Study of quality and quantitative composition of Berberis iliensis and Berberis integerrima fruits extracts, preservation of the genetic material in cryobank

(1)

ISSN(Print) 2616-7034 ISSN(Online) 2663-130Х

Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетiнiң

ХАБАРШЫСЫ BULLETIN

of L.N. Gumilyov Eurasian National University

ВЕСТНИК

Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева

БИОЛОГИЯЛЫҚ ҒЫЛЫМДАР сериясы

BIOSCIENCESeries

СерияБИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

№2(127)/2019

1995 жылдан бастап шығады Founded in 1995

Издается с 1995 года

Жылына 4 рет шығады Published 4 times a year Выходит 4 раза в год

Нұр-Сұлтан, 2019 Nur-Sultan, 2019 Нур-Султан, 2019

(2)

Бас редакторы:

ҚР ҰҒА академигi, б.ғ.д, профессор Р.I. Берсiмбай(Қазақстан)

Бас редактордың орынбасары: Р.Т. Омаров,PhD, б.ғ.к., профессор (Қазақстан) Редакция алқасы

Абжалелов А.Б. б.ғ.д., проф. (Қазақстан) Акильжанова А.Р. PhD, м.ғ.д.(Қазақстан) Аликулов З.А. б.ғ.к., проф. (Қазақстан) Антипов А.Н. б.ғ.к. (Ресей)

Аскарова Ш.Н. б.ғ.к., PhD (Қазақстан)

Ау У. PhD, проф. (АҚШ)

Бисенбаев А.К. б.ғ.д., проф., ҚР ҰҒА академигi (Қазақстан) Высоцкая Л.В. б.ғ.д., проф. (Ресей)

Закиян С.М. б.ғ.д., проф. (Ресей) Изотти А. PhD, проф. (Италия) Ильдербаев О.З. м.ғ.д., проф. (Қазақстан) Константинов Ю.М. б.ғ.д., проф. (Ресей) Кухар Е.В. б.ғ.д., доцент (Қазақстан) Масалимов Ж.К. PhD, б.ғ.к. (Қазақстан) Моше Саги PhD, проф. (Израиль) Сарбасов Д.Д. PhD, проф. (АҚШ) Стегний В.Н. б.ғ.д., проф. (Ресей) Шустов А.В. PhD, б.ғ.к. (Қазақстан)

Редакцияның мекенжайы: 010008, Қазақстан, Нұр-Сұлтан қ., Сәтбаев к-сi, 2, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетi, 349 б.

Тел: +7(7172) 709-500 (iшкi 31-428). E-mail: eurjourbio@enu.kz Жауапты хатшы, компьютерде беттеген:

А. Нұрболат

Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетiнiң Хабаршысы.

БИОЛОГИЯЛЫҚ ҒЫЛЫМДАР сериясы

Меншiктенушi: ҚР БжҒМ "Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетi" ШЖҚ РМК Мерзiмдiлiгi: жылына 4 рет.

Қазақстан Республикасыңың Ақпарат және коммуникациялар министрлiгiнде 27.03.2018ж тiркелген.

№16998-Ж тiркеу куәлiгi. Тиражы: 25 дана

Типографияның мекенжайы: 010008, Қазақстан, Нұр-Сұлтан қ., Қажымұқан к-сi ,12/1, тел.: +7(7172)709-500 (iшкi 31-428)

c

Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетi

(3)

Editor-in-Chief

Academician of NAS RK, Doctor of Biological Sciences, Pof.

R.I. Bersimbaev: (Kazakhstan)

Deputy Editor-in-Chief: R.T. Omarov,Prof., Candidate of Biological Sciences, PhD (Kazakhstan)

Editorial board

Abzhalelov A.B. Doctor of Biological Sciences, Prof. (Kazakhstan) Akilzhanova A.R. PhD, Doctor of Medical Sciences (Kazakhstan) Аlikulov Z.A. Prof., Can. of Biological Sciences (Kazakhstan) Antipov A.N. Can. of Biological Sciences (Russia)

Askarova Sh.N. PhD, Can. of Biological Sciences (Kazakhstan)

Au W. PhD, Prof. (USA)

Bisenbayev A.K. Doctor of Biological Sciences, Prof, Academician of NAS RK, (Kazakhstan)

Ilderbayev O.Z. Doctor of Medical Sciences, Prof. (Kazakhstan) Izzotti A. PhD, Prof. (Italy)

Konstantinov Yu. M. Doctor of Biological Sciences, Prof. (Russia)

Kukhar E.V. Ass. Prof. Doctor of Biological Sciences (Kazakhstan) Massalimov Zh.K. PhD, Сan. of Biological Sciences (Kazakhstan)

Moshe Sagi PhD, Prof. (Israel)

Shustov A.V. PhD, Can. of Biological Sciences (Kazakhstan) Stegniy V.N. Doctor of Biological Sciences, Prof. (Russia) Sаrbаssov D.D. PhD, Prof. (USA)

Vycotskaya L.V. Doctor of Biological Sciences, Prof. (Russia) Zakiyan S.M. Doctor of Biological Sciences, Prof .(Russia)

2, Satpayev str., of. 349, L.N. Gumilyov Eurasian National University, Nur-Sultan, Kazakhstan, 010008

Теl.: +7 (7172) 709-500 (ext. 31-428), E-mail: eurjourbio@enu.kz Responsible secretary, computer layout:

A.Nurbolat

Bulletin of the L.N. Gumilyov Eurasian National University. BIOSCIENCE Series Owner: Republican State Enterprise in the capacity of economic conduct "L.N. Gumilyov Eurasian National University" Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan

Periodicity: 4 times a year

Registered by the Ministry of Information and Communication of the Republic of Kazakhstan. Registration certificate №16998-Ж from 27.03.2018. Circulation: 25 copies

Address of printing house: 12/1 Kazhimukan str., Nur-Sultan, Kazakhstan 010008;

tel.: +7(7172) 709-500 (ext.31-428)

c

L.N. Gumilyov Eurasian National University

(4)

