Элементный состав растений рода Geranium L. Бурятии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

Элементный состав растений рода Geranium L. Бурятии

Ильина Л.П., Анцупова Т.П.

Аннотация

В статье приводятся данные по определению наличия макро- и микроэлементов и их количественного содержания в надземных и подземных органах видов рода Geranium L. Больше всего в растениях накапливаются из микроэлементов кремний (2170-10690 мкг/г), алюминий (570-4400 мкг/г), барий (9-353 мкг/г), стронций (79-230 мкг/), титан (26-239 мкг/г). Менее 200 мкг/г в различных органах растений наблюдается следующих микроэлементов: марганца (22-185 мкг/г), цинка (24-119 мкг/г), рубидия (3-41 мкг/г), меди (4,7-14,3 мкг/г), брома (от менее 2,5 до 9,0 мкг/г), хрома (2,3-8,1 мкг/г), никеля (2,0-4,8 мкг/г), циркония (от менее 2 до 4,4 мкг/г), свинца (от менее 2 до 3,3 мкг/г). Установлено, что наибольшее концентрирование элементов происходит в подземных органах. Преобладание 13 элементов только в надземной части не выявлено. Исключением является рубидий, преобладание которого в надземных органах по сравнению с подземными отмечено в 7 из 9 исследованных видов. Наши результаты подтверждают литературные данные об избирательном накоплении химических элементов разными видами растений.

Ключевые слова: РОД Geranium L., МАКРОЭЛЕМЕНТЫ, МИКРОЭЛЕМЕНТЫ, НАДЗЕМНЫЕ И ПОДЗЕМНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ

Введение

растение geranium микроэлемент надземный

Биологическая роль элементов, в том числе микроэлементов, содержащихся в тканях живых организмов в небольших количествах (10^-3-10^-12 %), в настоящее время общеизвестна. Элементы участвуют в различных биохимических процессах, окислительно-восстановительных реакциях и т.д. Но по химическому составу все организмы живой природы отличаются друг от друга, что придает индивидуальность отдельно взятому виду. В зависимости от того, какие химические элементы растения поглощают из почвы, зависит химический состав их биомассы, поэтому количественное содержание элементов у разных видов растений будет разное. Многие авторы рекомендуют применение соединений микроэлементов в терапевтических целях. Растения также обладают лечебными свойствами, и здесь может прослеживаться взаимосвязь между количественным содержанием элементов и терапевтическими свойствами растений, накапливающих то или иное количество элементов, что влияет на ход лечения [1, 2]. Герани относятся к известным лекарственным растениям, обладающим различными свойствами: кровоостанавливающими, ранозаживляющими, вяжущими, мочегонными и т.д. [3, 4]. При изучении литературных источников было выявлено, что элементным составом растений семейства гераниевые (Geraniaceae), произрастающими в Бурятии, никто ранее не занимался. Поэтому определение наличия элементов и их количественного содержания в различных частях растений рода герань (Geranium L.) семейства Geraniaceae является актуальным и своевременным. Изучение растений, произрастающих в условиях Бурятии, позволяет в будущем проводить сравнительный анализ с аналогичными исследованиями в других регионах.

Объекты и методы исследований

Для анализа был использован высушенный растительный материал надземных и подземных органов 9 видов гераней, собранных в 4 административных районах республики и в окрестностях города Улан-Удэ в июле и августе 2014 года. Видовую принадлежность изучали по «Определителю растений Бурятии» [5]. Исследование элементов проводили в растениях 9 видов рода Geranium L.: герань Власова - Geranium wlassovianum Fischer ex Link, г. волосистотычинковая - G. еriostemon Fischer ex DC., г. луговая - G. pratense L., г. Сергиевской - G. pratense subsp. sergievskajae Peschkova, г. Турчанинова - G. transbaicalicum subsp. turczaninovii (Serg.) Peschkova, г. Максимовича - G. maximoviczii Regel et Maack, г. ложносибирская - G. pseudosibiricum J. Mayer [G.coeruleum Patrin], г. забайкальская - G. transbaicalicum Serg.s.str., г. сибирская - G. sibiricum L.

