы Genistеa. Проведенный нами хемосистематический анализ раскрывает перспективу для целенаправленного поиска новых источников получения биологически активных соединений, что будет способствовать решению практических задач по рациональному и эффективному использованию растительных ресурсов.

Рецензенты:

Галкин М.А., д.б.н., профессор, заведующий кафедрой ботаники, Пятигорский филиал государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Пятигорск;

Мелик-Гусейнов В.В., д.б.н., профессор кафедры фармации факультета последипломного образования, Пятигорский филиал государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Пятигорск

Работа поступила в редакцию 07.03.2013.