Главный редактор:

профессор, д.б.н., академик НАН РК Р.И. Берсимбай(Казахстан)

Зам. главного редактора: Р.Т. Омаров,PhD, к.б.н., профессор (Казахстан) Редакционная коллегия Абжалелов А.Б. д.б.н., проф. (Казахстан) Акильжанова А.Р. PhD, д.м.н. (Казахстан) Аликулов З.А. к.б.н., проф. (Казахстан) Антипов А.Н. к.б.н. (Россия)

Аскарова Ш.Н. к.б.н., PhD (Казахстан)

Ау У. PhD, проф. (США)

Бисенбаев А.К. д.б.н., проф., академик НАН РК (Казахстан) Высоцкая Л.В. д.б.н., проф. (Россия)

Закиян С.М. д.б.н., проф. (Россия) Изотти А. PhD, проф. (Италия) Ильдербаев О.З. д.м.н., проф. (Казахстан) Константинов Ю.М. д.б.н., проф. (Россия) Кухар Е.В. д.б.н., доцент (Казахстан) Масалимов Ж.К. PhD, к.б.н. (Казахстан) Моше Саги PhD, проф. (Израиль) Сарбасов Д.Д. PhD, проф. (США) Стегний В.Н. д.б.н., проф.(Россия) Шустов А.В. PhD, к.б.н. (Казахстан)

Адрес редакции: 010008, Казахстан, г. Нур-Султан, ул. Сатпаева, 2, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, каб. 349

Тел: +7(7172) 709-500 (вн. 31-428). E-mail: eurjourbio@enu.kz.

Ответственный секретарь, компьютерная верстка:

А. Нурболат

Вестник Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.

Серия БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Собственник: РГП на ПХВ "Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева" МОН РК Периодичность: 4 раза в год

Зарегистрирован Министерством информации и коммуникаций Республики Казахстан.

Регистрационное свидетельство №16998-Ж от 27.03.2018г.

Тираж: 25 экземпляров

Адрес типографии: 010008, Казахстан, г. Нур-Султан, ул. Кажимукана, 12/1, тел.: +7(7172)709-500 (вн.31-428)

c

Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева

(5)

Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТIНIҢ ХАБАРШЫСЫ. БИОЛОГИЯЛЫҚ ҒЫЛЫМДАР СЕРИЯСЫ

2(127)/2019

МАЗМҰНЫ

Аленова А.А., Ильдербаев О.З. Радиацияның кейiнгi мерзiмдегi әсерiнен антиоксиданты жүйедегi өзгерiстер

8 Овэс Е.В., Аникина И.Н., Гаитова Н.А., Кайниденов Н.Н., Сейтжанова Д.Д.In vitro өсiмдiк көбейту процесiнде картоп сорттарының пiсу тобының әсерi

17 Ромаданова Н.В., Эшбакова К.А., Карашолакова Л.Н., Махмутова И.А., Абидкулова К.Т., Кушнаренко С.В.Berberis iliensis жәнеBerberis integerrima жемiстерi экстрактiлерiн сапалық және сандық құрамын зерттеу, генетикалық материалды криобанкте сақтау

22

Тагаев Д.А., Шахина Б.А. Шығыс Қазақстандағы Ертiс өзенiнiң Phoxinus рhoxinus (Lin- naeus,1758) кәдiмгi гольянның морфологиясына талдау

37 Конкабаева A.E., Муханова Ш.А., Тыкежанова Г.М., Нугуманова Ш.М. Мыс қосылыстарының ми ұлпасына артық немесе жеткiлiксiз түскен кездегi неврологиялық бұзылулардағы рөлi

43

Утарбаева Н.А., Аманова Р.П., Қалиева А.Қ., Бисалыева Р.Н. Ағаш тозаңдарының көлемi мен фертильдiлiгi арасындағы корреляциялық байланыс

53 Улекешова Г., Динмухамедова А.С. Мұғалiмдердiң морфофункционалды және психофизиологиялық көрсеткiштерi

58

(6)

BULLETIN OF L.N. GUMILYOV EURASIAN NATIONAL UNIVERSITY. BIOSCIENCE SERIES

2(127)/2019

CONTENTS

Alenova A.A., Ilderbayev O.Z. Changes in the antioxidant system under the action of radiation in the long term period

8 Oves E.V., Anikina I.N., Gaitova N.A., Kainidenov N.N., Seitzhanova D.D. The influence of the group of maturity of potato varieties in the process of replication of plants in vitro

17 Romadanova N.V., Eshbakova K.A., Karasholakova L.N., Machmutova I.A., Abidkulova K.T., Kushnarenko S.V. Study of quality and quantitative composition ofBerberis iliensis andBerberis integerrima fruits extracts, preservation of the genetic material in cryobank

22

Tagayev D.A., Shakhina B.A. On morphology of the Eurasian minnowPhoxinus phoxinus (Lin- naeus, 1758) from the Irtysh River in East Kazakhstan

37 Konkabaeva A.E., Mukhanova Sh.A., Tykezhanova G.M., Nugumanova Sh.M. The role of copper compounds in neurological disorders due to their excessive or insufficient supply to the brain tissue

43 Utarbayeva N.A., Amanova R.P., Kaliyeva A.K., Bisalyeva R.N.Correlation between pollen fer- tility of woody plants

53 Ulekeshova G., Dinmukhamedova A.S. Morphofunctional and psycho-physiological indicators of teachers

58

6

(7)

ВЕСТНИК ЕВРАЗИЙСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМЕНИ Л.Н.ГУМИЛЕВА. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

2(127)/2019

СОДЕРЖАНИЕ

Аленова А.А., Ильдербаев О.З.Изменения в антиоксидантной системе при действии радиации в отдаленном периоде

8 Овэс Е.В., Аникина И.Н., Гаитова Н.А., Кайниденов Н.Н., Сейтжанова Д.Д. Влияние группы спелости сортов картофеля в процессе тиражирования растений in vitro

