Выявление антимикробной активности у потенциальных каучуконосов флоры Южного Урала

22.06.2019
Авторы:
Кулуев Б.Р. , Ахметова Г.Р. , Швец К.Ю. , Мулдашев А.А. , Мавзютов А.Р. , Чемерис А.В.
Название:
Выявление антимикробной активности у потенциальных каучуконосов флоры Южного Урала
Страницы:
71-85
скачано
6 раз(а)


Значительную актуальность представляет возможность получения натурального каучука из растительного материала, выращенного на территории стран с умеренным климатом. Промышленное выращивание каучуконосных растений в условиях России может быть вполне рентабельным при условии использования растительного материала для получения из него, наряду с каучуком, и других ценных метаболитов. Целью нашей работы был скрининг растений флоры Республики Башкортостан - потенциальных каучуконосов на содержание антимикробных метаболитов. По литературным данным и по результатам наших собственных полевых наблюдений для такого скрининга были отобраны 24 вида растений из семейств Euphorbiaceae и Asteraceae. В результате проведенных исследований было выявлено 10 видов потенциально перспективных каучуконосов, с содержанием каучука в среднем 5% и более, произрастающих на территории Республики Башкортостан: цикорий обыкновенный (Cichorium intybus), ястребинка зонтичная (Hieracium umbellatum), горлюха ястребинковидная (Picris hieracioides), ястребиночка румянковидная (Pilosella echioides), крестовник эруколистный (Senecio erucifolius), козелец прямой (Scorzonera stricta), осот болотный (Sonchus palustris), одуванчик ближайший (Taraxacum proximum), козлобородники большой (Tragopogon major) и подольский (T. podolicus). Наличие антимикробной активности нам удалось показать лишь для гексановых экстрактов скерды сибирской (Crepis sibirica), девясила высокого (Inula helenium) и крестовника Швецова (Senecio schwetzovii), которые не вошли в наш список потенциально перспективных каучуконосов. Обсуждается перспективность доместикации девясила высокого в корнях которого мы обнаружили в среднем 4,3% каучукоподобных веществ к сухой массе, а гексановые экстракты корней этого растения обладали антибактериальной активностью по отношению к Staphylococcus aureus.
Введение        Натуральный каучук остается незаменимым природным сырьем для резиновой промышленности благодаря своей высокой когезионной и адгезионной прочности, повышенному сопротивлению раздиру и отличным динамическим качествам [Дыкман и др. (Dykman et al.), 2012; Чалдаева, Хусаинов (Chaldayeva, Khusainov), 2013; Кулуев и др. (Kuluev et al.), 2015]. На сегодняшний день основным источником натурального каучука является практически один вид растений - гевея бразильская (Hevea brasiliensis), которая может произрастать исключительно в экваториальной и субэкваториальной климатических зонах. Ввиду уязвимости данного вида каучуконосных растений к фитопатогенам встает вопрос поиска альтернативных гевее источников натурального каучука. Одним из лучших каучуконосных растений способных давать урожай высокомолекулярного полиизопрена на обширных территориях умеренного пояса является одуванчик кок-сагыз Taraxacum kok-saghyz [Хайруллин и др. (Khairullin et al.), 2014; Гаршин и др. (Garshin et al.), 2016]. Наш опыт работ с кок-сагызом и другими южными одуванчиками показывает, что как каучуконакопление, так и рост каучуконосных одуванчиков в условиях Республики Башкортостан (РБ) может задерживаться, особенно в первые два месяца вегетации из-за отрицательного влияния гипотермии [Кулуев и др. (Kuluev et al.), 2017]. Исходя из этих данных, можно предположить, что перспективными каучуконосными культурами для средней полосы России, Поволжья, Южного Урала и других территорий нашей страны могут оказаться представители местной флоры, наиболее хорошо приспособленные ко всем особенностям российского климата. Специальные ботанические экспедиции по поиску каучуконосных растений, проведенные в 1931-32 гг., преимущественно охватили южные районы СССР и территорию Южного Урала не затронули [Оголевец и др. (Ogolevets et al.), 1940; Кулуев и др. (Kuluev et al.), 2018b]. Исходя из этого, первой задачей нашего исследования стал скрининг потенциальной каучуконосной флоры РБ на содержание каучука в корнях, стеблях и листьях. Для этого была поставлена задача определения массовой доли (%) каучукоподобных веществ у ряда видов растений, относящихся к родам Inula из трибы Inuleae, Cichorium, Crepis, Hieracium, Picris, Pilosella, Scorzonera, Sonhus, Taraxacum, Tragopogon, Trommsdorfia из трибы Cichorieae, Cirsium из трибы Cynareae (Cardueae), Senecio из трибы Senecioneae, Euphorbia из трибы Euphorbieae, представители которых произрастают на территории РБ и по результатам ботанических экспедиций 1931-32 гг. в других районах СССР и по степени родства с признанными ранее каучуконосными растениями [Ильин (Il'in), 1963] могли оказаться перспективными источниками натурального каучука.        