WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 40 | 41 || 43 | 44 |   ...   | 58 |

[Conti et al., 2010]. Очищенные или синтезированные соединения - компоненты растительных экскретов - можно применять как незагрязняющие окружающую среду инсектициды (кониин) или феромоны (кадинен и копаен),. Перспективны для этих целей и экскреты многих видов орхидных, содержащих феромоны самок плодовых мушек рода Dacus, например для отлова и уничтожения самцов, чтобы регулировать размножение и численность насекомых [Flath, Ohinata, 1982; Lewis et al.,1988]. Летучие выделения ароидного растения спатифиллюма пятнистого Spathiphyllum cannaefolium включают, например, в качестве подобных аттрактантов бензил ацетат, метилэвгенол и др. соединения [Lewis et al.,1988]. В качестве нематоцидов и инсектицидов возможно использовать полиацетиленовые производные, в частности тиофены -терциенил и его аналоги [Gommers and Ваkkег, 1988; Wat et al., 1981; Arnason et al.,1981; 1989]. -Пинен также является частым компонентом защиты от насекомых в растительных выделениях [Everaerts et al., 1990].

Для сбора устойчивых к паразитам растений анализируется состав выделений растений. В ряде случаев количество нематоцида -мирцена рассматривается как показатель на устойчивость к нематодной инвазии [lshikawa et al., 1987]. Чувствительные виды сосен, включая Pinus sylvestris, cодержат больше всего этого терпена, а самые устойчивые виды (P.strobus, P.palustris) - только следы. Выявлено, что род Ginkgo весьма устойчив к бактериям, вирусам, грибам, насекомым, благодаря альдегиду 2-гексеналю [Major, 1967].

Перспективным является применение аллелопатически активных веществ как природных гербицидов [Duke et al., 2000; Masias et al., 2001]. Синтез подобных веществ или их аналогов, возможно, окажется полезным в борьбе с засоренностью полей.

Некоторые химические вещества, перспективные в этом отношении, приведены в табл.51.

Такие гербициды будут весьма эффективны для подавления сорной растительности, но они не будут загрязнять окружающую среду, потому что быстро разлагаются в почве или метаболизируются растениями. В то же время для угнетения сорняков предлагается высевать широко распространенные растения с высоким аллелопатическим потенциалом, такие, как, например, Polygonum orientale L, особенно эффективные в условиях Индии [Datta, Ghatterjce, 1980]. Ставится вопрос и о выведении селекционерами активных в алделопатическом отношении сортов культурных растений и толерантных [Klein, Miller, 1980].

7.6.3. Использование в медицине Первое сообщение о том, что раненые высшие растения убивают находящиеся от них на расстоянии микро- и макроорганизмы, было сделано Б. П. Токиным в 1928. ]. В результате этого открытия получило объяснение лечебное действие выделений лука Allium сера, чеснока Allium sativum, хрена Armoracia lapathifolia, черемухи Padus racemosa и других растений, которое было зафиксировано многими поколениями врачей и естествоиспытателей в лечебниках и травниках. Б. П. Токину принадлежит термин «фитонциды», который он дал для обозначения растительных выделений антимикробного действия. Основанное Б. П. Токиным направление исследований получило интенсивное развитие. Фитонцидная активность выявлена у 1365 видов растений многих систематических групп [Schildknecht von,. Rauch, 1961 Айзенман и др., 1984], что послужило основой для получения из них высокоэффективных препаратов. Например, усилиями сотрудников Института микробиологии АН УССР им. Заболотного получены препараты из зверобоя продырявленного Hypericum perforatum: иманин, новоиманин и др.

Конкретные результаты испытания лечебного действия фитонцидов обобщены в трудах Всесоюзных конференций по фитонцидам и монографии Б. Е. Айзенман с сотр. [Айзенман и др., 1984]. Фитонциды успешно используются для лечения ангин, гриппа, туберкулеза, грибковых, кишечных и стафилококковых инфекций [Вичканова, 1981; Айзенман и др., 1984]. Предложены комплексные методы фитонцидотерапии сложных хронических заболеваний легких. С.А.Вичканова [1981] составила список семейств растений, перспективных для поиска новых антимикробных препаратов природного происхождения.

Анализ этих данных показывает, что направленное изучение следует вести на растениях семейств Nymphaeaceae, Salicaceae, Betulaceae, Asclepiadaceae, Myrtaceae, Polygonaceae, поскольку именно у них наибольшее число видов обладает биологической активностью. В санитарно-оздоровительных мероприятиях больших городов растения с фитонцидной активностью можно широко использовать для дезинфекции окружающего воздуха, а в курортных городах, например в Ялте, и в лечебных целях, поскольку многие древесные растения выделяют в атмосферу огромное количество летучих веществ с выраженными антимикробными свойствами, влияющими на жизненно важные функции нашего организма. В интересах профилактической медицины назрела необходимость использовать и декоративные растения с фитонцидными свойствами. Для просвещения и широкого круга пользователей создан специальный сайт в Интернете: http://phytonzid.ru.

