Управление биосинтезом и накоплением экдистеронов Rhaponticum carthamoides при культивировании

Левзея сафлоровидная Rhaponticum carthamoides - единственное растение новой Государственной фармакопеи Российской Федерации 14 издания, действующего на 2019 год, синтезирующее экдистероиды (экдистерон и их аналоги)
Левзея сафлоровидная Rhaponticum carthamoides - единственное растение новой Государственной фармакопеи Российской Федерации 14 издания, действующего на 2019 год, синтезирующее экдистероиды (экдистерон и их аналоги)

Аннотация. Установлены главные факторы, влияющие на биосинтез и накопление экдистероидов в агропопуляциях левзеи сафлоровидной Rhaponticum carthamoides. При оптимизации технологии культивирования были достигнуты самые высокие показатели биосинтеза экдистероидов и их накопление в листьях: 0.56–0.62 % при нормативе 0,1%.

Abstract. The main factors affecting the biosynthesis and accumulation of ecdysteroids in agropopulations Rhaponticum carthamoides are established. When optimizing the cultivation technology, the highest rates of biosynthesis of ecdysteroids and their accumulation in the leaves were achieved: 0.56–0.62% with a standard of 0.1%.

Актуальность темы. Rhaponticum carthamoides или левзея сафлоровидная остается единственным экдистерон синтезирующим растением-адаптогеном, включенным в Госфармакопеи СССР и России IX-XIV издания (1961-2018 гг) [Фармстатья 2.5.0091.18]. Действующие вещества содержат комплекс из 65 фитоэкдистероидов (ФЭС) уникальной биологической активности, которые не могут быть синтезированы химическим способом ни в одной из лабораторий мира. Использование – биотехнология, фармацевтика, медицина, агропромышленный комплекс, спорт.

Культивируемые агроценозы вида имеют важное значение в реализации задач прорывного научно-технологического и социально-экономического развития России, изложенных в нацпроектах Наука, Здравоохранение, Демография, Экспорт (с/х продукции), и исходящих из Указа Президента РФ от 7 мая 2018 г. N 204.

Надземные части (листья) левзеи официально разрешены и в сравнении с подземными являются ежегодно возобновляемым ресурсом, ФЭС в них содержится на порядок больше, а комплексная активность в 4 раза выше. Одновременно ФЭС находятся в листьях в транспортной форме, не требуют экстракции спиртом и легкодоступны для организма – при высокой сохранности действующих веществ (93-98%) в водных и кислотно-щелочных растворах (pH=2-12), в диапазоне температур от -10 до +100 °С [Тимофеев, 2017].

Преимущества натуральных субстанций R. carthamoides по сравнению с высокоочищенными: а) рыночная стоимость ФЭС, изолированных от неактивных и слабоактивных примесей, чрезвычайно дорог – фирмы США (Sigma-Aldritch) предлагают 25 мг субстанции (20-hydroxyecdysone) 93% чистоты в России за 100 тыс. руб, что в перерасчете составляет около 4 млрд руб за 1 кг (https://www.sigmaaldrich.com); б) очищенные ФЭС при пероральном введении быстро разрушаются и инактивируются микрофлорой желудочно-кишечного тракта, поэтому требуется внутримышечное или внутривенное их введение, а дозировки высоки (5-20 мг/кг), что неприемлимо на практике.

Проблемы – они заключаются в том, что несмотря на вековую история культивирования (первые посевы в СССР датируются от 1926 г.), не удается обеспечить длительную хозяйственную эксплуатацию вида. Если в природе на субальпийских лугах онтогенез длится от 50-75 до 120 и более лет, то в культуре он сокращается до 5-6 лет, и где длительность хозяйственной эксплуатации обычно не превышает 3-4 года.

Решение. Наши длительные изыскания указывают на следующие главные факторы, влияющие на эффективное управление биосинтезом и накоплением ФЭС в агропопуляциях вида – это обеспечение правильного соотношения между вегетативным и семенным размножением, а также между степенью и кратностью отчуждения фитомассы. Поскольку наблюдается положительная коррелятивная связь между параметрами развития, продуктивностью и накоплением ФЭС за период 1-28 лет. Взаимозависимость между параметрами высокая, начиная с генеративного возраста (r=0,78–0,81; ρ=0,99).

Результаты. При оптимизации технологии культивирования были достигнуты самые высокие показатели биосинтеза экдистероидов и их накопление в листьях: ФЭС=0.56–0.62 % [Биндасова и Тимофеев, 2018], при нормативе 0,1% [Фармстатья 2.5.0091.18]. Коррелятивные параметры особей: длина розеточных листьев 100.3-119.1 см; высота генеративных побегов 140.3-142.8 см; продуктивность сухой фитомассы 295,8-351.7 г; доля розеточных листьев в структуре 84.6-93.9 %.

Литература

  1. Фармстатья 2.5.0091.18 - Рапонтикума сафлоровидного корневища с корнями (Rhapontici carthamoides rhizomata cum radicibus) / Государственная Фармакопея РФ. Издание XIV. Том IV. Москва, ФЭМБ, 2018. Стр. 6360-6368.
  2. Тимофеев Н.П. Доступность экдистерона из листьевой части левзеи при водной и спиртовой экстракции // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования. М., ВНИИССОК, 2017, № S12, с. 301-304.
  3. Биндасова Т.Н., Тимофеев Н.П. Морфологические параметры, продуктивность и динамика экдистероидов у Rhaponticum carthamoides в возрасте 1-28 лет / Перспективы развития и проблемы современной ботаники. Новосибирск: Изд-во «Академиздат», 2018. С. 43-46.

Ссылка для цитирования статьи: Тимофеев Н.П. Управление биосинтезом и накоплением экдистероидов Rhaponticum carthamoides при культивировании / Химия и технология растительных веществ: Тезисы докладов XI Всерос. науч. конференции с международным участием. Сыктывкар, Институт химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 2019. С. 221.

Публикация зарегистрирована в электронной научной библиотеке - https://elibrary.ru/item.asp?id=39252566

Скачать полный текст можно - здесь

Доступ к другим публикациям по экдистерону

Субстанции с экдистероном высокой активности для спорта и науки

Семена для биосинтеза экдистерона в домашних условиях

Экдистерона чемпион для спорта, от стресса и от высокого давления