У некоторых производителей и потребителей натурального каучука имеются опасения по поводу рентабельности получения данного сырья из растений умеренного пояса [Гаршин и др. (Garshin et al.), 2016]. Мы полагаем, что при применении современной агротехники и использовании высокопродуктивных районированных сортов каучуконосных растений такое производство в нашей стране может стать вполне прибыльным. К тому же такое производство натурального каучука из растений умеренного пояса будет без сомнения более рентабельным в случае одновременного получения из одного растительного сырья нескольких хозяйственно-ценных компонентов. К примеру, кроме каучука, это может быть инулин, который содержится в корнях многих астровых [Матасова и др. (Matasova et al.), 1999]. Инулин применяется не только для производства фруктозы, но используется также в медицине в качестве пребиотика. Большой интерес также представляют многочисленные антимикробные метаболиты растительных тканей, которые могут также найти применение в медицине [Кулуев и др. (Kuluev et al.), 2018a]. Растения с антимикробной активностью на сегодняшний день рассматриваются в качестве одной из перспективных альтернатив синтетическим антибиотикам. Наиболее распространенным методом выделения из растительных тканей метаболитов с антимикробной активностью является спиртовая экстракция. К примеру, имеются сведения об антибактериальной и антигрибковой активности спиртовых экстрактов аира болотного Acorus calamus и верблюжьей колючки Alhagi pseudalhagi [Абдул-Хафиз и др. (Abdul-Khafiz et al.), 2011], василька шероховатого Centaurea scabiosa [Краснов и др. (Krasnov et al.), 2012], можжевельника сибирского Juniperus sibirica [Матвеенко и др. (Matveenko et al.), 2014], одуванчика лекарственного Taraxacum оffcinale [Комарова и др. (Komarova et al.), 2015], ряски Lemna minor [Арефьева, Дубков (Aref'eva, Dubkov), 2016] и других растений. По нашим данным следует, что при использовании для получения растительного экстракта неполярного растворителя гексана выделяется больше антимикробных компонентов, что было показано на примере эндокарпиев водяного ореха Trapa sibirica Fler. [Кулуев и др. (Kuluev et al.), 2018a]. В литературе также имеются сведения об использовании гексана для получения растительных антимикробных экстрактов [Kolodziej et al., 2011; Aliyu et al., 2016]. Исходя из этого, второй задачей работы стало определение антимикробной активности гексановых экстрактов потенциально-каучуконосных растений, отобранных на первом этапе исследования. Таким образом, предполагалось обнаружение и отбор видов растений содержащих одновременно относительно большое количество каучука и антимикробные метаболиты.                 Материалы и методы исследования        Сбор растительного материала осуществляли на территории РБ в летне-осенний сезон 2018 года. Предварительный отбор перечня видов исследуемых растений флоры РБ осуществляли на основе литературных данных [Ильин (Il'in), 1953], а также собственных полевых наблюдений наличия или отсутствия латекса или нитей каучукоподобных веществ. Объектами исследования послужили корни, стебли и листья следующих 24 видов растений: Euphorbia seguieriana (Молочай Сегье), Euphorbia virgata (Молочай лозный), Euphorbia palustris (Молочай болотный), Euphorbia semivillosa (Молочай полумохнатый), Inula helenium (Девясил высокий), Sonchus arvensis (Осот полевой), Tragopogon podolicus (Козлобородник подольский), Tragopogon major (Козлобородник большой), Crepis praemorsa (Скерда тупокоренная), Crepis sibirica (Скерда сибирская), Senecio erucifolius (Крестовник эруколистный), Senecio schwetzovii (Крестовник Швецова), Cirsium setosum (Бодяк щетинистый), Pilosella echioides (Ястребиночка румянковидная), Taraxacum serotinum (Одуванчик поздний), Taraxacum proximum (Одуванчик ближайший), Picris hieracioides (Горлюха ястребинковидная), Picris vaillantii (Ястребиночка Вайана), Sonchus palustris (Осот болотный), Hieracium umbellatum (Ястребинка зонтичная), Scorzonera austriaca (Козелец австрийский), Scorzonera stricta (Козелец прямой), Trommsdorfia maculata (Прозанник крапчатый), Cichorium intybus (Цикорий обыкновенный).        