Под редакцией A.M. Гродзинского опубликован ряд книг, посвященных растительным экскретам как факторам гигиенической организации окружающей среди [Иванченко и др.,1989; Макарчук и др., 1990]. В них описан механизм оптимизации здоровья, основанный на реакции летучих экскретов с молекулами загрязнителей воздуха, которые в результате этого осаждаются и удаляются из зоны обитания. Кроме того, антимикробные эффекты многих посадок растений на открытом воздухе и закрытых помещениях также способствуют оздоровлению среды. Аэротерапия в рабочих комнатах, так называемый “фитодизайн”, входит в санитарную программу многих предприятий.



Фитонциды вызывают увеличение числа ионов в воздухе, и этот вторичный фактор оздоровления среды повышает иммунитет человека. Однако "фитодизайнеры" должны учитывать возможные аллергические реакции, на сочетание различных фитоэкскретов [Макарчук и др., 1990]. Протекторное действие летучих метаболитов растений на организм животных и человека связан не только с их антимикробным действием.

Высокой противолучевой активностью обладает этилен, пропилен, ацетилен и аллен в концентрациях 3-4 ммоль/л воздуха. Эти соединения обладают высокой реакционной способностью и могут принимать на себя окисляющее действие свободных радикалов, образующихся при радиолизе воды.

Большое внимание уделяют фармакологи анализу морфологической и анатомической структуре секреторных клеток растений - направлению, описываемому, как ботаническая медицина [Microscopic characterization of botanical medicines. Eds Upton et al., 2011]. Секреторные клетки лекарственных растений обогащены фармакологически ценными соединениями, и их состояние определяет ценность сырья или степень его готовности [Carr et al., 1970; Balandrin et al., 1985; Ebadi, 2002]. Кроме того, секреторные продукты ряда растений могут содержать некоторые антитела, что важно для поддержания иммунитета животного организма [Wycoff, 2005]. Для фармакологии также важно развитие биотехнологии для получения лекарственных препаратов на основе вторичных метаболитов растений в культуре ткани [Носов, 1999; 2008; Потемкина и др., 2004].

Важную роль в медицине является индикация аллергенов или токсичных в растительных выделениях. Например, пыльца аллергенных растений выделяет не только белки-аллергены, но и гистамин, активный фактор аллергической реакции [Garcia et al., 1996; Cirkovich et al., 1999]. Определение химических компонентов пищевых компонентов подвергнутых стрессу, например масляных желез масличных растений, имеет также важное значение для безопасности питания [Anderson et al., 1999]. Ядовитые выделения ряда растений также особо значимы для профилактической медицины [Frohne and Pfnder, 2005].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Компоненты растительных выделений могут оказывать существенное влияние на биологические процессы растительных и животных клеток. При этом решающее значение имеет их количество и химический состав. Газообразные прижизненные выделения экскретируются в очень малых количествах, и их действие может проявляться лишь как сигнальное или информационное. Если в выделениях содержатся токсические вещества, то может иметь место антимикробный эффект даже при малых количествах действующего вещества.

Более заметным биологическим действием обладают водорастворимые компоненты смывов растений, которые содержат не только аттрактанты и репелленты, но и соединения, которые при попадании в почву или на другое растение могут оказывать стимулирующее или ингибирующее действие на физиологические процессы. Несмотря на эти единичные факты, прижизненные выделения растения вряд ли оказывают решающее влияние на фитоценоз в малых концентрациях. Исключение составляет процесс оплодотворения растений, в котором выделения пыльцы или пестика, а также выделительных структур чашечки и венчика цветка могут оказывать заметные изменения в скорости прорастания пыльцы и влиять на ее жизнеспособность в целом.

Более заметно действие стрессовых метаболитов, которые выделяются в гораздо большем количестве, набор их более разнообразен и содержит немало ядовитых соединений. Среди них идентифицированы как общие для всех растений соединения— углеводороды, альдегиды, спирты и др., так и специфические для отдельных видов и (или) родов растений — синильная кислота, цикутотоксин, капсаицин и т. д.

Основной мишенью действия фитоэкскретов, по-видимому, являются мембраны клеток. Взаимодействуя с комплексами белков и липидов, из которых состоят мембраны, компоненты растительных выделений могут вызывать изменения проницаемости клеток для ионов и активности мембраносвязанных ферментов. Как следствие этих событий, наступают изменения в энергетических и метаболических процессах. При продолжительном воздействии могут наблюдаться стимуляция или ингибирование роста, обусловленные влиянием на деление или элонгацию клеток, а также деструктивные изменения.

Несмотря на увеличение исследований по данной проблеме за последние двадцать лет, в целом следует отметить недостаточное число данных по всем аспектам механизмов действия растительных выделений на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.

Биологические эффекты растительных экскретов имеют чрезвычайно важное практическое значение. Их результаты могут использоваться в практической медицине, фармакологии, озеленении, сельском хозяйстве, лесоводстве, различных областях химической промышленности. Еще очень многие растения и их потенциально активные вторичные метаболиты, экскретируемые во внутреннюю и внешнюю среду, остаются не изученными. Экскреторной функции растения должно уделяться больше внимания со стороны биохимиков и физиологов растений, так как их ждут новые полезные открытия.

