Anatomical and morphological characteristics of the authenticity of  Astragalus zingeri  Korsh. herb

Uliana A. Matvienko; Матвиенко У. А.; Daniil S. Isaev; Исаев Д. С.; Elvira A. Denikaeva; Деникаева Э. А.; Daria A. Savinova; Савинова Д. А.; Natalya A. Durnova; Дурнова Н. А.; Mikhail A. Berezutskii; Березуцкий М. А.

doi:10.55531/2072-2354.2022.22.2.62-66

Anatomical and morphological characteristics of the authenticity of Astragalus zingeri Korsh. herb

Authors: Matvienko U.A.¹, Isaev D.S.¹, Denikaeva E.A.¹, Savinova D.A.¹, Durnova N.A.¹, Berezutskii M.A.¹
Affiliations:
1. Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky
Issue: Vol 22, No 2 (2022)
Pages: 62-66
Section: PHARMACEUTICAL CHEMISTRY, PHARMACOGNOSY
URL: https://aspvestnik.ru/2410-3764/article/view/103974
DOI: https://doi.org/10.55531/2072-2354.2022.22.2.62-66
ID: 103974

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Aim – to analyse the morphological and anatomical structure of the herb Astragalus zingeri, identifying the diagnostic signs of plant raw material.

Material and methods. The object of the study was plant raw materials – the herb Astragalus zingeri Korsh., harvested in July, 2020, in the Saratov region, Tatishchevsky district, nearby the Kurdyum station, during the mass flowering period. The State Pharmacopoeia XIV standard was used for macro and microscopic analysis.

Results. The macroscopic features of the raw material are: pronounced ribbing of the stem, a small number of pairs of leaflets (4–6) of an unpaired pinnate leaf, as well as the size of the leaf plate, more pronounced trichomes on the bottom-side of the leaf, shortened, capitate, dense racemes with a pale purple corolla and a long flag. The characteristic microdiagnostic distinguishing features include: sinuous walls of leaf epidermal cells with numerous anomocytic stomata; slightly sinuous walls of the cells of the calyx epidermis; trichomes of the outer side of the calyx with T-shaped hairs with characteristic outgrowths of the cuticle.

Conclusion. The revealed macro- and microscopic diagnostic features of the herb Astragalus zingeri make it possible to identify the plant raw material and distinguish it from similar species.

Keywords

Astragalus zingeri Korsh., Fabaceae, anatomical and morphological study, diagnostic features

Full Text

Введение

Род Астрагал (Astragalus L.) семейства бобовые (Fabaceae) является одним из крупнейших родов цветковых растений и насчитывает в своем составе около 3270 видов [1], обитающих главным образом в безлесных ландшафтах – степях и пустынях Северного полушария Земли. Во флоре Нижнего Поволжья произрастает 52 вида.

Представители рода Астрагал (Astragalus L.) содержат различные группы биологически активных соединений (БАС), такие как сапонины, флавоноиды, полисахариды, кумарины, органические кислоты и аминокислоты [2]. Наиболее изученными видами в плане биологической активности являются астрагал шерстистоцветковый (Astragalus dasyanthus L.) и астрагал перепончатый (Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge). Настои травы и корней астрагала шерстистоцветкового применяют в качестве антигипертензивного, диуретического и седативного средства, а также при заболеваниях сердечно-сосудистой системы и органов пищеварения [3–4]. Сухой экстракт астрагала перепончатого обладает выраженными иммуномодулирующими, анксиолитическими, антиоксидантными, общеукрепляющими и тонизирующими свойствами [5].

Выявлена различная биологическая активность не только комплекса биологически активных соединений, но и отдельных компонентов, выделенных из растений рода Astragalus L. [5], на основе БАС некоторых видов астрагала созданы фармацевтические препараты [6].

В связи с большим видовым разнообразием рода Astragalus L. точное определение видов может представлять значительные трудности. Особенно сложной проблемой становится идентификация видов, если необходим анализ измельченного сырья. По этой причине является актуальным выявление морфолого-анатомических признаков как для видов рода Астрагал, уже используемых в медицине, так и морфологически сходных с ними видов, которые могут выступать в качестве примесей.

Астрагал Цингера (Astragalus zingeri Korsh., Fabaceae, Magnoliophyta) – полукустарничек 15–50 см высотой с развитыми стеблями, несущими сжатые кисти белых (реже с сиреневым флагом) цветков [7]. Для науки впервые был описан в 1890 году С. И. Коржинским с территории Среднего Поволжья [8], произрастает только на востоке европейской части Российской Федерации в Самарской, Саратовской, Волгоградской, Ульяновской областях, Республике Татарстан и Чу-вашской Республике [7]. Встречается на известняковых и меловых обнажениях, степных склонах, иногда в борах или на песках надлуговых террас [8].

