MICROSCOPIC EXAMINATION OF THE CEPHALARIA GIGANTEA (LEDEB.) BOBROV

Full Text

Цефалярия гигантская [Cephalaria gigantea (Ledeb.) Bobrov] - вид рода Cephalaria (L.) Schrad., представляющий собой крупный многолетник до двух метров в высоту. Встречается в Южной Европе, Западной и Центральной Азии, а также в Северной и Южной Африке. По литературным данным цефалярия гигантская оказывает антимикробное, противогрибковое, антиоксидантное и цитотоксическое действие [1-5].
Анализ научной литературы позволяет говорить о перспективности цефалярии гигантской как источника биологически активных соединений. Так, рядом авторов были выделены из цветков данного растения флавоноидные соединения: лютеолин, кверцетин, цинарозид, кверцимеритрин и гигантозид А; из корней выделены и идентифицированы β-ситостерин, олеаноловая кислота, в гидролизате – олеаноловая кислота и хедерагенин. Изучен также аминокислотный состав цветков данного растения. Установлено, что цветки цефалярии гигантской содержат 4,21% аминокислот, причем восемь из них являются незаменимыми [6]. Однако в настоящий момент надземные органы цефалярии гигантской остаются малоизученными с точки зрения морфологического и анатомо-гистологического строения. Кроме того, отсутствие нормативной документации на траву цефалярии гигантской тормозит процесс разработки и внедрения лекарственных препаратов на основе данного сырья. В современной научной периодической литературе не найдено описания результатов исследований анатомо-гистологического строения надземной части цефалярии гигантской.
Цель исследования – изучение анатомического строения надземной части цефалярии гигантской (Cephalaria gigantea).
Материалы и методы. Объектом исследования являлась трава цефалярии гигантской, собранная на территории ботанического сада Самарского университета в июле-августе 2020 и 2021 гг., в период цветения. Сушка сырья проводилась естественным способом под навесами без доступа прямых солнечных лучей. Непосредственно в анализе сырьё было разделено на морфологические группы: стебли и листья. Соцветия, плоды и цветки в настоящем исследовании не изучались. Исследование осуществлялось с использованием метода световой микроскопии в проходящем и отраженном свете на микроскопах марки «Motic» DM-39C-N9GO-A и DM-1802-Digital Microscopy с кратностью увеличения: х40, х100, х400, х1000. Микротомирование стеблевых частей растения проводили на микротоме марки «Thermo Scientific HM 325 Manual microtome». Толщина срезов микропрепарата составила 35 мкм. Приготовление и окраска микропрепаратов осуществлялась в соответствии с требованиями ОФС.1.5.3.0002.15 ГФ РФ XIV издания [7].
Результаты исследования и их обсуждение.
В виду того, что цефалярия гигантская достаточно крупное растение, её стебли морфологически были разделены по диаметру на группы: «крупные» (10-25 мм), «средние» (6-9 мм) и «мелкие» (до 5 мм). В анализе использовались все три группы стеблей отдельно.
Морфологически стебли ребристые с крупной воздушной полостью в центре, что в дальнейшем нашло отражение в анатомических особенностях их строения.
Анатомически стебель цефалярии гигантской переходного типа строения с крупной воздушной полостью в центре (рис. 1А, 1Б, 1В). По рёбрам стебель армирован уголковой колленхимой, которая может насчитывать до 10 слоёв клеток в толщину (рис. 1Д). Непосредственно под слоем колленхимы в рёбрах хорошо диагностируется эндодерма первичной коры. Она представлена крупными, на поперечном сечении почти прямоугольными, тонкостенным клеткам, в которых изредка виден структурированный протопласт. Клеточные стенки эндодермы пигментированы в желто-бурый цвет, что делает её заметной относительно мало окрашенных тканей (рис. 1Д).
По граням стебля, между рёбер, колленхима не выраженная и насчитывает один слой клеток с однородно утолщенной целлюлозной клеточной стенкой. В области граней стебля локализованы ассимиляционная паренхима первичной коры, выделяющаяся на фоне остальных зелёной пигментацией за счет большого количества хлоропластов в протопластах клеток (рис. 1Г). В паренхиме часто встречаются клетки идиобласты с крупными звёздчатыми друзами (рис. 1Г). Ближе к эндодерме стенки клеток первичной коры сильно извилистые и значительно утолщены.
По рёбрам стебля локализованы крупные открытые коллатеральные проводящие пучки (рис. 1А, 1Б, 1В).
Флоэмная часть коллатеральных пучков представлена мелкими клетками с сильно извилистыми, иногда смятыми клеточными стенками (рис. 1Д). Флоэмные клетки пигментированы зелёно-жёлтым цветом за счет содержимого протопласта, окрашивающегося в розовый цвет при обработке раствором Судана III, что говорит о его липофильной природе.
Ксилема пучков сложена из радиально расположенных сосудистых элементов, перемежающихся с тонкостенными живыми клетками сердцевинных лучей, протопласт которых, как правило, заполнен тёмно-бурым или зелёно-бурым содержимым (рис. 1Е). В области перимедулярной зоны пучка отмечается наличие полостей рексигенного происхождения (рис. 1Ж). При анатомировании стеблей с малым диаметром аналогичные полости либо отсутствуют, либо значительно мельче. Данный факт свидетельствует о том, что полости появляются в процессе роста стебля в толщину.