Пути и основные направления будущей работы намечены в данной главе.

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ Секреторная функция свойственна всем живым организмам. На уровне клетки выделение продуктов метаболизма вызывается необходимостью удаления соединений, не являющихся нужными в данный момент для функционирования цитоплазмы.





В отличие от подвижных животных растения как прикрепленные к субстрату организмы обладают большей химической защитой в виде огромного разнообразия экскретируемых веществ, главным образом, вторичных метаболитов. Это способствует адаптации к окружающей их “живой“ среде – жизни среди других организмов в биоценозе. Современное состояние вопроса о выделении метаболитов растениями характеризуется стремлением познать химическую природу экскретирумых соединений и тонкие механизмы их действия. Эти знания необходимы для правильной оценки роли этих веществ в жизнедеятельности самого организма и формирования окружающей его среды.

Все клетки растения способны выделять в окружающую среду продукты метаболизма. Выделение веществ или происходит в результате нормальной секреторной деятельности организма, или является следствием воздействия стрессовых факторов.

Первый тип выделительной функции представляет собой обычное физиологическое явление. У многих растений в процессе эволюции выработались специализированные секреторные системы внутритканевой и внешней секреции, позволяющие наиболее эффективно экскретировать продукты вторичного обмена. Второй тип выделительной деятельности возникает в экстремальных условиях и отличается от первого наличием в выделениях «стрессовых», т. е. несвойственных обычному набору выделяемых веществ и часто отсутствием специализированных выделительных структур.

Нормальная секреторная функция, свойственная любой растительной клетке, обусловлена необходимостью удаления из цитоплазмы и накопления в вакуоли продуктов вторичного обмена как веществ запаса или просто избыточных, так и «защитных» метаболитов, токсичных для патогенов или травоядных животных. Кроме того, в результате секреции из клетки выводятся наружу токсичные метаболиты или продукты специализированных секреторных клеток, выполняющих разнообразные функции.

Внутриклеточная секреция является не только обычной и необходимой функцией в жизнедеятельности каждой растительной клетки, но и исходным этапом секреторной деятельности многоклеточного растительного организма с участием специализированных систем.

Секреторная система растений может быть представлена в виде схемы на Рис. 106.

На ней показано место внутриклеточной секреции в общей секреторной системе растения.

На субклеточном уровне продукция любого секрета есть результат метаболических процессов, происходящих в мембранах пластид, митохондрий, аппарате Гольджи и других органеллах. Компоненты выделений — это продукты первичного или вторичного метаболизма. В специализированных секреторных структурах часто преобладают продукты вторичного обмена: альдегиды, терпеноиды, флавоноиды и др. Многие из них образуются в ответвлениях основных метаболических путей: шикиматном (флавоноиды, фенолы, алкалоиды), мевалонатном (терпены) и др.

Внутриклеточная секреция в основном осуществляется в вакуоль и в свободное пространство клетки. С выделением веществ в свободное пространство клетки связаны Рис.106. Секреторная система растений формирование конституционных частей клетки (оболочка и ее инкрустация) или (и) подготовка продуктов обмена к эвакуации в окружающую среду или межклеточные пространства многоклеточного организма. Секреция в вакуоль имеет другое назначение. В вакуоли откладываются соединения, которые являются запасными веществами и могут включаться в метаболизм клетки или вторичные вещества, которые таким путем исключаются из активно метаболизирующей части клетки. У неспециализированных клеток секреторные процессы выражены слабее, чем у специализированных секреторных клеток.

В растениях имеются особые клетки (идиобласты), секреторные процессы в которых являются основными, и это – самые примитивные секреторные образования, ближе всего относящихся к неспециализированным паренхимным клеткам. В многоклеточном растительном организме, кроме идиобластов, имеются сложные специализированные органы выделения, состоящие из совокупности клеток. По происхождению и расположению такие секреторные структуры могут быть разделены 1. на внутренние (которые локализованы внутри растения и секретируют вещества во внутриклеточные или межклеточные пространства - см. Главу 2) и на 2. внешние, что располагаются на поверхности растения и экскретируют секрет во внешнюю среду (см. Главу 3).

Выделение секретируемых веществ имеет разное значение. В некоторых случаях эти функции очевидны — выделение нектара для насекомоопыляемых растений, ловчая слизь и пищеварительные соки в железках насекомоядных растений. Выделения солевых железок и гидатод имеют приспособительное значение как способ освобождения от избытка солей и воды. О роли выделяемых вторичных соединений известно значительно меньше. Полагают, что им принадлежит важная роль во взаимоотношениях растений и животных. Вторичные экзометаболиты могут выполнять роль аттрактантов или обонятельных и вкусовых репеллентов. Выделения, обладающие бактериостатическим или бактерицидным действием, играют роль в иммунитете растений и оздоравливают среду вокруг растения. Названные аспекты, конечно, не исчерпывают всего значения секреторной функции для растений. Выяснение этих вопросов — задачи будущих исследований.

Pages:     | 1 |   ...   | 40 | 41 || 43 | 44 |   ...   | 58 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.