17 Ромаданова Н.В., Эшбакова К.А., Карашолакова Л.Н., Махмутова И.А., Абидкулова К.Т., Кушнаренко С.В. Исследование качественного и количественного состава экстрактов мякоти плодовberberis iliensisиberberis integerrima, сохранение генетического материала в криобанке

22

Тагаев Д.А., Шахина Б.А. К морфологии обыкновенного гольянаPhoxinus phoxinus (Lin- naeus, 1758) из р. Иртыш в Восточном Казахстане

37 Конкабаева A.E., Муханова Ш.А., Тыкежанова Г.М., Нугуманова Ш.М. Роль соединений меди в неврологических нарушениях при избыточном или недостаточном поступлении в мозговую ткань

43

Утарбаева Н.А., Аманова Р.П., Қалиева А.Қ., Бисалыева Р.Н.Корреляция между размерами пыльцы и фертильности древесных растений

53 Улекешова Г., Динмухамедова А.С. Морфофункциональные и психофизиологические показатели учителей

58

(8)

МРНТИ 68.35.53; 31.27.21; 62.99.37

Н.В. Ромаданова¹, К.А. Эшбакова², Л.Н. Карашолакова^1,3, И.А. Махмутова¹, К.Т. Абидкулова³, С.В. Кушнаренко¹

1РГП «Институт биологии и биотехнологии растений» КН МОН РК, г. Алматы, Республика Казахстан,

2Институт химии растительных веществ им. акад. С.Ю. Юнусова АН РУ, г. Ташкент, Республика Узбекистан,

3Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан

(E-mail: nata_romadanova@mail.ru, e_komila@yahoo.com, lyazzat.karasholakova@gmail.com, bio-2013@list.ru, karime_58@mail.ru, svetlana_bio@mail.ru)

Исследование качественного и количественного состава экстрактов мякоти плодов berberis iliensis и berberis integerrima, сохранение генетического материала в

криобанке

Аннотация: Проведено изучение и сохранение двух видов барбариса: барбарис илийский (Berberis iliensisM. Pop.) и барбарис цельнокрайний (Berberis integerrimaBunge). В результате работ по введению в культуруin vitro и микроклональному размножению создана коллекция in vitro этих видов, состоящая из 33 образцов. Полученная коллекция in vitro заложена на среднесрочное хранение при температуре 4^◦С, освещенность 10 µмол м⁻²с⁻¹, фотопериод -16/8 час. Оптимальная продолжительность хладохранения составляет 12 месяцев. Создан криобанк апикальных меристем и семян. Криобанк семян заложен при температурах: 1) - 196^◦С, всхожесть семян после размораживания – 80-100%; 2) -20^◦С, всхожесть семян после размораживания в среднем составляет 86,7%. Выявлено положительное влияние хранения при низких температурах на всхожесть семян. Для исследования качественного и количественного состава изучены 11 образцов двух исследуемых видов барбариса, в которых выявлены жирные кислоты, эфиры жирных кислот, алканы, алкены, алкадиены, ароматические углеводороды, альдегиды, жирные спирты, тритерпеноиды, кетоны, силиконы, витамины К, К₁, К₂. В некоторых образцах обнаружен каротиноид сквален, углеводород 28-Nor-17-alpha и амид Пиридин-3-карбоксимидамид.

Ключевые слова: Berberis iliensis, Berberis integerrima, коллекция in vitro, семена, апикальные меристемы, криосохранение, фитохимический анализ.

DOI: https://doi.org/10.32523/2616-7034-2019-127-2-22-36 Введение. В Казахстане произрастает 8 дикорастущих видов барбариса в Зайсане, Алтае и Тарбагатае, Джунгарском, Заилийском и Кунгей Алатау, Чу-Илийских горах. Это в основном кустарники, плоды, листья, кора, древесина и коренья которых обладают различными полезными свойствами [1-2]. Барбарис илийский (Berberis iliensis M. Pop.) произрастает в ущельях восточной части Заилийского Алатау, Кетменского хребта, Джунгарского Алатау, в устьях рек Чилик, Чарын, впадающих в реку Или. Барбарис цельнокрайний (Berberis integerrima Bunge) произрастает в Тянь Шане, Памиро-Алтае, в горах Каратау [3-4].

Барбарис илийский – это редкий эндемичный вид, который занесен в Красную Книгу Казахстана [5-6]. География его произрастания в долине реки Или, на территории которой в последнее время, остро стоит вопрос о сокращении биоразнообразия тугайных лесов, после строительства Капчагайского водохранилища. Порядка 90% тугайных лесов уже утеряно, оставшиеся площади находятся в неудовлетворительном состоянии.

На данный момент поставлена задача сохранения уникальных видов, находящихся под угрозой исчезновения, а особенно эндемичных растений. Традиционные приемы сохранения генетических ресурсов в ботанических садах, заказниках, питомниках и т.д. не всегда надежны и эффективны, поэтому недостатки таких способов сохранения обусловили необходимость разработки биотехнологических методов консервации генофонда, такие как длительное сохранение генетического материала в криобанках [7-8].

22

(9)

Н.В. Ромаданова, К.А. Эшбакова, Л.Н. Карашолакова, И.А. Махмутова, К.Т. Абидкулова, . . .

В настоящее время во многих странах ведутся исследования в области изучения фитохимического состава [1, 9] и фармакологических свойств барбариса [1, 10]. Уже сейчас барбарис широко используется в мировой фармацевтической промышленности. В его основе изготавливаются лекарственные формы, биологически активные добавки, различные экстракты, настойки и сиропы. Препараты на основе барбариса оказывают обезболивающее, противовоспалительное, жаропонижающее, кровоостанавливающее, спазмолитическое, противоопухолевое, желчегонное действия, высокоэффективны для улучшения аппетита и укрепления иммунной системы, приносят значительную пользу при лечении заболеваний печени, гипертонии и других. Выявлено положительное влияние препаратов барбариса при лечении раковых заболеваний, сахарного диабета, ишемии мозга, сердечно-сосудистых заболеваний, бактериальных, вирусных заболеваний и многих других [1-2, 11-12].