В центре стебля локализована область сердцевины. Она сложена из округлых на поперечном сечении тонкостенных клеток с мелкими межклетниками. Протопласт клеток сердцевинной паренхимы не диагностируется (рис. 1З).

Непосредственно в центре стебля локализована крупная полость, занимающая до 85% от общего объема стебля в случае крупных стеблей с диаметром от 10 до 25 мм. У мелких стеблей полость небольшая и уступает по размеру проводящему блоку центрального цилиндра. По периферии полости видны группы смятых клеток, «выстилающих» полость изнутри. В структуре выстилающего полость слоя часто встречаются крупные друзы звёздчатой формы плотно замкнутые между толстостенных клеточных стенок спавшихся клеток (рис. 1З).

При рассмотрении с поверхности стебель цефалярии гигантской покрыт эпидермой, сложенной из вытянутых клеток угловатой и веретеновидной формы. Клеточные стенки их заметно утолщены. При фокусировке поверхности хорошо заметна продольно-морщинистая кутикула (рис. 2А).

По эпидерме стебля изредка встречаются железистые волоски с многоклеточной двурядной головкой, насчитывающей, как правило, четыре клетки (рис. 2Г). Железистые волоски слабо пигментированы в светло–коричневый цвет за счет содержимого протопласта головки (рис. 2В, 2Г).

Устьичные аппараты аномоцитного типа встречаются по эпидерме стебля достаточно часто (рис. 2Б).

Околоустьичных клеток, как правило, пять, реже четыре. Они расположены вокруг замыкающих клеток кольцом и при рассмотрении на поперечных и продольных сечениях заметно погружены в глубину стебля (рис. 2Б).

Протопласты эпидермальных клеток слабо структурированы и, как правило, окрашены в желто-зелёный цвет.

Помимо железистых трихом на поверхности стеблей особенной малого диаметра и вблизи узлов локализованы крупные кроющие трихомы. Они простые, одноклеточные. Клетка трихомы крупная до 3-4 мм в длину. У основания клетка трихомы расширена. Клеточные стенки трихомы слабо окрашены в желтый цвет (рис. 3А). Клеточные стенки кроющих трихом равномерные и заметно утолщены. По всей длине покрыты бородавчатой кутикулой (рис. 3Б, 3В).

Место прикрепления хорошо заметно при фокусировке на основание трихомы. Оно представлено воронкообразным расположением толстостенных, сильно пигментированных клеток. Пигментация тёмно-бурая за счет аморфного содержимого их протопластов (рис. 3Г).

 

Листовая пластинка цефалярии гигантской анатомически дорзовентральная. Столбчатый и губчатый мезофиллы примерно в равной доле заполняют среднюю часть листа (рис. 4А, 4Б).