Собранный растительный материал предварительно высушивали в проветриваемом помещении при комнатной температуре в течение 15 дней для перевода всего каучука в коагулированное состояние. Для каждого вида растения использовали по три экземпляра (n=3). Затем растительный материал разделяли на корни, листья и стебли (или черешки), размельчали их ножницами и помещали в фарфоровые ступки с пестиком, которые в дальнейшем замораживали в течение двух часов при температуре -70?С. Затем растительный материал растирали до порошкообразного состояния и переносили в предварительно взвешенные микропробирки на 1,5 мл (эппендорфы). Одну часть растительного порошка (0.05-0.1 г) переносили в отдельные микропробирки для получения гексановых экстрактов и определения их антимикробной активности. Другую часть растительного порошка также взвешивали (от 0.05 до 0.1 г) и проводили процедуру выделения из него каучука с использованием полярных растворителей - дистиллированной воды и ацетона, а также неполярного растворителя гексана основываясь на методах, описанных в литературе [Spano et al., 2012]. Всю процедуру выделения каучука проводили при комнатной температуре. Модифицированный нами способ микровыделения каучука из растительного материала состоял в следующем. В растительный порошок добавляли 1 мл дистиллированной воды, перемешивали образцы в течение 30 минут, центрифугировали при 12 тыс. об. мин. в течение 20 мин., надосадочную жидкость удаляли. Процедуру водной экстракции проводили дважды для более полного удаления водорастворимых компонентов. Затем в образцы добавляли по 1 мл ацетона и перемешивали их в течение 3 часов (на встряхивателе "Ротамикс" или орбитальном шейкере), центрифугировали при 12 тыс. об. мин., в течение 20 мин., надосадочную жидкость удаляли. Таким образом, из растительного порошка убирали водный и ацетоновый экстракты, а каучук благодаря его переходу при сушке в коагулированное состояние и нерастворимость в полярных растворителях преимущественно продолжал оставаться в этих образцах. Последующую экстракцию каучука проводили с использованием гексана, который добавляли в количестве 1 мл, образцы перемешивали 16 часов (на встряхивателе "Ротамикс" или орбитальном шейкере). Затем образцы центрифугировали при 12 тыс. об. мин., в течение 20 мин., надосадочную жидкость переносили в новые заранее взвешенные микропробирки на 1.5 мл. Гексановый экстракт высушивали в термостате при +50?C в течение 2.5 часов в вытяжном шкафу. Определяли массу высушенных экстрактивных веществ, которые далее условно называли каучуком, хотя в составе экстракта, безусловно, присутствуют и различные примеси. Результаты выражали в виде массовой доли каучука в % к сухой массе растительного материала.        Экстракцию антимикробных метаболитов из растительного порошка проводили с использованием только одного растворителя гексана при комнатной температуре в течение 1,5 часов при постоянном помешивании на шейкере. После этого экстракты оставляли на 2 часа при температуре +4°С. Затем экстракты нагревали 1 час до 37°С и центрифугировали в микроцентрифуге MiniSpin (Eppendorf, Германия) при 12 000 об./мин., в течение 20 минут. Для определения антимикробной активности надосадочной жидкости использовали стандартизированный метод Кирби-Бауэра (диско-диффузионный метод) [Bauer et al., 1966]. Бумажные диски пропитывали экстрактом растений в течение 5 минут. В качестве положительного контроля использовали диски с антибиотиком цефтриаксоном (30 мкг/мл, HiMedia, Индия), а отрицательного - диски пропитанные гексаном. В стерильные чашки Петри диаметром 10 см наливали по 20 мл расплавленной агаризованной питательной среды Мюллера-Хинтона ("HiMedia", Индия). Для получения равномерного бактериального газона на поверхность агара в чашку закапывали 500 мкл испытуемой культуры микроорганизмов. Жидкость равномерно распределяли стерильным стеклянным шпателем и подсушивали агар в ламинарном боксе в течение 5 минут. Затем на поверхность инокулированного агара на расстоянии 2 см от края чашки и на равном расстоянии друг от друга помещали пинцетом по одному бумажные диски, пропитанные экстрактами растений. Затем чашки помещали в термостат +37?