Астрагал Цингера (Astragalus zingeri Korsh.) имеет внешнее морфологическое сходство с астрагалом изменчивым и астрагалом эспарцетным, которые произрастают в сходных экологических условиях. Для травы астрагала изменчивого и астрагала эспарцетного имеются данные морфолого-анатомических исследований [9–10], а для травы астрагала Цингера морфолого-анатомический анализ ранее не проводился.

Цель исследования

Проведение морфолого-анатомического анализа травы астрагала Цингера (Astragalus zingeri Korsh.) и выявление диагностических признаков растительного сырья.

Материал и методы

Объектом исследования являлось растительное сырье – трава астрагала Цингера (Astragalus zingeri Korsh.), заготовленное в июле 2020 года в Саратовской области, в Татищевском районе, в окрестностях станции Курдюм в период массового цветения. Определение вида проведено по ключу, приведенному в монографии «Флора европейской части СССР. Т.6» [11].

При проведении макроскопического анализа руководствовались действующей нормативной документацией – ГФ ХIV ОФС.1.5.1.0002.15 «Травы» [12]. Подготовленную к анализу траву помещали на стеклянную пластинку, тщательно расправляя стебель, листья, цветки, и рассматривали невооруженным глазом, с помощью лупы (10×) и стереомикроскопа (8×, 16×, 24× и др.)

Приготовление микропрепаратов, микроскопию и их анализ проводили по общепринятой фармакопейной методике – ГФ XIV ОФС.1.5.3.0003.15 «Техника микроскопического и микрохимического исследования лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов» [12]. Приготовленные микропрепараты рассматривали с помощью микроскопа марки ZEISS Plan-Apochromat (Германия) с увеличениями 10×4, 10×10, 10×40, 10×100. Фотографировали с помощью цифровой камеры Levenhuk M1400 PLUS. Полученные микрофотографии редактировали в программе Photoscape 3.7.

Результаты и обсуждение

Макроскопическое описание

Изучаемое сырье – трава астрагала Цингера – состоит из одревесневающих облиственных стеблей с цветками, цельных листьев и отдельных цветков. Стебли ребристые, покрыты многочисленными прижатыми волосками, 15–30 см в длину и 0,1–0,3 см в толщину с округлым мелкобороздчатым сечением. Непарно-перистосложные листья 4,5–9,0 см в длину состоят из 4–6 пар листочков, имеют свободные ланцетовидные опушенные прилистники около 0,2 см длиной. Отдельные листочки сложного листа располагаются на коротких черешках, их форма линейно-ланцетная, верхушка острая, основание клиновидное, длина 0,7–0,9 см, ширина 0,2–0,5 см, листочки опушены с обеих сторон прижатыми волосками, расположенными рассеянно.

Листочки сложного листа астрагала Цингера (рисунок 1) покрыты Т-образными волосками, причем опушение на нижней стороне листа (рисунок 1а) по сравнению с верхней (рисунок 1b) более выражено.

Рисунок 1. Опушение листа астрагала Цингера: a – фрагмент нижней стороны листа; b – фрагмент верхней стороны листа. Обозначения: 1 – Т-образные волоски.

Figure 1. Leaf trichomes of Astragalus zingeri: a – fragment of the lower side of the leaf; b – fragment of the upper side of the leaf. Designations: 1 – Т-shaped trichomes.

Жилкование листочков перисто-сетчатое, некоторые жилки не до конца соединяются с остальными, имея крючкообразную форму. Цветки собраны в кисти. Цветоносы опушены прижатыми волосками, длиной до 20 см, в 1,5 раза длиннее, чем листья. Кисти головчатые, густые, 2,0–5,0 см длиной. Прицветники ланцетно-линейной формы 0,1–0,2 см длиной. Чашечка трубчато-колокольчатого типа, имеет длину около 0,9–1,1 см, густоопушенная волосками, которые отстают от чашечки. Венчик бледно-фиолетовый мотылькового типа. Флаг венчика около 2,0–2,3 см в длину. Крылья венчика примерно такие же по размеру, как и флаг, лодочка немного короче крыльев. Тычинок 10.

Микроскопическое описание

В поперечном сечении стебель астрагала Цингера имеет пучковый тип строения. В центре стебля имеется полость за счет разрыва основной паренхимы. Над пучками расположены тяжи колленхимы, образующие ребра (рисунок 2).

