Исследователи Передовой инженерной школы «Агробиотек» Томского госуниверситета совместно с коллегами из научных организаций Сибири и Дальнего Востока определили 194 химических соединения в составе трех видов трав, широко распространенных на территории России, – рейнутрии, люцерны и периллы. Более 50 соединений выявлены впервые. Во всех исследуемых сортах обнаружены полифенолы, которые активно используются в медицине. Результаты опубликованы в журналах Russian Journal of Plant Physiology (Q3) и «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки».
— На территории России растет огромное количество лекарственных трав, но далеко не по всем из них сделан современный биохимический анализ. Чтобы использовать растения экономически выгодно, расширять базу растений, которые мы можем использовать и увеличивать экологичность и маржинальность производства, нам необходимо перейти к еще более глубокой переработке трав, — говорит исполняющий обязанности директора ПИШ «Агробиотек» ТГУ Кирилл Голохваст.
Группа ученых ПИШ ТГУ, Всероссийского института генетических ресурсов растений (ВИР), Передовой инженерной школой ДВФУ, Сахалинского научно-исследовательского института сельского хозяйства и Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН использовала тандемную масс-спектрометрию, которая позволяет точно идентифицировать вещества.
Чтобы узнать состав экстракта, масс-спектрометр ионизирует его компоненты и определяет отношение заряда ионов к массе. Для каждой молекулы такой показатель будет индивидуальным и точно можно сказать, из чего состоит растение. Тандемная масс-спектроскопия — более точный и «мягкий» метод, когда сначала анализируются те ионы, которые уже есть в молекуле, а только потом компоненты разрушаются до вторичных ионов.
Наиболее ценная находка — это полифенольные соединения во всех исследуемых сортах: рейнутрии, люцерне и перилле. Это вещества, которые обладают противовоспалительными, противораковыми, противовирусными, антибактериальными, антиоксидантными свойствами и активно используются в медицине. Например, производные 4-гидроксикумарина, обнаруженного в экстракте семян периллы, являются натуральными антикоагулянтами, то есть препятствуют образованию тромбов.
Ученым удалось впервые составить полный список вторичных метаболитов этого сорта периллы — всех конечных продуктов обмена веществ в клетках растения. Он не только поможет дальнейшим биологическим исследованиям, но и сделает возможным продуктивное использование этого вида.
Формононетин, обнаруженный во втором исследуемом растении — рейнутрии, используется для профилактики ожирения, рака и деменции. Ранее у этого вида изучались только корни, но последний эксперимент показал, что стебли и листья растения содержат больше полифенолов и других полезных веществ. Это делает возможным создания новых лекарственных и биологически активных добавок на основе экстрактов из растений семейства Polygonaceae.
— Рейнутрия — инвазивный вид, то есть он легко приживается на новых территориях и хорошо себя чувствует в любой среде. Значит, обладая перспективными фармакологическими свойствами, это растение может пойти людям на пользу, — отмечает Кирилл Голохваст.
Люцерна — одно из самых перспективных растений для современного сельского хозяйства, пищевой, косметической и фармацевтической отраслей. В ее семенах почти 34 % белка, есть витамины, масла и другие полезные вещества. Ученые подтвердили, что с помощью диоксида углерода (СО2) в качестве растворителя можно извлечь больше полифенолов, при этом продукт не будет требовать очистки. СО2 — безопасный растворитель, его можно использовать вместо метанола и этанола для сверхкритической экстракции, когда стирается грань между жидкостью и газом.
Из трех сортов люцерны — «Сарга», «Находка» и «Деметра» — с помощью масс-спектрометрии исследователи не только выделили большее количество полезных веществ, но и нашли новые. Например, астрагалин, который останавливает рост опухолей, защищает и восстанавливает клетки, балансирует уровень глюкозы в крови, стимулирует сердечную деятельность и обладает другими лечебными и профилактическими свойствами.
— Люцерна давно используется как кормовая культура, но наше исследование помогло создать более полный биохимический анализ, что расширяет возможности селекции и выведения сортов с особыми свойствами, — объясняет Кирилл Голохваст.
Справка: Передовая инженерная школа «Агробиотек» создана на базе ТГУ в 2022 году при поддержке высокотехнологичных компаний, научно-образовательных организаций и Минобрнауки РФ. ПИШ ТГУ реализует новый тип инженерной подготовки, который позволяет выпускникам владеть современными знаниями о природе живого, навыками цифрового моделирования и управления технологическими процессами для создания прорывных исследований и разработок в сфере агро-, био- и экотехнологий.