С на сутки. Для определения антимикробной активности использовали музейные штаммы микроорганизмов Escherichia coli (№ 25922 АТСС), Klebsiella pneumoniae (№181210171-2), Staphylococcus aureus (№ 206 ATCC USA), Candida albicans (№ 1812101 69-1), Pseudomonas aeruginosa (№ 27853 ATCC) из коллекции Башкирского государственного медицинского университета. Антибактериальная активность оценивалась по значению диаметра зон задержки роста микроорганизмов (мм).              Результаты исследования Определение массовой доли каучука в анализируемых растениях        Согласно литературным данным все анализируемые нами виды растений могли содержать в своих тканях каучук. Во времена СССР наиболее перспективными для промышленного производства считались растения, накапливающие в своих тканях каучук более 5% на сухую массу, однако обращалось внимание и на растения, содержащие меньше каучука [Ильин (Il'in), 1953]. Нами было решено среди анализируемых растений отметить прежде всего те, которые накапливают 5% и более каучука на сухую массу. В ходе анализа выяснилось, что такое относительно большое содержание каучукоподобных веществ характерно для листьев цикория обыкновенного, стеблей и листьев ястребинки зонтичной, листьев горлюхи ястребинковидной, корней и листьев ястребиночки румянковидной, стеблей козельца прямого, корней и листьев осота болотного, листьев одуванчика ближайшего, корней и листьев козлобородника большого и подольского, стеблей крестовника эруколистного, стеблей и листьев молочая болотного, корней молочая Сегье (табл. 1). Эти виды, судя по нашим данным, и согласно советской классификации могут быть потенциально перспективными каучуконосными растениями. Однако качество каучука в этих растениях нуждается в дальнейших проверках на предмет молярной массы и степени полимерности. К примеру известно, что у молочаев умеренного пояса в латексе содержится гораздо больше смол, чем каучука. Также имеются сведения о низком качестве каучука у представителей рода Euphorbia [Ильин (Il'in), 1953]. Поэтому изученные нами молочай болотный и молочай Сегье несмотря на высокое содержание каучукоподобных веществ были исключены из нашего списка потенциально перспективных каучуконосов. В то же время для многих представителей астровых умеренного пояса характерно содержание высокомолекулярного и качественного каучука [Bushman et al., 2006]. Поэтому нами в данном исследовании, как потенциально перспективные каучуконосы, были выбраны 10 видов астровых, произрастающих на территории РБ: цикорий обыкновенный, ястребинка зонтичная, горлюха ястребинковидная, ястребиночка румянковидная, крестовник эруколистный, козелец прямой, осот болотный, одуванчик ближайший, козлобородники большой и подольский.              Таблица 1.  Средние значения массовой доли каучука в органах анализированных растений, собранных на территории Республики Башкортостан, к сухой массе растительной ткани Table 1. Average values of the mass fraction of rubber in the organs of the analyzed plants collected  in Republic of Bashkortostan to the dry mass of plant tissue № п/п Вид Species Органы Organs Массовая доля каучука на сухую массу (%) Mass fraction of rubber on dry weight (%)  Сем. ASTERACEAE    Триба Cichorieae   1 Cichorium intybus - Цикорий обыкновенный Корни Roots 3.3±1.4   Стебли Stems 4.5±1.2   Листья Leaves 5.0±1.2 2 Crepis praemorsa - Скерда тупокоренная Корни Roots 2.4±0.3   Стебли Stems 3.9±0.4   Листья Leaves 3.0±0.3 3 C. sibirica - Скерда сибирская Корни Roots 2.2±0.2   Черешки 1.4±0.4   Листья Leaves 2.7±0.6 4 Hieracium umbellatum - Ястребинка зонтичная Корни Roots 1.7±0.1   Стебли Stems 5.0±2.2   Листья Leaves 5.2±0.3 5 Picris hieracioides - Горлюха ястребинковидная Корни Roots 4.4±1.3   Стебли Stems 4.5±1.9   Листья Leaves 9.0±0.4 6 Pilosella echioides - Ястребиночка румянковидная Корни Roots 5.8±2.0   Стебли Stems 1.6±0.7   Листья Leaves 6.1±2.3                Табл. 1, продолжение - Table 1, cont. 7 P. vaillantii - Ястребиночка Вайана Корни Roots 2.3±0.8   Стебли Stems 2.9±1.3   Листья Leaves 3.2±1.1 8 Scorzonera austriaca - Козелец австрийский Корни Roots 2.1±0.1 9 S. stricta - Козелец прямой Корни Roots 3.4±1.0   Стебли Stems 5.0±2.2   Листья Leaves 4.6±1.1 10 Sonchus arvensis - Осот полевой Корни Roots 2.1±0.4   Стебли Stems 1.4±0.1   Листья Leaves 3.8±0.3 11 S. palustris - Осот болотный Корни Roots 5.4±0.8   Стебли Stems 3.1±0.8   Листья Leaves 5.8±1.4 12 Taraxacum proximum - Одуванчик ближайший Корни Roots 3.3±0.4   Листья Leaves 5.3±1.1 13 T. serotinum - Одуванчик поздний Корни Roots 2.7±0.6   Листья Leaves 3.1±0.5 14 Tragopogon major - Козлобородник большой Корни Roots 5.6±0.9   Стебель Stems 2.6±0.6   Листья Leaves 5.1±1.8 15 T. podolicus - Козлобородник подольский Корни Roots 7.8±2.1   Стебель Stems 3.0±1.2   Листья Leaves 4.9±0.1 16 Trommsdorfia maculata - Прозанник крапчатый Корни Roots 3.6±0.7   Стебель Stems 2.8±1.1   Листья Leaves 3.4±1.3                        Табл. 1, продолжение - Table 1, cont.  Триба Cynareae (Cardueae)   17 Cirsium setosum - Бодяк щетинистый Корни Roots 1.8±0.4   Стебель Stems 2.6±1.0   Листья Leaves 3.2±1.0  Триба Inuleae   18 Inula helenium - Девясил высокий Корни Roots 4.3±0.6   Черешки 1.2±0.6   Листья Leaves 4.2±0.2  Триба Senecioneae   19 Senecio erucifolius - Крестовник эруколистный Корни Roots 3.7±0.6   Стебли Stems 5.9±1.5   Листья Leaves 2.9±1.2 20 S. schwetzovii - Крестовник Швецова Корни Roots 2.8±0.2   Стебли Stems 2.5±1.5   Листья Leaves 3.2±0.9  Сем. EUPHORBIACEAE Триба Euphorbieae   21 Euphorbia palustris - Молочай болотный Корни Roots 4.8±2.3    Стебель Stems 6.0±1.7   Листья Leaves 7.4±0.2 22 E. seguieriana - Молочай Сегье Корни Roots 6.5±1.7   Стебель Stems 2.2±0.4   Листья Leaves 4.0±0.1 23 E. semivillosa - Молочай полумохнатый Корни Roots 3.7±0.7   Стебель Stems 2.7±0.4   Листья Leaves 3.0±0.5 24 E. virgata - Молочай лозный Корни Roots 3.6±0.6   Стебель Stems 3.4±0.8   Листья Leaves 4.6±0.9          Определение антимикробной активности гексановых экстрактов анализируемых растений        В первую очередь были проведены работы по определению антимикробной активности растительных экстрактов на примере E. coli. Как и ожидалось, при использованном нами методе цефтриаксон показал высокую антибактериальную активность. Диаметр зоны подавления данного антибиотика составил в среднем 30 мм. Напротив пропитанные гексаном диски не оказывали какого-либо отрицательного эффекта на рост E. coli, возможно из-за сильной летучести данного экстрагента. Это означает, что потенциально выявляемая нами при исследовании антимикробная активность растительных экстрактов будет обусловлена не действием следов гексана, а выделяемых метаболитов. Исходя из этих данных, мы предположили, что используемая нами диско-диффузионная система может быть применима для оценки антибактериальной активности всех растительных экстрактов, взятых для данной работы. Гексановые экстракты всех исследованных растений не показали антибактериальной активности против E. coli (рис. 1). Условные обозначения на рис. 1 и во всех последующих рисунках при использовании всех микроорганизмов представлены в таблице 2.                                   Таблица 2.  Условные обозначения на рисунках 1-5. Table 2. Symbols in Figures 1-5. Обозначение Designation Значение - Meaning (+) Положительный контроль (диск с цефтриаксоном) - Disk with ceftriaxone (-) Отрицательный контроль (диск с гексаном) - Disk with hexane 1 Корни девясила высокого - Roots of I. helenium 2 Стебли девясила высокого - Stems of I. helenium 3 Листья девясила высокого - Leaves of I. helenium 4 Корни осота полевого - Roots of S. arvensis 5 Стебли осота полевого - Stems of S. arvensis 6 Листья осота полевого - Leaves of S. arvensis 7 Корни молочая Сегье - Roots of E. seguieriana 8 Стебли молочая Сегье - Stems of E. seguieriana 9 Листья молочая Сегье - Leaves of E. seguieriana 10 Корни козлобородника подольского - Roots of T. podolicus 11 Стебли козлобородника подольского - Stems of T. podolicus 12 Листья козлобородника подольского - Leaves of T. podolicus 13 Корни козлобородника большого - Roots of T. major 14 Стебли козлобородника подольского - Stems of T. podolicus 15 Листья козлобородника подольского - Leaves