Введение 3
Глава 1. Литературный обзор 5
Глава 2. Описание объектов исследования 9
2.1. Уруть колосистая (Myriophyllum spicatum L.) 9
2.2. Краткая физико-географическая характеристика регионов 10
Глава 3. Материал и методы 14
Глава 4. Результаты и обсуждения 15
4.1. Компонентный состав урути колосистой, произраставшей в оз. Макаркино (Астраханская область) 15
4.2. Компонентный состав урути колосистой, произраставшей в ерике Казачьем, г. Астрахань 23
4.3. Компонентный состав урути колосистой, произраставшей в Черном море, п. Сергеевка (Одесская область, Украина) 26
4.4. Компонентный состав урути колосистой, произраставшей в Днестровском лимане Одесской области, Украина (станция отбора №1 и станция отбора №2) 32
4.5. Компонентный состав урути колосистой, произраставшей в Щучьем заливе Ладожского озера 43
4.6. Компонентный состав урути колосистой, произраставшей в озере Узкое (пробы 2015 и 2016 г.) 49
4.7. Компонентный состав урути колосистой, произраставшей в озере Нарочь 62
Глава 5. Сравнительная характеристика метаболитного состава эфирного масла M. spicatum из водоемов различных географических регионов 68
Заключение 82
Список литературы 83
В настоящее время существует и проводится множество исследований о функционировании экосистем и внутренних взаимосвязях. Водные экосистемы и механизмы ее функционирования намного меньше изучены, чем экосистемы суши. Полное представление о процессах, протекающих внутри водоемов, невозможно без изучения его отдельных компонентов, поэтому важно понимать, что происходит при взаимодействии водной растительности с окружающей средой, в том числе другими растениями и организмами.
Известно, что растения в процессе своей жизнедеятельности выделяют во внешнюю среду ряд органических веществ. Для наземных растений, такие соединения известны под названием фитоцинды, а для водных чаще используется термин «вторичные метаболиты». Каждое из таких веществ имеет свое экологическое значение. Но самая важная роль заключается в том, что вещества принимают участие в формирования качества воды, от которого в свою очередь зависит качественный и количественный состав флоры и фауны водоема.
Расшифровка механизмов образования метаболитов растений, установление их химической природы и трансформации в водной среде в настоящее время представляет большой интерес для познания процессов самоочищения водоемов от патогенной микро - и микофлоры, получения природных антимикробных, фунгицидных и альгицидных препаратов путем управляемого биосинтеза с использованием водных макрофитов. Ряд работ (Курашов, Крылова, 2013а), показывает, что с помощью низкомолекулярных органических соединений (далее НОС) - метаболитов, выделяемых определенными видами макрофитов можно предотвращать, регулировать или подавлять, а также устранять процессы «цветения» воды.
Активность выделения НОС в окружающую среду водными растениями очень тесно связана со стадией развития растения, его физиологическим состоянием, местом произрастания, сезонными, водными и климатическими условиями. Без знаний компонентного состава НОС макрофитов (и других растений) и закономерностей его изменений под воздействием различных факторов нельзя назвать полными теорию функционирования водных экосистем. Поэтому важно изучать метаболитный состав водных растений для лучшего понимания работы механизмов внутри экосистем. Перспективы использования информации о НОС макрофитов крайне важны для развития современной гидробиологии, биохимической экологии и других областей науки, связанных с изучением и рациональным использованием разнотипных пресноводных систем и биоресурсов (Курашов и др., 2013б). Такую информацию также можно использовать как дополнительной источник информации о состоянии водоемов при мониторинговых исследованиях.
В данной работе будет изучен состав вторичных низкомолекулярных метаболитов Myriophyllum spicatum L. в водоемах различных географических регионов, а также будет проведен сравнительный анализ метаболитного состава эфирных масел данного растения.
Целью работы является определение НОС и их функциональной роли в растения в рассматриваемых водоемах.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Отобрать и подготовить для изучения образцы урути колосистой из различных местообитаний (Астраханская и Ленинградская область РФ, Одесская область Украины, Минская область Республики Беларусь);
2. Выделить эфирные масла, содержащие НОС, и провести их хромато-масс-спектрометрический анализ;
3. По полученным хромато-масс-спектрометрограммам идентифицировать НОС, входящие в состав эфирного масла урути колосистой;
4. Произвести сравнительный анализ качественных и количественных различий в составе НОС урути колосистой в водоемах различных географических регионов.
Количество и разнообразие синтезируемых НОС растениями очень велико, а их функции и роль еще очень мало изучены. Науке только предстоит раскрыть механизмы действия многих биологических веществ, но уже известно, что во многих случаях такие вещества являются аллелопатическими агентами, то есть выполняют защитные (антимикробные, фунгицидные) функции, а также регулируют взаимодействия как внутри популяции, так и вне.
В данной работе был изучен компонентный состав НОС урути колосистой (M. spicatum), произраставшей в различных географических регионах (Астраханская область и г. Астрахань – 2 образца, Одесская область – 3 образца, Ленинградская область – 3 образца, Минская область – 1 образец). В ходе исследования было идентифицировано от 33 НОС в образце из ерика Казачьего (г. Астрахань) до 126 НОС из озера Узкое (Ленинградская область). Около половины веществ были одинаковы для всех проб, а преобладающими группами веществ были жирные кислоты и углеводороды.
В ходе исследования были выявлены мажорные компоненты, которые были обнаружены во всех образцах и имеют наиболее высокую концентрацию (фитол, тетрадекановая кислота, пентакозан, гексадекановая кислота, 2-пентадеканон, 6,10,14-триметил, дибутилфталат). Также были подсчитаны коэффициент сходства Жаккара и индекс общности Съеренсена, чьи значения варьировались от 0.10 до 0.79 и от 0.19 до 0.88.
По полученным данным был сделан вывод, что каждое местообитание характеризуется своими гидрохимическими и гидрологическими условиями, что в свою очередь обуславливает многие различия в компонентном составе вторичных метаболитов урути колосистой (M. spicatum).