На данный момент нет сведений о компонентном составе казахстанского барбариса, соответственно нет лекарственных препаратов казахстанского производства на его основе.

Изучение фитохимического состава казахстанских видов барбариса послужит важной информацией для фармацевтической промышленности.

В статье приведены результаты изучения компонентного состава некоторых форм собранных в Казахстане и Узбекистане двух дикорастущих видов B. iliensis иB. integerrima. Приведены результаты о надежном сохранении этих образцов в криобанке, которые в дальнейшем могут послужить для проведения широкого спектра биологических исследований, а также для возможной последующей их реинтродукции в естественные места обитания.

Методы исследования. Объектами исследования являлись 46 образцов барбариса, собранных в разные периоды вегетации: 19 форм B. iliensis, 27 форм B. integerrima. Место сбора, год и высота над уровнем моря представлены в таблице (Таблица 1).

Сохранение гермоплазмы барбариса. Для сохранения использовали:

1. Семена, которые сохраняли при двух температурных режимах: а) -20^◦С – семена по 40- 200 штук запаковывали в пакеты из ламинированной фольги и закладывали на долгосрочное хранение в морозильную камеру (рисунок 1 A, Б); б) -196^◦С – семена по 20-100 штук погружали в криопробирки и закладывали на долгосрочное хранение в Дьюары с жидким азотом в криогенный банк (рисунок 1 В, Г).

2. Апикальные меристемы, изолированные из асептических побегов in vitro. Методика криоконсервации методом PVS2 витрификации подробно описана в статье Ромадановой Н.В.

с соавторами [13]. Для сохранения использовали 20 апексов побегов. Опыт проводили в 3 повторностях (n=60). Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по общепринятым методикам, описанным в пособии Г.Ф. Лакина и в программном пакете SYS- TAT [14-15].

3. Хладохранение побегов in vitro барбариса. Среднесрочное сохранение побегов проводили в специализированных полиэтиленовых пакетах или культуральных сосудах при температуре 4^◦С, освещенность 10 µмол м⁻²с⁻¹, фотопериод 16/8 час, на питательной среде Мурасиге и Скуга (МС) с 20 г/л сахарозы, 0,8 мг/л 6-бензиламинопурина (БАП), 0,02 мг/л индолилмасляной кислоты (ИМК), 1,75 г/л джелрайта, 4 г/л агара, рН 5,7.

Фитохимический анализ мякоти плодов барбариса. Исследование качественного и количественного состава экстрактов.

Предварительно высушенные плоды (200 г), очищенные от семян, обработали этанолом в соотношении 1:5 (сырье-реагент) 4-х кратно в течение 24 часов при комнатной температуре.

Полученный экстракт после отгонки растворителя анализировали на газовом хроматографе Agilent 7890 A GC c квадрупольным масс-спектрометром Agilent 5975 inert MSD в качестве детектора.

Компоненты исследуемых экстрактов разделяли на кварцевой капиллярной колонке HP-SMS (30 м х 250 мкм х 0,25 мкм) с привитой неподвижной фазой 5% фенилметилтрисилоксаном в температурном режиме 50^◦С (2 мин) – 10^◦С/мин до 200^◦С (6 мин) – 15^◦С/мин до 290^◦С (15 мин). Объем вносимой пробы – 1 мкл, скорость потока подвижной фазы – 1,3 мл/мин. Компоненты идентифицировали на основании сравнения характеристик масс- спектров с данными электронных библиотек W8NO5ST.L.

(10)

Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Bulletin of L.N. Gumilyov ENU, 2019, 2(127)

Таблица 1–Формы барбариса, год, место сбора, высота над уровнем моря

Наименование образца

Место сбора, год, орган растения Высота над уровнем моря (м) B. iliensis

1 Пойма р. Чарын, Чарынский Национальный парк, 2014, (семена) r. Charyn flood plain, Charyn National Park, 2014, (seeds)

1224

2 Пойма реки Или, с. Баканас, 2014, (семена) r. Ili floodplain, s. Bakanas, 2014, (seeds)

388 3-8, 10-12 Пойма реки Или, ущелье Кербулак, 2014,-

2015(побеги, семена) r. Ili floodplain, Kerbu- lak gorge, 2014, (shoots, seeds)

424-492

9 АО «Лесной питомник», п. Актогай. 2015, (побеги) “Forest Nursery” JSC, Almaty region, Aktogai s. 2015, (shoots)

1410

13-19 Пойма р. Узын, ущ. Узын Каргалы, 2016, (семена) Floodplain of the r. Uzyn, Uzyn Kar- galy g., 2016, (seeds)

1990-2009

B. integerrima

1-22 Пойма реки Зеравшан, Заравшанский заповедник, 2014 (семена) r. Zeravshan floodplain, Zaravshan Reserve, 2014 (seeds)

831-853

23-27 Туркестанская область, Толебийский район, Сайрам-Угамский Национальный парк (СУНП), ущелье Каскасу, 2015 (семена) Turkestan region, Tolebi district, Sairam-Ugam National Park (SUNP), Kaskasu gorge, 2015 (seeds)

1426-1434

Колориметрическим методом с применением реактива Фолина-Чокалтеу, где в качестве стандарта использовали галловую кислоту определяли содержание фенолов в экстракте, для чего получали экстракты из плодов барбариса: плоды помещали в колбу и добавляли равный объем метанола, закрывали фольгой и оставляли при комнатной температуре на 1-3 дня. Для расчета массы сухого экстракта метанол выпаривали на роторном испарителе. Для анализа 5 мг экстракта растворяли в 1 мл метанола. Приготовили разные концентрации галловой кислоты (1; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2; 0,1; 0 мг/мл) в метаноле. Для реакции использовали 50 мкл образца + 3,9 мл бидист воды + 250 мкл Фолина-Чокалтеу, смесь перемешивали на вортексе и выдерживали в темноте 1-8 мин. Добавляли 750 мкл 20% Na₂CO₃ и инкубировали 2 часа при 25єС. Измерение оптической плотности проводили на спектрофотометре Shimadzu UV-1700 относительно воды при 760 нм. Для определения общего содержания флавоноидов в плодах барбариса смешивали 50 мкл экстракта растворенного в абсолютном этаноле, 50 мкл раствора AlCl₃ и 1,15 мл абсолютного этанола. Полученную смесь инкубировали при 25^◦С в течение 40 мин в темноте, в качестве стандарта использовали кверцетин. Оптическую плотность измеряли относительно этанола на спектрофотометре Shimadzu UV-1700 при 415 нм [16-17].