of T. podolicus 16 Корни молочая лозного - Roots of E. virgata 17 Стебли молочая лозного - Stems of E. virgata 18 Листья молочая лозного - Leaves of E. virgata 19 Корни серпухи венценосной - Roots of S. coronata 20 Стебли серпухи венценосной - Stems of S. coronata 21 Листья серпухи венценосной - Leaves of S. coronata 22 Корни молочая полумохнатого - Roots of E. semivillosa 23 Стебли молочая полумохнатого - Stems of E. semivillosa 24 Листья молочая полумохнатого - Leaves of E. semivillosa 25 Стебли скерды сибирской - Stems of C. sibirica 26 Листья крестовника эруколистного - Leaves of S. erucifolius 27 Листья бодяка щетинистого - Leaves of C. setosum 28 Корни ястребиночки румянковидной - Roots of P. echioides 29 Листья одуванчика позднего - Leaves of T. serotinum 30 Листья горлюхи ястребинковидной - Leaves of P. hieracioides 31 Корни осота болотного - Roots of S. palustris 32 Стебли бодяка щетинистого - Stems of C. setosum 33 Листья ястребиночки румянковидной - Leaves of P. echioides 34 Корни горлюхи ястребинковидной - Roots of P. hieracioides 35 Корни скерды сибирской - Roots of C. sibirica 36 Стебли ястребинки зонтичной - Stems of H. umbellatum 37 Стебли крестовника эруколистного - Stems of S. erucifolius 38 Корни козельца австрийского - Roots of S. austriaca 39 Корни одуванчика позднего - Roots of T. serotinum 40 Стебли ястребиночки румянковидной - Stems of P. echioides 41 Листья осота полевого - Leaves of S. arvensis 42 Листья скерды сибирской - Leaves of C. sibirica 43 Стебли осота болотного - Stems of S. palustris 44 Корни ястребинки зонтичной - Roots of H. umbellatum 45 Листья прозанника крапчатого - Leaves of T. maculata 46 Корни одуванчика ближайшего - Roots of T. proximum 47 Корни козельца прямого - Roots of S. stricta 48 Листья козельца прямого - Leaves of S. stricta 49 Корни ястребиночки Вайана - Roots of P. vaillantii 50 Листья крестовника эруколистного - Leaves of S. erucifolius 51 Листья крестовника Щвецова - Leaves of S. schwetzovii 52 Листья скерды тупокоренной - Leaves of C. praemorsa 53 Стебли горлюхи ястребинковидной - Stems of P. hieracioides 54 Корни бодяка щетинистого - Roots of C. setosum 55 Листья одуванчика ближайшего - Leaves of T. proximum 56 Листья ястребинки зонтичной - Leaves of H. umbellatum 57 Листья цикория обыкновенного - Leaves of C. intybus 58 Корни скерды тупокоренной - Roots of C. praemorsa 59 Стебли цикория обыкновенного - Stems of C. intybus 60 Стебли козельца прямого - Stems of S. stricta 61 Корни цикория обыкновенного - Roots of C. intybus 62 Листья молочая болотного - Leaves of E. palustris 63 Стебли прозанника крапчатого - Stems of T. maculata 64 Листья ястребиночки Вайана - Leaves of P. vaillantii 65 Стебли молочая болотного - Stems of E. palustris 66 Стебли ястребиночки Вайана - Stems of P. vaillantii 67 Корни крестовника эруколистного - Roots of S. erucifolius 68 Стебли крестовника Швецова - Stems of S. schwetzovii 69 Корни прозанника крапчатого - Roots of T. maculata 70 Стебли скерды тупокоренной - Stems of C. praemorsa 71 Корни крестовника Швецова - Roots of S. schwetzovii 72 Корни молочая болотного - Roots of E. palustris   Рис. 1. Чашки Петри с инокулированной E. coli на питательной среде с дисками, пропитанными  антибиотиком (+), гексаном (-) и растительными экстрактами (1-72). Обозначение номеров  растительных экстрактов приведено выше в таблице 2. Fig. 1. Petri dishes with inoculated E. coli on a nutrient agar with disks impregnated with antibiotic (+), hexane (-)  and plant extracts (1-72). The designation of the numbers of plant extracts are given above in table 2          .        Следующим этапом работы стал анализ антимикробной активности экстрактов каучуконосных растений на примере K. pneumoniae. Было показано, что антибактериальным эффектом по отношению к данному микроорганизму обладает гексановый экстракт стеблей скерды сибирской (рис. 2, №25). Остальные растительные экстракты активности не показали. Во всех чашках Петри проявлялась активность антибиотика цефтриаксона, в то время как диски пропитанные гексаном не влияли на рост K. pneumoniae.                  