73856-1 (Сравнительный анализ внутрипопуляционной изменчивости люцерны посевной и козлятника восточного), страница 2

Рис .2. Внутрипопуляционная изменчивость люцерны по содержанию сапонинов. А -1996 год, Б -1997 год. Остальные обозначения как на рис. 1

Рис.3. Внутрипопуляционная изменчивость люцерны и козлятника по содержанию танинов. А-1996 год, Б -1999 год.

Л А---- дикорастущая популяция козлятника.

Остальные обозначения как на рис. 1

Для популяции д-6 на кривой распределения сапонинов за 1997 год не наблюдали «сдвига максимума» значений содержания сапонинов по сравнению с 1996 годом (рис.2). Увеличение содержания сапонинов в целом у этой популяции в 1997 году произошло из-за резкого (в 40 раз) увеличения содержания этих веществ у отдельных растений. В 1997 году были найдены растения (3,6%), у которых эти вещества накапливались в количестве более 1% на сухой вес. Мы обратили особое внимание на эту группу растений. Оказалось, что в 1996 году они не только не входили в число растений с наибольшим содержанием сапонинов, но большинство из них содержали эти вещества в минимальном количестве. Те же растения, которые в 1996 году содержали максимальные концентрации сапонинов на следующий год оказались низко- или среднесапониновыми.

В популяциях д-2 и д-6 люцерны были выделены растения, у которых содержание сапонинов не изменялось по годам (или изменялось не более, чем на 5 %). У популяции д-2 эта группа составила 18,5% растений, у д-6 - 31,6% соответственно. В эти группы у д-2 вошли растения с содержанием сапонинов (в пересчете на сырой вес) от 63 до 112 мг/ЮОг, а у д-6 от 95мг./100г до 175 мг/ЮОг. Подавляющее большинство таких растений у д-2 содержали от 80 до ЮОмг/ЮОг сапонинов, а у д-6 от ПО до 140 мг/ЮОг, что соответствует количествам близким к средним значениям этого признака для каждой из популяции. В изученных нами образцах козлятника сапонины либо отсутствовали, либо присутствовали в количестве ниже 5мг/100 г в пересчете на сырой вес.

Фенольные соединения. В зеленой массе люцерны и козлятника были обнаружены фенольные соединения, относящиеся к разным классам. Ранее в люцерне были найдены два флавонола и пять флавонов, среди которых был трицин, вызывающий релаксацию гладкой мускулатуры у свиней (13, 14). Есть сведения о том, что в люцерне присутствуют бензойные и коричные кислоты (13,15). Другие авторы либо не находили эти фенолкислоты у люцерны или считали, что они содержатся лишь в следовых количествах (16).

В изученных образцах люцерны нами также были в очень небольших количествах обнаружены от двух до пяти индивидуальных флавонолов и флавонов (17). Эти вещества мы определяли суммарно. В сорте д-2 в 1996 году в среднем накапливалось 87,5 мг/100 г этих соединений на сырой вес, а в сорте д-6 еще меньше - 25,1 мг/ЮОг соответственно. Уровень токсичности для животных для этих веществ значительно выше (13). Фенолкислоты нами либо не были обнаружены, либо содержались у некоторых образцов люцерны лишь в следовых количествах (хлорогеновая кислота).

В люцерне были обнаружены также высокополимерные (молекулярная масса от 500 до 3000) фенольные соединения или танины (1,13,16,18). Танины могут связывать белки, уменьшая тем самым переваримость растительных продуктов питания.

Фенольные соединения могут легко окисляться, и продукты их окисления могут соединяться с аминокислотами белков, особенно с лизином и метионином. Тем самым может снижаться качество кормов (1).

В изученных популяциях люцерны нами были найдены танины, которые являются олигомерными и полимерными формами флаванов (катехинов). Однако содержание этих веществ было не очень высоким (17).

В 1996 году в популяции д-2 танинов оказалось в среднем лишь 16,5 мг/100г,ав д-6 немногим больше - 28,6 мг/ ЮОг (рис. 3). Поскольку в 1996 году сорта люцерны д-2 и д-6 содержали незначительные количества вышеперечисленных фенольных соединений - значительно ниже возможных токсичных концентраций, их изучение продолжено не было.

Фенольные соединения козлятника были представлены, в основном фенолкарбоновыми кислотами (хлорогеновой, феруловой, пара-кумаровой). По общему содержанию, а также по размаху внутрипопуляционной изменчивости вышеперечисленных групп фенольных соединений и танинов козлятник существенно превосходил люцерну. Причем размах изменчивости по данным признакам был значительно больше у дикорастущей популяции по сравнению с сортовой (рис. 3).

В 1999 году содержание фенолкарбоновых кислот и флавонолов у отдельных растений сорта "Надежда" колебалось в пределах от 31 до 428 мг на 100 г сырого веса, танинов от 23 до 82 мг/100г, а у дикорастущей популяции от 67 до 834 мг/100г и от 74 до 259 мг/100 г, соответственно.

По литературным данным известно что в люцерне и козлятнике обнаружены также изофлавоны (формононетин, биоханин А, дайдзеин и генистеин) и бензокумарины, в частности, куместрол (1,13,19). Для фенольных соединений этого класса показана высокая эстрогенная активность. В больших количествах (более 0,5% на сухой вес) эти вещества могут вызывать бесплодие, абортивность и мастит крупного рогатого скота и овец (1, 13). В небольших количествах, они напротив, способствуют нормальному функционированию органов размножения, увеличивают мясную и молочную продуктивность (20).

В образцах люцерны нами также были обнаружены изофлавоны (80% из которых приходилось на долю формононетина) и небольшие количества куместрола. В 1996 году у популяции д-2 обнаружено в среднем 40,4 мг/ 100 г эстрогенов в пересчете на сырой вес или 170 мг/100 г в пересчете на сухой вес. В популяции д-6 в этом же году содержалось эстрогенов - 42,0 мг/100 г и 188 мг/100 г соответственно. Таким образом, изученные популяции люцерны оказались в целом низкоэстрогеновыми. Тем не менее размах внутрипопуляционной изменчивости по содержанию эстрогенных веществ в 1996 году был очень большим, особенно у популяции д-2 (7,6% растений содержали более 0,5% этих веществ в пересчете на сырой вес).

В 1997 году содержание изофлавонов в среднем у популяций люцерны существенно не изменилось. В этом году мы не обнаружили растений с очень высоким содержанием эстрогенов. Максимальные концентрации этих веществ у растений обеих популяций не превышали 0,34% в пересчете на сухой вес. Мы обратили внимание на содержание эстрогенов у тех растений, у которых оно было или очень высоким, или очень низким в предыдущем году. В популяции д-2 в 1996 году 10% растений содержали менее 20 мг/100 г изофлавонов в пересчете на сырой вес. У популяции д-6 таких растений было 5,8%. Часть этих растений погибли. В популяции д-2 из 11 растений с содержанием менее 20 мг/ ЮОг изофлавонов осталось 6 растений, а у популяции д-6 из 7 растений - только 2. У остальных «низкоэстрогеновых» растений содержание этих соединений повысилось. Такие растения почти без исключения перешли в группы со средним или высоким содержанием эстрогенов.

Среди погибших растений популяции д-6 также была значительна доля таких особей, у которых содержание эстрогенных изофлавонов была относительно велико. Из 15 растений с содержанием выше 60 мг/100 г в пересчете на сырой вес погибли 9. Наименьшее количество погибших растений имели содержание эстрогенов близкое к среднему у популяции, т.е. в диапазоне концентраций от 30 до 50 мг/100 г. Так у популяции д-2 погибло всего 8,7% таких растений, а у популяции д-6 лишь 5%.

В козлятнике ранее также были найдены изофлавоны и куместрол (17, 21). Нами было обнаружено, что по содержанию этих веществ козлятник не существенно отличался от люцерны, но превосходил последнюю по уровню внутрипопуляционной изменчивости. Причем, диапазон изменчивости по содержанию эстрогенных веществ у дикорастущей популяции был больше, чем у сортовой.

Пенообразование. Пенообразование рассматривается многими исследователями в качестве важного фактора, обуславливающего возникновение тимпании (9). Тимпания или вспучивание является серьезным заболеванием пищеварительной системы животных. У большинства изученных нами растений люцерны пенообразование оказалось выше, чем у контрольных образцов лядвенца, (от 1,1 до 4,5 раз). Большей способностью к пенообразованию отличалась популяция д-6. В 1996 году в среднем ее показатель пенообразования составил 2,51, а в 1997 году еще выше - 2,82. Увеличилось также число растений с показателем пенообразования выше 4 (с 2,7% до 6%). У популяции д-2 в 1996 году был гораздо меньший показатель пенообразования, в среднем -1,84. Причем, почти 10% растений этой популяции имели показатель пенообразования близкий к 1, то есть почти такой же, как и у не вызывающего тимпанию лядвенца. В 1997 году способность к пенообразованию у этого образца значительно выросла (в среднем до 2,75). Практически исчезли растения с показателем около 1. Способность к пенообразованию у таких растений значительно возросла и они перешли в группы со средним и высоким значением этого признака

Показано, что тимпания обусловлена попаданием в рубец пенящихся агентов. Это, прежде всего, сапонины и некоторые фракции растворимых белков (1,9). Некоторые исследователи считают, что эффективными «антитимпанийными» агентами являются танины, осаждающие белки в рубце животных. (9).

Анализ наших данных выявил высокий уровень корреляционных зависимостей между показателем пенообразования и содержанием сапонинов: в 1996 году - +0,81 у сорта д-2 и +0,76 у сорта д-6, в 1997 году - +0,77 у сорта д-2 и +0,53 у сорта д-6. Несколько меньшая связь была обнаружена между пенообразованием и содержанием белка: в 1996 -+0,47 у сорта д-2 и +0,20 у сорта д-6, в 1997 году - +0,53 у сорта д-2 и +0,46 у сорта д-6. В целом уровень корреляционных зависимостей был более высоким у сорта д-2 по сравнению с сортом д-6. При этом, в 1996 году он был более высоким по сравнению с 1997 годом. Нами не было выявлено какой либо существенной связи между показателем пенообразования и содержанием танинов. В 1996 году у сорта д-2 обнаружена небольшая отрицательная корреляция между показателем пенообразования и содержанием изофлавонов (-0,29), а у сорта д-6 между показателем пенообразования и суммой флавонов и флавонолов (-0,22). Была показана также отрицательная корреляция между показателем пенообразования и содержанием сухих веществ (-0,40).

Как показано выше, в козлятнике сапонины обнаружены не были. Однако, показатель пенообразования у этой культуры был выше, чем у не вызывающего тимпанию лядвенца. Так в 1996 году у сортовой популяции козлятниа "Надежда" показатель пенообразования равнялся 1,94, что оказалось даже выше, чем у люцерны д-2. В 1997 и особенно в 1999 году показатель пенообразования у козлятника снизился до 1,73 и 1,49 соответственно. У дикорастущей популяции козлятника этот показатель, а также диапазон его изменчивости был выше чем у сорта "Надежда".Каких либо корреляционных зависимостей между пенообразованием и определяемыми нами биохимическими показателями обнаружено не было.

Обсуждение результатов. Наши исследования показали высокую внутрипопуляционную изменчивость изученных образцов люцерны и козлятника по изученным биохимическим признакам качества. Внутри каждой популяции были выделены растения, в которых содержание тех или иных изучаемых веществ в несколько раз отличалось от их среднего значения у популяции. Наибольший диапазон внутрипопуляционной изменчивости был отмечен по содержанию вторичных метаболитов, к которым в большинстве своем относятся антипитательные вещества. Так в 1997 году у популяции люцерны д-6 среднее значение содержания сапонинов было невысоким, но у некоторых растений оно достигало критических концентраций. Подобную картину мы наблюдали и при анализе внутрипопуляционной изменчивости эстрогенных веществ популяции люцерны д-2 и козлятника «Надежда» в 1996 году, а также танинов и фенолкарбоновых кислот у дикорастущей популяции козлятника в 1999 году.

Изменение погодных условий не одинаково влияло на уровень внутрипопуляционной изменчивости разных биохимических признаков. Так, в 1997 у всех изученных популяций диапазон изменчивости по содержанию белка и сапонинов увеличился, а по накоплению эстрогенов уменьшился.

Анализ изученных популяций показал, что в каждой популяции люцерны можно выделить растения существенно различающиеся своей реакцией на изменение погодных условий. В тоже время, в каждой популяции была группа растений, в которой содержание исследуемого признака не менялось или менялось незначительно. Такая группа растений, выделенная по содержанию белка, была более многочисленной у популяции д-2, а по накоплению сапонинов, изофлавонов и показателю пенообразования - у д-6. Все эти растения содержали изучаемые соединения в количествах близких к средним их значениям по популяции. Если кривую распределения сапонинов, белка, изофлавонов и показателя пенообразования построить только по этим образцам, то она получится почти симметричной формы с вершиной в области средних значений этих признаков по каждой из рассматриваемых популяций (рис. 1В). Таким образом, на кривой распределения для каждой популяции можно выделить своеобразную "зону стабильности" по разным биохимическим признакам, внутри которой содержатся растения, у которых проявление этих признаков практически не меняется по годам. В тоже время, следует отметить, что не все растения, содержащие биохимические показатели, близкие к средним входят в состав "зоны стабильности".