Всего было исследовано 144 образца на выявление количественного содержания 8 макроэлементов и 252 образца на выявление количественного содержания 14 микроэлементов (каждый элемент определяли в 18 растительных образцах, т.е. в надземных и подземных органах 9 видов гераней). Анализ проводили в лаборатории Института геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук (г. Иркутск). От каждого образца брали 2 навески по 0,5 грамм, из этого материала прессовали таблетки-излучатели на подложке из борной кислоты. Далее выполняли измерения недеструктивным методом рентгенофлуоресценции в растительном материале на волновом рентгеновском спектрометре S4 Pioneer (Bruker AXS, Germany) с рентгеновской трубкой мощностью 4 кВт и Rh-анодом. Предварительная запись спектра растительных образцов показала, что в образцах могут быть измерены аналитические линии 22 элементов: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Br, Rb, Sr, Zr, Ba и Pb. Условия измерения: при определении элементов от Na до K напряжение на трубке составляет 30 кВ, сила тока 60 мА; при определении элементов от Ca до Pb - 50 кВ и 40 мА, соответственно. Время набора импульсов изменялось от 10 до 100 секунд в зависимости от содержания элемента. Суммарное время измерения одного образца на спектрометре последовательного действия без учета времени, затраченного на пробоподготовку, составило 25 мин [6].

Результаты исследований и их обсуждение

Видовая особенность растений и, возможно, места их произрастания влияет на элементный состав. Знание таких особенностей имеет существенный теоретический и практический интерес для использования растений в медицинских целях. Виды рода Geranium L. - мезофиты, произрастающие во влажных местах вблизи ручьев и рек в зарослях кустарников, в сосново-кустарниковом, сосново-березовом лесах, на опушке березового леса, как показано в таблице 1.

Таблица 1

Места произрастания растений рода Geranium L., исследованных на содержание элементов

В таблице 2 представлено содержание в растениях макроэлементов, из которых Mg, K, Ca, Fe относятся к биологически важным элементам [2].

Таблица 2

Содержание макроэлементов в растениях рода Geranium L., мкг/г воздушно-сухого сырья

Примечание: 1 - надземные органы; 2 - подземные органы

Согласно данным таблицы 2, больше всего в растительных тканях отмечено накопление калия и кальция, меньше всего - натрия и железа. Наблюдается большая разница в накоплении хлора (от 60 до 16900 мкг/г) с преимущественным преобладанием его, а также калия в надземных органах. В подземных органах, преимущественно, концентрируются натрий и железо во всех 9 видах гераней. У одних видов растений Mg, P, S, Ca наиболее интенсивно поглощаются корнями, у других видов эти элементы концентрируются в большей степени в надземных органах. Так как у гераней как лекарственных растений используются в лечебных целях и надземные, и подземные части, богатый запас биологически важных элементов доказывает возможность применения лекарственных растений, в том числе по элементному составу.

Изучая микроэлементный состав растений, можно условно выделить 2 группы элементов, содержание которых в растительных тканях может превышать 200 мкг/г (табл. 3) и может быть менее 200 мкг/г (табл. 4).

Таблица 3

Первая группа микроэлементов с содержанием более 200 мкг/г в растениях рода Geranium L., мкг/г воздушно-сухого сырья

Данные таблицы 3 свидетельствуют, что из 5 указанных микроэлементов больше всего в растениях накапливаются Al и Si, при этом во всех образцах содержание их в подземных органах превышает таковое в надземных органах. Содержание Sr колеблется в пределах 79-330 мкг/г, при этом в 6 образцах содержание элемента в подземной части также больше, чем в надземной, в одном образце (герань Сергиевской) в подземных и надземных органах содержится одинаковое количество (109 мкг/г) Sr, а в 2 образцах (г. Максимовича и г. Турчанинова) наблюдается обратная зависимость в содержании данного элемента. Следует отметить, что долгое время стронций считался вредным из-за радиоактивного изотопа стронций-90, но в растениях накапливается его стабильный аналог, который полезен и в оптимальных концентрациях положителен в обмене веществ [2].