Для определения моносахаридов была проведена бумажная хроматография (бумага марки Filtrak № 11) с использованием системы: н-бутанол: уксусная кислота: H₂O (4: 1: 5,1) и н- бутанол: пиридин (Py): H₂O (6: 4: 3,2). Так как эта система моносахаридов не выявила, то был проведен гидролиз 2% раствором серной кислоты, нейтрализованной BaCO₃. Полученный раствор упарили и провели бумажную хроматографию (бумага марки Filtrak № 11) твердой системы с использованием растворителей: н-бутанол: уксусная кислота: H₂O (4: 1: 5,1)

24

(11)

А – семена в пакетиках из ламинированной фольги; Б – морозильная камера Sovitalprodmash CB107-S ШН - 0.7, температурный режим: (-18)-(-20)^◦С; В – криобокс с криопробирками,

заполненными семенами барбариса; Г – погружение держателей с криобоксами в Дьюар с жидким азотом при температуре -196^◦С

Рисунок 1–Банк долгосрочного хранения семян барбариса

и н-бутанол: Py: H₂O (6: 4: 3,2). Для улучшения качества результатов на бумажную хроматографию распыляли анилин фталат.

Результаты обсуждения. В результате работ по введению в культуру in vitro и микроклональному размножению B. iliensis и B. integerrima создана коллекция in vitro растений, состоящая из 33 образцов [18-20] (рисунок 2 А). Полученная коллекция in vitro заложена на среднесрочное хранение при температуре 4^◦С, освещенность 10 µмолм⁻²с⁻¹, фотопериод 16/8 час (рисунок 2 Б). Оптимальная продолжительность хладохранения составляет 12 месяцев.

Полученная коллекция in vitro также послужила основой для создания криобанка апикальных меристем барбариса при температуре -196^◦С. Методика PVS2 витрификации для барбариса основана на методике, оптимизированной для яблони и отличается небольшими модификациями [13, 21]. Процент регенерации меристем после криоконсервации составляет – 60-80%.

Для создания криобанка использовали также семена 17 форм барбариса цельнокрайнего и 11 форм барбариса илийского, которые заложили на долгосрочное хранение при температуре -20^◦С. Способность семян к прорастанию после хранения в течение 2 лет в среднем составляет 86,7%. Процент прорастания семян барбариса илийского после 2 летнего хранения в среднем составляет – 81,6%, это практически соответствует проценту прорастания свежесобранных семян – 83,1% (рисунок 3) [18]. Процент прорастания семян барбариса цельнокрайнего после 2 летнего хранения в среднем составляет – 91,8%, тогда как процент прорастания свежесобранных семян – 68,3% (рисунок 4). В результате чего можно сделать заключение, что хранение при пониженной температуре (-20^◦С) положительно сказывается на прорастание семян B. integerrima.

(12)

А – в светокультуральной комнате, температурный режим +24±1^◦С, освещенность 40 µмолм⁻²с⁻¹, фотопериод 16/8 час; Б – в холодильнике, температурный режим 4^◦С, освещенность 10 µмолм⁻²с⁻¹, фотопериод 16/8 час, продолжительность среднесрочного

хранения 12 месяцев

Рисунок 2–Коллекция барбарисаin vitro

a, b – значения, которые различаются достоверно между собой при <0,05

Рисунок 3 – Способность прорастания семян B. iliensis после хранения в течение 2 лет при температуре -20^◦С (опыт); прорастание свежесобранных семян (контроль)

26

(13)

a, b – значения, которые различаются достоверно между собой при p <0,05

Рисунок 4 – Способность прорастания семян B. integerrima после хранения в течение 2 лет при температуре -20^◦С (опыт); прорастание свежесобранных семян (контроль)

Семена 22 форм барбариса цельнокрайнего и 7 форм барбариса илийского, были заложены и на долгосрочное хранение в криогенный банк при температуре -196^◦С. Всхожесть семян после размораживания колеблется в пределах 80-100%. Процент прорастания семян барбариса илийского после 2 летнего хранения в среднем составляет – 86,4%, что несколько выше процента прорастания свежесобранных семян – 83,1% (рисунок 5) [18]. Процент прорастания семян барбариса цельнокрайнего после 2 летнего хранения в среднем составляет – 90,7%, что значительно выше процент прорастания свежесобранных семян – 70,3% (рисунок 6). В итоге хранение при сверхнизкой температуре -196^◦С увеличивает процент прорастания семян изученных видов барбариса.

Рисунок 5 – Способность прорастания семян B. iliensis после хранения в течение 2 лет при температуре -196^◦С (опыт); прорастание свежесобранных семян (контроль)

(14)

Рисунок 6 – Способность прорастания семян B. integerrima после хранения в течение 2 лет при температуре -196^◦С (опыт); прорастание свежесобранных семян (контроль)

Для исследования качественного и количественного состава готовили экстракты из 11 образцов барбариса. Компонентный состав плодов указан в таблицах (Таблица 2, 3), где ВУ – время удержания на газовом хроматографе.