Рис. 2. Чашки Петри с инокулированной K. pneumoniae на питательной среде с дисками, пропитанными антибиотиком (+), гексаном (-) и растительными экстрактами (1-72). Обозначение номеров растительных экстрактов приведено выше в таблице 2. Fig. 2. Petri dishes with inoculated K. pneumoniae on a nutrient agar with disks impregnated with antibiotic (+), hexane (-) and plant extracts (1-72). The designation of the numbers of plant extracts are given above in table 2.           Далее нами были проведены исследования антимикробной активности экстрактов потенциально каучуконосных растений на примере S. aureus. При этом была обнаружена антибактериальная активность экстрактов корней девясила высокого (рис. 3, №1) и корней крестовника Швецова (рис. 3, №71). Остальные экстракты растений такой активности к S. aureus не показали.                  Рис. 3. Чашки Петри с инокулированной S. aureus на питательной среде с дисками, пропитанными антибиотиком (+), гексаном (-) и растительными экстрактами (1-72). Обозначение номеров растительных экстрактов приведено выше в таблице 2. Fig. 3. Petri dishes with inoculated S. aureus on a nutrient agar with disks impregnated with antibiotic (+), hexane (-) and plant extracts (1-72). The designation of the numbers of plant extracts are given above in table 2.                                Гексановые экстракты исследованных растений не оказывали влияния на рост бактерий P. aeruginosa (рис. 4). По крайней мере, визуально зоны подавления роста не выявлялись.                          Рис. 4. Чашки Петри с инокулированной P. aeruginosa на питательной среде с дисками, пропитанными антибиотиком (+), гексаном (-) и растительными экстрактами (1-72). Обозначение номеров растительных экстрактов приведено выше в таблице 2. Fig. 4. Petri dishes with inoculated P. aeruginosa on a nutrient agar with disks impregnated with antibiotic (+), hexane (-) and plant extracts (1-72). The designation of the numbers of plant extracts are given above in table 2.                         Далее было решено провести анализ полученных экстрактов на культурах гриба C. albicans. Как и предполагалось, диски с антибиотиком и гексаном не оказывали негативного влияния на рост данного микроорганизма. Ни один из анализируемых экстрактов также не показал фунгицидного действия по отношению к C. albicans (рис. 5).      Рис. 5. Чашки Петри с инокулированной C. albicans на питательной среде с дисками, пропитанными антибиотиком (+), гексаном (-) и растительными экстрактами (1-72). Обозначение номеров растительных экстрактов приведено выше в табл. 2. Fig. 5. Petri dishes with inoculated C. albicans on a nutrient agar with disks impregnated with antibiotic (+), hexane (-) and plant extracts (1-72). The designation of numbers of plant extracts are given above in the table. 2.      Обсуждение        В ходе проведенных исследований нами в качестве потенциально-перспективных каучуконосных растений были отмечены 10 видов растений из семейства астровых, произрастающих на территории Республики Башкортостан: цикорий обыкновенный, ястребинка зонтичная, горлюха ястребинковая, ястребиночка румянковидная, крестовник эруколистный, козелец прямой, осот болотный, одуванчик ближайший, козлобородники большой и подольский. Ни один из этих видов растений ранее не включался в списки перспективных для промышленности видов каучуконосных растений [Ильин (Il'in, 1953]. Нами было проанализировано лишь общее содержание каучукоподобных веществ в этих растениях, однако качество каучука в этих растениях остается неизвестным. Особый интерес представляет определение молярной массы и степени полимерности полиизопрена в этих растениях. К примеру, молярная масса каучука у гевеи, гваюлы и латука составляет более 1 млн. г/моль, что является показателем хорошего качества [Swanson et al., 1979; Bushman et al., 2006]. Необходимо отметить, что латук, а также лучший каучуконос умеренного пояса кок-сагыз, относятся к трибе Cichorieae, как и 9 видов растений, отмеченных нами в данном исследовании как потенциально-перспективные каучуконосы. Из нашего списка к данной трибе не относится лишь крестовник эруколистный. Все это позволяет предполагать, что многим представителям трибы Cichorieae, произрастающим в условиях умеренного пояса, вероятнее всего характерно не только большое содержание каучука, но и довольно высокое его качество.        