Таблица 4

Вторая группа микроэлементов с содержанием менее 200 мкг/г в растениях рода Geranium L., мкг/г воздушно-сухого сырья

Примечание: 1 - надземные органы; 2 - подземные органы

Для двух микроэлементов (Ba и Ti) отмечено значительно меньшее содержание их в образцах. Так, только в 2-х образцах (подземные органы г. Турчанинова и г. ложносибирской) содержание Ba превышает 200 мкг/г, а содержание Ti также превышает 200 мкг/г в двух других видах (г. Власова и г. сибирская). При этом во всех 9 образцах содержание того и другого элемента в подземных органах значительно больше, чем в надземных.

Во вторую группу микроэлементов (менее 200 мкг/г) входят Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Br, Rb, Zr, Pb. Меньше всего содержится Br, Zr, Pb. Низкое содержание свинца в растительных тканях свидетельствует, прежде всего, об экологической чистоте мест произрастания. Наибольшим содержанием в этой группе микроэлементов характеризуются марганец и цинк. Для большинства видов отмечена все та же тенденция превышения накопления элементов в подземных органах по сравнению с надземными. Исключение составляют рубидий, которого больше в надземной части растений у 7 видов, а у 2 видов одинаковое количество в корнях и траве, и бром, содержание которого в подземных органах 3 видов меньше, чем в надземных, а в 6 - одинаково. Хром, марганец, никель, медь и цинк относятся к наиболее изученным элементам, участвующих во всех основных процессах обмена веществ. Установлена их терапевтическая доза от 50 до 200 мкг в сутки по Анри Пикару, обеспечивающая коррекцию нарушенного микроэлементного равновесия у больных в начальной стадии заболевания или для профилактики [2]. Исследованные нами виды рода Geranium L. вполне можно отнести к лекарственным растениям, содержащим терапевтические дозы микроэлементов. Для полного восполнения марганца и цинка достаточно 1 или 2 грамма высушенного растительного сырья в сутки; хрома, никеля и меди, в среднем, - в 3-5 раз больше.

Заключение

Таким образом, для растений, произрастающих во влажных местах, характерно повышенное содержание макроэлементов: магния, фосфора, серы, калия, кальция. Из микроэлементов выявлено высокое содержание алюминия и кремния, а также титана, стронция и бария, которые мы выделили в отдельную группу. Три элемента (Br, Zr, Pb) содержатся в ничтожно малых количествах, остальные 6 микроэлементов занимают промежуточное положение, из них 5 (Cr, Mn, Ni, Cu, Zn) относятся к изученным элементам, определенная дозировка которых обладает лечебными свойствами. Количественное содержание этих элементов в исследованных видах рода Geranium L. соответствует указанным терапевтическим дозам [1], что подтверждает лечебный эффект гераней как лекарственных растений. Кроме того, наши результаты подтверждают литературные данные об избирательном накоплении химических элементов разными видами растений, а также данные о преимущественном концентрировании элементов в подземных органах вследствие использования почвы как главного источника большинства элементов.

Список использованных источников

1. Битюцкий Н.П. Микроэлементы и растение. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та. 1999. 232 с.

2. Ловкова М.Я., Рабинович А.М., Пономарева С.М., Бузук Г.Н., Соколова С.М. Почему растения лечат. М.: Наука. 1990. 256 с.

3. Минаева В.Г. Лекарственные растения Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. Отделение. 1991. 431 с.

4. Телятьев В.В. Полезные растения Центральной Сибири. Иркутск: Восточно-Сибирское книжное изд-во. 1985. 384 с.

5. Определитель растений Бурятии / Под ред. О.А. Аненхонова. Улан-Удэ. 2001. 672 с.

6. Чупарина Е.В., Мартынов А.М. Применение недеструктивного РФА для определения элементного состава лекарственных растений. Журнал аналитической химии. 2011, т. 66, № 4. С. 399 - 405.

Размещено на Allbest.ru