Таблица 2–Компонентный состав плодовBerberis iliensis

Компоненты ВУ Содержание компонентов, % Класс Форма

2

Форма 3

Форма 4

Форма 9

хим-ких компонентов

1 2 3 4 5 6 7

Гексадекановая кислота

17,535 1,42 6,61 3,12 Жирные

кислоты цис-9-октадеценовая

кислота

18,559 1,10 1,29

Фталевая кислота 22,338 0,13 0,12 Октадекановая

кислота

22,627 0,08 1,70 1,20

Тетрадекановая кислота

23,626 0,07 0,03

Угольная кислота 24,120 1,15 Гексакозановая

кислота

25,036 0,20 0,14

Октакозановая кислота

26,562 0,48 0,56

Глицидилолеат 21,747 0,18 0,11 Эфиры

Е-11 (13 Метил) тетрадецен-1-ол ацетат

22,942 0,36 жирных

кислот Гептакозилацетат 24,120 1,37 0,65

Тетракозил

гептофлуоробутират

25,545 0,24 0,18

Триаконтилацетат 26,664 0,41 0,57

Эйкозан 20,283 0,36 9,70 0,38 Алканы,

Октадекан 21,899 0,46 Алкены 7

Гептадекан 21,899 0,49

Продолжение таблицы на следующей странице

28

(15)

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5 6 7

Пентакозан 21,899 0,61 0,42

1-Нонадецен 23,411 3,96

Окись этилена 24,400 0,18 0,28 0,80

Нонакозан 24,826 12,22 11,12 10,08

Тетракозан 24,832 1,20 4,01

Генэйкозан 24,838 2,07

Гептакоз-1-ен 25,131 0,24 0,18

Нонакоз-1-ен 25,589 0,16

Циклотетракозан 23,420 5,41 2,18 Ароматичкие

Циклогексан 27,237 0,62 углеводороды

Циклооктакозан 28,255 0,56

3,4-Дигидроксифе- нилэтиленгликоль

18,839 0,28 Альдегиды

Октадеценовый альдегид

21,747 0,25 1,28

1,30-Триконтанедиол 27,606 0,24 0,76 Жирные

спирты

γ-Ситостерол 28,789 0,32 Тритерпеноиды

β-Ситостерол 28,796 0,64

3 (2H) - фуранон 22,663 1,12 Кетоны

Нонакозан-10-он 26,187 2,90 0,98 0,49 0,50 Фенол, 2,2’-метилен-

бис [6- (1,1-диметилэ- тил) -4-метил-

21,377 0,06 Разное

Сквален 24,380 0,18 0,22 0,08

2-метил-1,4- нафтохинон Филлохинон

26,275 1,84 5,04

Пиридин-3- карбоксимидамид

27,224 1,29 1,08

Таблица 3–Компонентный состав плодовBerberis integerrima

Компоненты ВУ Содержание компонентов, % Класс

хим-ких компо- нентов Фор-

ма 9

Фор- ма 11

Фор- ма 13

Фор- ма 16

Фор- ма 20

Фор- ма 23

Фор- ма 25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Циклогек- санкарбокси- ловая кислота

20,124 0,18 Жирные

кислоты 9,12,15-окта-

декатрие- новая кислота

21,791 0,13

Фталевая кислота

22,338 0,23 0,13 0,21

Эйкозановая кислота

24,005 2,00

(16)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Гидрокси- метановая кислота

24,120 0,11 0,06

2-хлорпро- пионовая кислота

25,824 1,05

Глицидилолеат 21,747 0,23 Эфиры

Бис (2-

этилгексил) фталат

22,338 0,77 0,23 0,16 жирных

кислот

Е-11 (13

Метил) тет- радецен-1-ол ацетат

22,942 0,32

Гептакозила- цетат

24,120 0,45

2-октадецил- пропан-1,3- диол

24,387 0,27

Триаконтила- цетат

26,664 0,67 0,41

Гексакозан 20,277 0,19 Алканы

Эйкозан 20,283 0,28 0,10 0,30 0,36 0,37

Октадекан 21,899 0,24 1,07 0,51 0,11 7,06

Гептадекан 21,899 1,20

Пентакозан 24,119 2,90 1,40 3-метилдотри-

аконтан

24,120 2,14

Oxirane 24,400 0,14 0,49

Нонакозан 24,826 12,99 10,15 5,65

Тетракозан 24,832 14,03 0,99 0,37 8,29 0,20 0,70 Гептакозан 24,838 9,51

Генэйкозан 24,838 2,28 0,26 0,26 Тетрапента-

контан

25,023 1,23

Триаконтан 25,500 1,73 1,04

Z-14- Нонакозан

26,664 1,20 1,37 1,26 0,63 1,26 2-метилтриа-

контан

32,454 1,93

1,1-

Эйкозадиен

19,999 0,39 0,39 0,52 0,41 Алкены

5-Додецин 21,899 0,24 Алка-

1-Гексакозен 23,305 0,49 диены

1-Тетракозен 23,401 4,15 Алкины

1-Нонадецен 23,411 3,92 3,33 4,21

1-Докозен 24,202 0,19 6,84 Гептакоз-1-ен 25,131 1,09

13-метил-Z- 14-нонакозен

25,538 0,17

9-Трикозен 25,545 1,24 0,34 1,90

30

(17)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Нонакоз-1-ен 25,589 0,64

Циклооктако- зан

28,255 1,38 0,80 Арома-

тичес- кие углево- дороды

Циклогексан 27,237 0,36

Докозаналь 22,936 0,17 Альде-

Тетракозаналь 22,943 0,20 0,22 0,23 гиды

Пентадеканаль 24,393 0,88 0,60

Октакозаналь 25,825 0,50 0,71 0,44 0,98

Октакозанол 21,855 0,12 Разное

Сквален 24,380 3,19 0,77

Нонакозан-10- он

26,187 0,49 0,87 0,49 0,29 0,32 0,17 2,68 2-метил-1,4-

нафтохинон Филлохинон

26,275 0,02

28-Нор-17-α 27,040 0,31 Пиридин-3-

карбоксими- дамид

27,224 0,05

γ-Ситостерол 28,789 1,45 0,65 0,99

Во всех образцах барбариса обнаружены жирные кислоты, эфиры жирных кислот, алканы, алкены, алкадиены, ароматические углеводороды, жирные спирты, тритерпеноиды, кетоны, силиконы, витамины. В таких образцах, как: B. iliensis формы 3, 4, 9;B. integerrima формы 11 и 23 обнаружен каротиноид сквален. УB. integerrimaформы 11 обнаружен также углеводород и пиридин-3-карбоксимидамид, который был также установлен в образцах барбариса илийского 3 и 4 формы. Витамин К (2-метил-1,4-нафтохинон Филлохинон) обнаружен у форм 2 и 9 барбариса илийского и у 16 формы барбариса цельнокрайнего. Тритерпеноид γ-ситостерол обнаружен у обоих видов (0,65-1,45) в барбарисе цельнокрайнем и (0,32) в барбарисе илийском формы 2.

Было выявлено, что компонентный состав плодов двух изученных видов барбариса различается по альдегидам (Таблица 2-3). Если в образцах B. iliensis идентифицированы такие альдегиды как 3,4-дигидроксифенилэтиленгликоль (0,28) и октадеценовый альдегид (0,25-1,28), то в образцах B. integerrima класс химических компонентов представлен другими альдегидами (октакозаналь – 0,44-0,98, тетракозаналь – 0,20-0,23, пентадеканаль – 0,60-0,88 и докозаналь – 0,17). Также 1,30-триконтанедиол (B. iliensis формы 3 и 9 – 0,24-0,76) и октакозанол (B. integerrima форма 9 – 0,12) являются единственными представителями жирных спиртов.

Общее содержание фенолов и флавоноидов в экстрактах плодов B. iliensis (формы 1, 2, 3) и B. integerrima (формы 7, 18, 20) определяли колориметрическими методами с использованием реактива Фолина-Чокалтеу и AlCl₃ (Таблица 4). Наивысшее содержание фенолов и флавоноидов обнаружено в экстрактах плодов форм 1 и 2 барбариса илийского, наименьшее содержание – у форм 7 и 18 барбариса цельнокрайнего. Содержание фенолов и флавоноидов в плодах барбариса илийского варьировало в пределах 0,055-0,152 и 0,013-0,045, что в 4-5,5 раз превышает его содержение плодахB. integerrima.

Результаты выражены как среднее значение трехкратной величины стандартного отклонения (±).

Концентрация образцов - 1 мг/мл.

(18)

Таблица 4– Общее содержание фенолов и флавоноидов в экстрактах плодов Berberis iliensis и B.

Integerrima

Вид Форма Общее содержание фенолов (стандарт – галловая кислота)

Общее содержание флавоноидов (стандарт – кверцетин)

B. iliensis 1 0,123 ±0,003 0,045 ±0,002 2 0,152 ±0,004 0,035 ±0,002 3 0,055 ±0,001 0,013 ±0,000 B. integerrima 7 0,029 ±0,002 0,009 ±0,000 18 0,031 ±0,001 0,010 ±0,000 20 0,040 ±0,002 0,011 ±0,000

В образцах обнаружены также свободные моносахариды: глюкоза – 4,6%, галактоза – 0,5%, ксилоза – 0,6% арабиноза – 0,9% и неизвестные компоненты с различным ВУ и процентным содержанием. Анализируя полученные результаты можно сделать вывод, что в плодах барбариса обнаружен широкий спектр органических веществ, который и обуславливает в конечном итоге активность плодов самого растения. В изученной нами литературе такне приводятся данные об аналогичных химических компонентах в плодах различных видов барбариса, в том числе и в барбарисе цельнокрайнем. Различия можно отметить лишь по содержанию и количеству некоторых компонентов, так, например, нами не были выявлены витамины С и Е [22-23].

В последние время природные фенольные соединения привлекают всеобщее внимание исследователей и как объект химического изучения, и в качестве перспективных веществ для получения биологически активных препаратов и лекарственных средств. В научной литературе приводятся данные о том, что в основном действие фенольных веществ влияет на активность барбариса. Изучение фенольных соединений исследователями в разных странах показало, что эти вещества обладают разносторонним действием на организмы животных и человека, например, обладают антиаллергическими, антиканцерогенными, противовирусными и противовоспалительными свойствами, снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний и уменьшают смертность от рака.

Кроме того, обнаруженный амид-пиридин-3-карбоксимидамид является, экстрагентом некоторых радиоактивных металлов и также, как и фенолы влияет на антиоксидантную активность [24]. Витамин К необходим для синтеза белков, обеспечивающих достаточный уровень свёртывания крови, играет значительную роль в обмене веществ в костях и в соединительной ткани, а также в работе почек, участвует в усвоении кальция и в обеспечении взаимодействия кальция и витамина D. Каротиноид сквален является промежуточным соединением в биологическом синтезе стероидов, в том числе и холестерина, к тому же он участвует в обмене веществ. Известно, что многие каротиноиды, в том числе и сквален выполняют функции антиоксидантов в организме человека.

В результате проведенной работы создан банк при пониженных температурах генетического материала двух видов барбариса, изучен их компонентный состав. Полученные данные послужат ценной информацией для различных биологических исследований, а также основой для получения новых фармацевтических препаратов широкого спектра действия.

Выводы.

1. В результате проведенных работ получена коллекцияin vitro растений Berberis iliensis и Berberis integerrima, состоящая из 33 образцов, которая помещена на среднесрочное хранение (хладохранение) при температуре 4^◦С, освещенность 10 µмолм⁻²с⁻¹, фотопериод 16/8 час.

Оптимальная продолжительность хладохранения составляет 12 месяцев.

2. Создан криобанк апикальных меристем барбариса при температуре -196^◦С.

Криоконсервация проведена методом PVS2 витрификации модифицированной для барбариса, процент регенерации меристем после криоконсервации составляет 60-80%.

3. Создан криобанк семян при температурах: -20^◦С (17 форм барбариса цельнокрайнего и 11 форм форм барбариса илийского), всхожесть семян после размораживания в среднем

32

(19)

составляет 86,7% и -196^◦С (22 форм барбариса цельнокрайнего и 7 форм барбариса илийского). Всхожесть семян после размораживания колеблется в пределах 80-100%.

Выявлено положительное влияние низкой и сверхнизкой температур на всхожесть семян после хранения в течение 2 лет.

4. Изучен компонентный состав 11 образцов барбариса. Во всех образцах барбариса обнаружены жирные кислоты, эфиры жирных кислот, алканы, алкены, алкадиены, ароматические углеводороды, жирные спирты, тритерпеноиды, кетоны, силиконы, витамины.

В некоторых образцах обнаружен каротиноид сквален, углеводород 28-Нор-17-α, амид пиридин-3-карбоксиамид и витамины К, К₁, К₂.

5. Колориметрическими методами определены общее содержание фенолов и флавоноидов в экстрактах плодов 6 образцов барбариса: B. iliensisформы 1, 2, 3 иB. integerrimaформы 7, 18, 20. Было установлено, чтоB. iliensis, особенно формы 1 и 2, отличается высоким содержанием фенолов и флавоноидов по сравнению сB. integerrima.

Благодарность. Работа выполнена в рамках проекта 1783/ГФ4 «Разработка технологии криогенного сохранения гермоплазмы ценных видов и форм барбариса – источника биологически активных веществ» по бюджетной программе: 217 «Развитие науки», подпрограмме 102 «Грантовое финансирование научных исследований».

Список литературы

1 Mokhber-Dezfuli N., Saeidnia S., Gohari A.R., Kurepaz-Mahmoodabadi M. Phytochemistry and Pharmacology of Berberis Species // Pharmacogn. Rev. - 2014. - Vol. 8(15). - P. 8-15. DOI: 10.4103/0973-7847.125517

2 Hosseinzadeh H., Ramezani M., Shafaei H., Taghiabadi E. Anticonvulsant effect of Berberis integerrima L. root extracts in mice // Journal Acupunct. Meridian Stud. - 2013. - Vol. (1). - P. 12-7. PMID:23433050, DOI:

10.1016/j.jams.2012.07.018.

3 Флора Казахстана. Т. III. - Алма-Ата, Изд-во АН КазССР. - 1960 - 55 с.

4 Байтенов М.С. Флора Казахстана. Родовой комплекс флоры. Т. 2. - Алматы, "Ғылым". - 2001. - С. 59.

5 Мухитдинов Н.М., Аметов А.А., Абидкулова К.Т., Ыдырыс А. Некоторые фитоценотические особенности популяций Berberis iliensis M. Pop // Вестник Иссык-Кульского университета. - 2010. - № 27. - С. 233-237.

6 Красная книга Казахстана. - Т. 2(1). Растения. Издание 2, исправленное и дополненное. - Астана, 2014. - 452 с.

7 Reed B. M. The basics of in vitro storage and cryopreservation // National Clonal Germplasm Repository, Corvallis, O.R. USA. - 2002. - Р. 34-46. DOI: 10.17660/ActaHortic.2002.596.66.

8 Seeds for Our Future. The U.S. National Plant Germplasm System // United States Department of Agriculture, Agricultural Research Serv. - 1996. - 20 p.

9 Srivastava S., Srivastava M., Misra A., Pandey G., Rawat A. A review on biological and chemical diversity in Berberis (Berberidaceae) // EXCLI Journal. - 2015. - Vol. 14. - P. 247-267. PMID: 26535033 PMCID: PMC4614447 DOI: 10.17179/excli2014-399

10 Fatehi M., Saleh T.M., Fatehi-Hassanabad Z., Farrokhfal K., Jafarzadeh М., Davodi М. A pharmacological study on Berberis vulgaris fruit extract // Journal of Ethnopharmacology. - 2005. - Vol. 102, N. 1. - P. 46-52. PMID:

15993555 DOI: 10.1016/j.jep.2005.05.019

11 Lynch P.T., Benson E.E., Harding K. Climate change: the role of ex situ and cryo-conservation in the future security of economically important, vegetatively propagated plants // J. Horticultural Science & Biotechnology. - 2007. - Vol. 82, N. 2. - P. 157-160. DOI: 10.1080/14620316.2007.11512213.

12 Engelmann F. Use of biotechnologies for the conservation of plant biodiversity // In Vitro Cellular & Developmental Biology. - 2011. - Vol. 47, N. 1, - P. 5-16. DOI: 10.1007/s11627-010-9327-2.

13 Romadanova N., Kushnarenko S., Karasholakova L. Development of a common PVS2 vitrification method for cryopreservation of several fruit // In Vitro Cellular & Developmental Biology. - 2017. - Vol. 53(4). - Р. 382-393.

DOI:10.1007/s11627-017-9849-y.

14 Лакин Г.Ф. Биометрия: Учебное пособие для биол. спец. вузов / 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1990. - 352 с.

15 SYSTAT (2007) SYSTAT 12.0, SYSTAT Software, Inc, San Jose, CA, pp. Statistics software.

16 Singleton V.L., Orthofer R., Lamuela-Ravento?s R.M. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidantsby means of Folin-Ciocalteu reagent. In Methods in Enzymology Packer L.E. // Academic Press:

San Diego, CA. - 1999. - Vol. 299. - P. 152-178. http://dx.doi.org/10.1016/S0076-6879(99)99017-1

17 Kosar M., Goger F., Baser, K.H.C. In vitro antioxidant properties and phenolic composition of Salvia halophila hedge from Turkey // Food Chemistry. - 2011. - Vol. 129. - P. 374-379. DOI: 10.1055/s-0031-1282693

18 Ромаданова Н.В., Мишустина С.А., Карашолакова Л.Н., Аралбаева М.М., Кабулова Ф.Д., Абидкулова К.Т., Кушнаренко С.В. Введение в культуру in vitro дикорастущих видов Berberis флоры Казахстана