Многие потенциально перспективные каучуконосные растения могут оказаться источниками антимикробных метаболитов. К примеру, 20% раствор экстракта золотарника кавказского (Solidago caucasica) обладает антибактериальным действием по отношению к S. aureus, S. epidermidis, Bacillus subtilis, В. anthracoides, Proteus vulgaris, P. aeruginosa [Федотова и др. (Fedotov et al.), 2013]. Экстракты золотарника обыкновенного также применяли для лечения заболеваний мочевыводящих путей, причем отмечался многосторонний эффект этих экстрактов, в том числе и антибактериальный [Савустьяненко (Savustyanenko), 2014]. В то же время некоторые виды золотарника являются источником качественного натурального каучука [Ильин (Il'in), 1953]. Имеются сведения, что экстракт осота Sonchus oleraceus подавляет чувство кворума у ряда бактерий [Живетьев и др. (Zhyvet?ev et al.), 2017]. Таким образом, каучуконосные растения умеренного пояса могут быть источником не только полиизопрена, но и антимикробных метаболитов. В нашем исследовании наличие антимикробной активности нам удалось показать лишь для экстрактов скерды сибирской, девясила высокого и крестовника Швецова, которые однако не вошли в наш список потенциально перспективных каучуконосных растений. Максимальное содержание каучука у скерды сибирской было обнаружено в его листьях и составило в среднем 2,7%. У крестовника Швецова больше всего каучука было тоже в листьях и составило 3,2%. Однако осадок каучука в случае с листьями у этих растений был зеленоватого цвета, что означает наличие примесей. Вероятнее всего, содержание полиизопрена в листьях этих растений еще меньше. Поэтому мы полагаем, что крестовник Швецова и скерда сибирская не являются перспективными каучуконосами для производства, но могут представлять определенный интерес в качестве источников антимикробных метаболитов. Что касается девясила высокого, то наибольшее содержание каучука нами было обнаружено в корнях этих растений, причем его массовая доля составила в среднем 4,3%, что является довольно высоким показателем. Даже с учетом наличия примесей в выделенном нами экстракте в корнях девясила содержание каучука составляет вероятнее всего не менее 2-3% на сухую массу. Необходимо отметить, что представители астровых умеренного пояса чаще всего накапливают каучук хорошего качества именно в корнях [Ильин (Il'in), 1953]. Для I. helenium от природы характерны большие размеры корней и этот вид, являясь крупным растением, в условиях РБ формирует большие заросли. В связи с этим девясил высокий может оказаться весьма перспективным продуцентом натурального каучука. Кроме выявленного нами антибактериального эффекта экстракта корней девясила имеются сведения, что в нем содержатся кумарины (ксантотоксин, изопимпениллин, изобергаптен), флавоноиды (рутин, кверцетин), инулин, пектиновые вещества, карбоновые кислоты, сапонины [Матасова и др. (Matasova et al.), 1999]. К тому же девясил высокий уже используется в пищевой промышленности при изготовлении кондитерских изделий и напитков. Поджаренные корни могут служить суррогатом кофе. В ликёроводочной промышленности корневища используют для ароматизации и подкраски вин. Эфирное масло, содержащееся в корнях и в корневище, применяют для ароматизации рыбных, кулинарных изделий и пищеконцентратов, оно обладает также бактерицидными и фунгицидными свойствами. Из корней и корневищ можно получить синюю краску. В медицине девясил высокий тоже нашел широкое применение. К примеру, из его корневищ и корней получают препарат аллантон, используемый для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки [https://ru.wikipedia.org/wiki./Девясил_высокий]. Таким образом, в корнях девясила высокого содержится большое количество хозяйственно-ценных компонентов, и поэтому данный вид представляет большой интерес для доместикации и промышленного выращивания для получения из него многих ценных метаболитов, в том числе каучука, инулина и антимикробных соединений.        Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП "Агидель" и УНУ "КОДИНК" в рамках государственных заданий АААА-А16-116020350028-4 и AAAA-A19-119021190011-0 ИБГ УФИЦ РАН.
Заказ
Оформите заказ, наш сотрудник свяжется с вами для уточнения деталей.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз

Обратный звонок
Представьтесь, мы вам перезвоним.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз