УДК: 543.422.3:615.322.073 Колдаев В.М., научный сотрудник Горно-Таежная станция ДВО РАН, Россия СООТНОШЕНИЕ МАКСИМУМОВ В АБСОРБЦИОННЫХ СПЕКТРАХ ИЗВЛЕЧЕНИЙ ИЗ ЗЕЛЕНЫХ ЛИСТЬЕВ Ключевые слова: зеленый лист, хлорофилл, пигмент, экстракт, спектрофотометрия Процессы фотосинтеза осуществляются преимущественно с помощью хлорофиллов, но в утилизации энергии света участвуют также пигменты не хлорофилловой природы каротины, ксантофиллы и др. [1, 3]. Для обобщенной характеристики фотосинтетического аппарата зеленых листьев представляют интерес соотношения поглощения энергии света, как хлорофиллами, так и другими пигментами, что можно определить методами абсорбционная оптическая спектрофотометрии. Целью работы являлось проведение спектрофотометрического анализа спиртовых экстрактов из зеленых листьев и определение на его основе относительной поглощательной способности хлорофиллов и других хромофоров, что имеет практическое значение, например, при оценке растительных ресурсов. В эксперименте использовали листья растений во время цветения из сем. Буковых (Fagaceae) дуба монгольского (Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.), сем. Гречишных (Polygonaceae) горца почечуйного (Polygonum persicaria L.), сем. Жимолостных (Caprifoliaceae) жимолости съедобной (Lonicera dulis Turcz.) и жимолости Маака (Lonicera maackii (Rupr) Maxim.), сем. Камнеломковых (Saxifragaceae) бадана тихоокеанского (Bergenia pacifica Kom.), сем. Крыжовниковых (Grossulariaceae) смородины красной (Ribes rubrum L.) сорта «Ранняя сладкая» и смородины черной (Ribes nigrum L.) сорта «Чемпион Приморья», сем. Лютиковых (Ranunculaceae) калужницы болотной (Caltha polustris L.), купальницы Ледебура (Trollius ledebourii Rchb.), сем. Молочайных (Euphorbiaceae) клещевины обыкновенной (Ricinus communis L.), сем. Подорожниковых (Plantaginaceae) подорожника азиатского (Plantago asiatica L.), сем. Розоцветных (Rosaceae) боярышкика даурского (Crataegus dahurica Koehne, Schneid), гравилата городского (Geum urbanum L.), репешка обыкновенного (Agrimonia eupatoria L.), сем. Сложноцветных (Compositae) топинамбура (Helianthus tuberosus L.), сем. Тыквенных (Cucurbitaceae) тыквы обыкновенной (Cucurbita pepo L.) сорта «Перетянутая», сем. Яснотковых (Lamiaceae) пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.), всего 18 видов растений из 12 семейств. Материал рандомизировали двойной слепой пробой с использованием набора случайных чисел. Из каждого отобранного листа вырезали в средней трети два квадрата по 1 кв. см симметрично центральной осевой жилки. Шесть вырезанных из разных листьев квадратов немедленно растирали в ступке с кварцевым песком с добавлением углекислого магния и 10 мл 95% этилового спирта, затем фильтровали во флаконы темного стекла. Все манипуляции выполняли в затененном помещении. Абсорбционные оптические спектры (АОС) регистрировали на цифровом спектрофотометре UV-2501PC (Shimadzu, Япония), и обрабатывали по описанной ранее авторской методике [2]. Оценку соотношения поглощения пигментов производили по коэффициенту K = D(664)/D(НВМ), где D(664) – оптическая плотность на аналитической длине волны 664 нм (характерная спектральная линия поглощения хлорофилла в этаноле[3]), D(НВМ) – оптическая плотность на длине волны наиболее высокого максимума (НВМ) абсорбционного спектра исследуемого листа. Как показали результаты исследований, спектры поглощения экстрактов из листьев зеленых растений представляют собой сложные кривые, включающие от 6 до 8 максимумов разной высоты в ультрафиолетовом (УФ) и видимом оптических 213
диапазонах. Зарегистрированные параметры максимумов спектров поглощения экстрактов из зеленых листьев в видимой части оптического диапазона и минимумов в зеленой области согласуются с литературными данными [4].