Рисунок 2. Поперечный срез стебля аcтрагала Цингера: а – общий план строения стебля (10х10); b – проводящий пучок (10х40). Обозначения: 1 – эпидермис, 2 – первичная кора, 3 – Т-образный волосок, 4 – основная паренхима, 5 – ксилема, 6 – флоэма, 7 – колленхима, 8 – полость в центре стебля.

Figure 2. Cross section of a stem of Astragalus zingeri: а – gene-ral structure of the stem (10х10); b – conductive beam (10х40). Designations: 1 – epidermis, 2 – primary bark, 3 – Т-shaped trichome, 4 – parenchyma, 5 – xylem, 6 – phloem, 7 – collenchyma, 8 – cavity in the middle of the stem.

Эпидермис стебля (рисунок 3) между ребрами представлен различной формы клетками, располагающимися беспорядочно; над ребрами – сильно вытянутыми, прямоугольной формы со скошенными стенками клетками, располагающимися ровными рядами (рисунок 3а). По всей поверхности стебля расположены простые равноплечие или слабонеравноплечие волоски Т-образной формы (рисунок 3b) на одноклеточной ножке с выростами кутикулы округлой или немного оттянутой формы (рисунок 3c).

Рисунок 3. Фрагмент эпидермиса стебля аcтрагала Цингера: а – над ребром (сверху), между ребрами (снизу) (10х40); b – волоски стебля (10х10); с – волосок с выростами на кутикуле (10х40). Обозначения: 1 – вытянутые клетки эпидермиса над ребрами, 2 – устьице, 3 – равноплечий Т-образный волосок, 4 – клетки эпидермиса между ребрами различной формы, 5 – основание волоска, 6 – выросты кутикулы волоска, 7 – слабонеравноплечий Т-образный волосок.

Figure 3. Fragment of leaf epidermis of Astragalus zingeri: а – above the rib (top), between the ribs (bottom) (10х40); b – trichomes of the stem (10х10); с – trichome with cuticle outgrowths (10х40). De-signations: 1 – elongated epidermal cells above the rib, 2 – stomata, 3 – equal-armed Т-shaped trichome, 4 – epidermal cells between the ribs of various shapes, 5 – base of the trichome, 6 – cuticle outgrowths, 7 – slightly unequal-armed T-shaped trichome.

Клетки нижнего и верхнего эпидермиса листа имеют сильноизвилистые контуры. На обеих сторонах листа имеются многочисленные устьица аномоцитного типа, окруженные 3 или 4 клетками эпидермиса (рисунок 4).

Рисунок 4. Строение эпидермиса листа аcтрагала Цингера (10х40): a – фрагмент нижнего эпидермиса листа; b – фрагмент верхнего эпидермиса листа. Обозначения: 1 – место прикрепления волоска, 2 – клетки эпидермиса с сильноизвилистыми стенками, 3 – устьица.

Figure 4. Fragment of leaf epidermis of Astragalus zingeri: (10x40): а – fragment of lower epidermis; b – fragment of upper epidermis. Designations: 1 – the place of attachment of the trichome, 2 – highly sinuous-walled epidermal cells, 3 – stomata.

По всей поверхности листьев, как и на стебле, по краю и вдоль жилок находятся толстостенные простые равноплечие волоски Т-образной формы с выростами кутикулы округлой или немного оттянутой формы (рисунок 5). Сверху они представляют собой вершину, окруженную ареолами (рисунок 5а).

Рисунок 5. Фрагмент нижнего эпидермиса листа аcтрагала Цингера: a – выросты кутикулы волоска (10х40); b – Т-образные волоски по краю листовой пластинки (10х10). Обозначения: 1 – выросты кутикулы волоска, 2 – слабонеравноплечий Т-образный волосок, 3 – равноплечие Т-образные волоски.

Figure 5. Fragment of lower epidermis of leaf of Astragalus zingeri: а – cuticle outgrowths (10x40); b – T-shaped trichomes above the edge of the leaf plate (10x10). Designations: 1 – cuticle outgrowths, 2 – slightly unequal-armed T-shaped trichome, 3 – equal-armed T-shaped trichomes.

С наружной и внутренней сторон чашечки эпидермис представлен слабоизвилистыми, редко прямостенными клетками. По всей поверхности чашечки расположены Т-образные волоски, с менее выраженными округлыми выростами кутикулы (рисунок 6). У основания чашечки встречаются преимущественно короткие равноплечие волоски (рисунок 6а). В средней части чашечки волоски удлиняются и становятся неравноплечими и резконеравноплечими, встречаются также равноплечие волоски в меньшем количестве (рисунок 6b). В верхней части и на зубцах чашечки короткое плечо Т-образного волоска практически полностью или полностью редуцируется, и Т-образные волоски становятся похожими на простые волоски (рисунки 6с, d).

Рисунок 6. Эпидермис чашечки аcтрагала Цингера: а – у основания (10х10); b – в средней части (10х10); c – в верхней части (10х40); d – Т-образный волосок на зубце чашечки (10х40). Обозначения: 1 – равноплечие волоски, 2 – резконеравноплечие волоски, 3 – слабонеравноплечие волоски, 4 – Т-образный волосок с почти редуцированным плечом, 5 – основание волоска, 6 – длинное плечо, 7 – одноплечие волоски.

Figure 6. Calyx epidermis of Astragalus zingeri: а – on the bottom (10х10); b – in the middle (10х10); с – on the top (10х40); d – T-shaped trichome on a calyx barb (10х40). Designations: 1 – equal-armed Т-shaped trichomes, 2 – strongly unequal-armed T-shaped trichomes, 3 – slightly unequal-armed T-shaped trichomes, 4 – T-shaped trichome with almost reduced shoulder, 5 – base of the trichome, 6 – long arm of trichome, 7 – one-armed trichomes.

Форма клеток эпидермиса лепестков с наружной и внутренней сторон изменяется от вытянутых прямоугольных у основания до округлых или овальных в верхней части (рисунок 7). У основания и в середине лепестка клетки ориентированы вдоль его оси. Проводящие пучки дважды или трижды разветвляются у верхушки.

Рисунок 7. Эпидермис венчика аcтрагала Цингера (10х10): а – у основания; b – в верхней части. Обозначения: 1– извилистостенные клетки, 2 – вытянутые прямостенные клетки.

Figure 7. Epidermis of corolla of Astragalus zingeri (10x10): а – on the bottom; b – on the top. Designations: 1 – wavy walled cells, 2 – elongated straight-walled cells.

Таким образом, к общим характерным особенностям травы астрагала Цингера можно отнести Т-образные волоски с округлыми выростами кутикулы, покрывающими стебель, лист и чашечку. Форма и длина волосков, расположенных на чашечке, непостоянна. У основания преимущественно встречаются равноплечие короткие волоски; к верхней части возрастает доля неравноплечих и резконеравноплечих волосков, а длина волосков увеличивается. Около зубцов чашечки и на самих зубцах короткое плечо некоторых резконеравноплечих волосков редуцируется, и волоски становятся похожими на простые.

Среди макроскопических особенностей травы астрагала Цингера по сравнению с травой астрагала эспарцетного [10] и астрагала изменчивого [9] можно отметить следующие: более выраженная ребристость стебля; непарно-перистосложные листья состоят из меньшего числа пар листочков (4–6), листочки короче (0,7–0,9 см) и более широкие (0,2–0,5 см); опушенность нижней стороны листа сильнее по сравнению с верхней; укороченные, головчатые, густые кисти 2–5 см длиной, бледно-фиолетовый венчик с более длинным флагом (2,0–2,3 см).

Среди микроскопических диагностических признаков травы астрагала Цингера по сравнению с травой астрагала изменчивого и астрагала эспарцетного можно выделить только незначительные отличия: сильноизвилистые клетки верхнего и нижнего эпидермиса листьев (у астрагала изменчивого клетки верхнего и нижнего эпидермиса имеют слабоизвилистые контуры, у астрагала эспарцетного клетки верхнего эпидермиса слабоизвилистые, а нижнего – сильноизвилистые); эпидермис наружной и внутренней сторон чашечки представлен слабоизвилистыми, редко прямостенными клетками (у астрагала изменчивого и астрагала эспарцетного клетки наружной и внутренней сторон эпидермиса чашечки представлены прямостенными клетками); опушение только на наружной стороне чашечки, так же как у астрагала изменчивого (у астрагала эспарцетного отмечаются Т-образные волоски на внутренней стороне чашечки).

Заключение

В результате проведенного исследования были выявлены макро- и микроскопические диагностические признаки травы астрагала Цингера, позволяющие идентифицировать сырье и отличить его от сходных видов. Макроскопическими особенностями сырья выступают выраженная ребристость стебля, небольшое число пар листочков (4–6) непарно-перистосложного листа, а также размеры листовой пластины, более выраженное опушение с нижней стороны листа, укороченные, головчатые, густые кисти с бледно-фиолетовым венчиком и длинным флагом. Наиболее характерными микродиагностическими отличительными признаками являются извилистые контуры клеток эпидермиса листа с многочисленными устьицами аномоцитного типа; слабоизвилистые контуры клеток эпидермиса чашечки; опушение наружной стороны чашечки Т-образными волосками с характерными выростами кутикулы.

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.