В мезофилле листа, особенно с нижней стороны, в губчатой паренхиме часто встречаются клетки идиобласты с крупными звёздчатыми друзами (рис. 4Б, 4Г).  На листовых пластинках, в особенности по жилкам листа, как с верхней, так и с нижней стороны часто встречаются железистые трихомы, аналогичные по строению описанным ранее для стеблей. При этом трихомы, как правило, расположены в углублениях эпидермы листовой пластинки (рис. 4Б) либо по жилкам (рис. 5Б).

При рассмотрении с поверхности на малых увеличениях хорошо заметна сетчатая иннервация листовой пластинки (рис. 5Д).

Пучки жилок листовой пластинки закрытые коллатеральные, мелкие, сильно пигментированы за счет вторичных метаболитов протопласта флоэмных клеток (рис. 4А, 4В).

Лист, аналогично стеблю, покрыт крупными кроющими одноклеточными волосками (рис. 4Г, 4Д).

При рассмотрении на поперечном и продольном сечении видно, что основание клетки трихомы локализуется в сформированном из группы эпидермальных клеток возвышении. Основание трихомы трапециевидное с сильно утолщенными клеточными стенками и заметными простыми порами подобно склереидам. Описанные трихомы зачастую ломаются в области примыкания к эпидерме (рис. 4Д, 4Е).

При рассмотрении листа с нижней стороны виден эпидермис, который по жилкам представлен узкими, вытянутыми, часто веретеновидными клетками. Клеточные стенки тонкие со слабо заметными простыми порами. При фокусировке на поверхности эпидермы видна продольно-морщинистая кутикула (рис. 5Г, 5Е).

Клетки основной верхней эпидермы паренхимные с волнисто-извилистыми клеточными стенками. В протопластах эпидермальных клеток заметны капли липофильных метаболитов (рис. 5А, 5В).

Устьичные аппараты с нижней стороны листа встречаются часто, они аномоцитного типа. Количество околоустьичных клеток варьирует от трёх до пяти. Околоустьичные клетки не отличаются от основной эпидермы (рис. 5А, 5Б, 5В).

С верхней стороны листа строение эпидермы над жилками аналогично таковому с нижней стороны листовой пластинки (рис. 5Б).

Основной же эпидермис отличается отсутствием волнистой извилистости. Клеточные стенки эпидермальных клеток имеют четковидные утолщения. Форма клеток неправильная угловатая (рис. 5А, 5В). Устьичные аппараты с верхней стороны встречаются реже. Тип устьиц аналогичен.

Выводы.

Таким образом, проведённый анатомический анализ стеблей и листьев цефалярии гигантской позволил изучить особенности строения основных вегетативных органов надземной части. К наиболее значимым особенностям строения можно отнести железистые трихомы с двухрядной головкой; кроющие простые одноклеточные волоски с возвышением и розеткой клеток в основании, а также их бородавчатой кутикулой; погруженность аномоцитных устьичных аппаратов на стеблях относительно эпидермы; амфистоматический тип дорзовентрального листа; волнистая извилистость клеточных стенок эпидермы с нижней стороны листовой пластинки. Полученные данные позволят разработать раздел «Микроскопические признаки» для нового вида лекарственного растительного сырья «Цефалярии гигантской трава».

About the authors

Olga Aleksandrovich Kalashnikova

Самарский государственный медицинский университет

Author for correspondence.
Email: olenka_kalashnikova_00@mail.ru

аспирант

Russian Federation

Vladimir Aleksandrovich Kurkin

Samara State Medical University

Email: v.a.kurkin@samsmu.ru

Head of the Department of Pharmacognosy with Botany and the basics of Phytotherapy, Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor

89, Chapaevskaya St., Samara 444099, Russian Federation

Vitaliy Mirhaylovich Ryzhov

Samara State Medical University

Email: lavr_rvm@mail.ru

доцент кафедры фармакогнозии с ботаникой и основами фитотерапии СамГМУ, кандидат фармацевтических наук

Lubov V. Tarasenko

Samara State Medical University

Email: lub_vl@mail.ru

Assistant of the Department of Pharmacognosy with Botany and the Bases of Phytotherapy

Russian Federation, Samara

Anastasia Alexeyevna Ushkova

Email: ushkova_01@mail.ru

Irina Vasilevna Ruzaeva

Email: sambg@ssu.samara.ru

References

Supplementary files