Рис. Спектры поглощения спиртовых извлечений из листьев жимолости Максимовича (1), подорожника азиатского (2) и калужницы болотной (3). A, B, C – зоны для наиболее высоких максимумом. Наиболее высокие максимумы спектров экстрактов из листьев разных растений группируются на различных участках УФ и сине-зеленой области. По длинам волн НВМ полученные спектры можно подразделить на несколько типов. Спектры первого типа имеют НВМ в средневолновой 250 – 300 нм (зона А), а спектры второго типа – в длинноволновой 320 – 360 нм (зона B) УФ области. Третья группа представлен спектрами с НВМ в видимом синем диапазоне 410 – 450 нм (зона C). Среди исследованных спектров к первой группе относится 33%, ко второй и третьей группам 39% и 28% соответственно (см. табл.). Характерным представителем первой группы является спектр экстракта из листьев жимолости Максимовича с НВМ на волне 286 нм, второй группы – спектр экстракта из листьев подорожника азиатского, 333 нм и третьей группы – спектр экстракта из листьев калужницы болотной, 435 нм (см. рис.). Как известно, для спектров спиртовых извлечений из зеленых листьев максимум поглощения в области 660 – 665 нм является обобщенным признаком хлорофиллов, а его высота, или оптическая плотность отображает их суммарное поглощение [1]. Наиболее высокие максимумы поглощения в диапазонах, характерных для спектров исследованных групп, показывают соответственно наличие и суммарное поглощение не хлорофилловых пигментов листа. Отношение высот максимумов на аналитической длине волны 664 нм и на длинах волн НВМ, т.е. коэффициент K, дает представление о сравнительной с другими пигментам поглощательной способности хлорофиллов в листе. Судя по полученным данным, коэффициент K для исследованных видов растений принимает индивидуальные значения (см. табл.). Коэффициенты K спектров первой группы имеют низкие значения в, так называемом, репрезентативном интервале от 0,17 до 0,24. Для спектров второй группы коэффициент K попадает в 214
репрезентативный интервал от 0,25 до 0,34, т.е. имеет более высокие значения по сравнению с первой группой. Для спектров третьей группы коэффициент K принимает наиболее высокие значения, превосходящие нижние и верхние границы репрезентативных интервалов для спектров первой и второй групп в 2,16 – 3,18 и 1,88 – 2,67 раза соответственно. Таблица Характеристики спектров поглощения экстрактов из листьев разных растений Диапазон НВМ (нм)
Растение
Длина волны НВМ (нм)
K
282 296 266 286 257 267 333 338 333 333 333 353 330 433 435 434 434 435
0,1872 0,1722 0,1705 0,1787 0,2368 0,2036 0,3409 0,2476 0,3042 0,3139 0,2970 0,3139 0,2899 0,6390 0,5978 0,6043 0,5606 0,5453
Боярышник даурский Гравилат городской 250 − 300 Дуб монгольский Жимолость Маака (A) Клещевина обыкновенная Купальница Ледебура Горец почечуйный Жимолость голубая Одуванчик лекарственный 320 − 360 Подорожник азиатский (B) Пустырник пятилопастный Смородина красная Топинамбур Бадан тихоокеанский Калужница болотная 410 − 450 Репешок обыкновенный (C) Смородина черная Тыква обыкновенная
Репрезентативный интервал K
0,17 − 0,24
0,25 – 0,34
0,54 – 0,64
Таким образом, абсорбционные спектры экстрактов из зеленых листьев классифицируются на три типа по положению НВМ в средневолновом, длинноволновом ультрафиолете и в синей области оптического диапазона. Листья с НВМ спектров в средневолновом УФ имеют низкое, в длинноволновом УФ среднее и в видимой области наибольшее относительное поглощение хлорофиллов по сравнению с другими хромофорами. Отношение оптической плотности на длине волны, соответствующей пику хлорофилла, к оптической плотности на длине волны НВМ в спектрах поглощения экстрактов из листьев, или коэффициент K может служить характеристикой поглощения световой энергии фотосинтетической системы зеленого листа. Для уточнения выявленных тенденций требуется более представительная статистика с использованием родственных растений и с учетом условий их произрастания. Библиография. 1. Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу / В.Ф. Гавриленко, Т.В. Жигалова − М.: «Академия», 2003. − 256 с. 2. Колдаев В.М. Спектры поглощения экстрактов из лекарственных растений Приморья / В.М. Колдаев − М.: Спутник+, 2013. − 128 с. 3. Физиология растений /Под ред. И.П. Ершова – М.: «Академия», 2007. – 640 с. 4. Хелдт Г.-В. Биохимия растений / Г.-В. Хелдт −. М.: БИНОМ, 2011. − 471 с.
215