Morphological and anatomical study of raw materials of red-stemmed buckwheat (Fagopyrum rubricaulis)

Research article
DOI:
https://doi.org/10.60797/IRJ.2024.147.110
Issue: № 9 (147), 2024
Suggested:
21.08.2024
Accepted:
26.08.2024
Published:
17.09.2024
222
2
XML
PDF

Abstract

Various species of the genus Buckwheat (Fagopyrum L., family Polygonaceae) are widely cultivated on the territory of the Russian Federation. One of the promising species is red-stemmed buckwheat (Fagopyrum rubricaulis), which is a source of valuable biologically active compounds (flavonoids, phenylpropanoids, vitamins), macro- and microelements (calcium, iron, copper). However, a pharmaceutical article on medicinal raw materials of red-stem buckwheat has not been developed in the Russian Federation. The aim is to study the morphological and anatomical features of dried whole, crushed and powdered raw materials of red-stem buckwheat. The material for the study was the red-stemmed buckwheat grass collected in the Penza region in the Kameshkir district in August 2023, collected during the phase of mass flowering and the beginning of fruiting. The study of morphological and anatomical features was carried out using the methods of macro- and microscopic analyses described in the State Pharmacopoeia of the XV edition. All studies were performed in 5 repetitions. Diagnostic signs in the microscopic structure of the leaf blade, stem, and flower have been determined. Along the edge of the leaf there are cells elongated into a papilla like short hairs. The presence of calcium oxalate druses in the mesophyll and leaf epidermis cells, which are concentrated near numerous spiral vessels. Cylindrical epidermis cells and spiral vessels are located on the stem section. The petals of the flower are pubescent. These results can be used for further development of regulatory documentation for the raw materials of red-stem buckwheat.

1. Введение

Для российского фармацевтического рынка, как и для мирового рынка в целом, характерна тенденция к росту потребления лекарственных препаратов и биологически активных добавок (БАД) растительного происхождения, используемых в целях профилактики и лечения заболеваний различной этиологии. Это вызвано целым рядом причин: доступная по сравнению с синтетическими лекарственными препаратами цена, безрецептурный отпуск большинства препаратов растительного происхождения, традиционное мнение широких слоев населения о низкой токсичности лекарственных растений, медикаментов и БАД растительного происхождения и др.

.

Широко используются неочищенные растительные экстракты в качестве препаратов, содержащих различные компоненты. Поэтому стандартизация лекарств, используемых для профилактики и лечения различных заболеваний, становится серьезной проблемой для здравоохранения

.

Фармакогностический анализ обеспечивает идентификацию растений, устанавливает параметры стандартизации, которые способствуют предотвращению фальсификации

. Такие исследования обеспечивают воспроизводимое качество растительных продуктов, что приводит к безопасности и эффективности сырья
,
.

В качестве источников биологически активных соединений (БАС) природного происхождения привлекают внимание представители отечественной флоры из семейства Гречишные (Polygonaceae), в частности, гречиха красностебельная (Fagopyrum rubricaulis). Данный вид является перспективным источником ценных БАС, макро- и микроэлементов. Ведущей группой БАС являются флавоноиды. Основным действующим веществом является рутин. Его содержание в гречихе красностебельной составляло: цветки – 5,39%, листья – 11,2%, стебли – 1,26%. К сопутствующим веществам относятся фенилпропаноиды, галловая, протокатеховая кислоты. Плоды содержат довольно много хорошо усвояемых белков (6-12%), углеводов (крахмала – до 80%), органических кислот. Основными жирными кислотами сырья являются пальмитиновая, олеиновая, линолевая, стеариновая кислоты. Богата гречиха витаминами В1, В2, фолиевой кислотой, β – каротином. Среди минеральных веществ наиболее характерны соли железа, фосфора, кальция, меди и йода

.

БАС видов гречихи обладают широким спектром фармакологических эффектов: ангиопротективным, противоопухолевым, антиоксидантным, противовоспалительным, гепатопротекторным, гипогликемическим, противоаллергическим, антибактериальным и адаптогенным

.

В традиционной медицине настой травы гречихи красностебельной применяют в лечении заболеваний дыхательных путей, сахарного диабета 2 типа, воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек. В официальной медицине сырье гречихи используют в качестве средства для улучшения микроциркуляции, снижения агрегации тромбоцитов, устранения отеков, увеличения регенерации поврежденных тканей, укрепления стенок крупных сосудов и капилляров, повышения их тонуса для улучшения памяти и концентрации внимания, профилактики инсульта

.

Наличие широкого спектра фармакологических эффектов, а также достаточно обширное культивирование растительного объекта на территории Пензенской области в качестве сырья для производства БАД, позволяет говорить о перспективности его детального изучения макро- и микроморфологических особенностей и определение показателей, включаемых в разрабатываемую нормативную документацию

,
.

Целью исследования является изучение морфолого-анатомических особенностей высушенного цельного, измельченного и порошкованного сырья гречихи красностебельной.

2. Методы и принципы исследования

Материалом для исследования служила собранная в фазу массового цветения и начала плодоношения высушенная трава гречихи красностебельной (цельная, измельченная, порошкованная) на территории Пензенской области в Камешкирском районе в августе 2023 года. Было заготовлено 6 образцов. Траву гречихи красностебельной сушили в сушильных шкафах (ШС-80-02 СПУ, Россия) при температуре не выше 40 °C, измельчение сырья проводили в лабораторных мельницах (ML-08B, КНР). Изучение морфологических и анатомических признаков проводили с помощью методов макро- и микроскопического анализа, описанных в ОФС.1.5.3.0003 ГФ XV издания

. В работе использовали терминологию, описания микроскопического строения, рекомендованных в ГФ XV издания
. Морфологию надземной части гречихи красностебельной рассматривали невооруженным глазом и с помощью стереоскопического микроскопа Биомед МС-2Т (Россия) c камерой Toupcam FMA 050 (КНР). Анатомическое исследование проводили с помощью микроскопа Биомед-6 ПР-1 трио (Россия) c камерой Toupcam FMA 050 (КНР) и микроскопа ZEISS Axiostar plus (Германия) c камерой Toupcam FMA 050 Color (КНР). Было исследовано 270 микропрепаратов, более 540 фотографий.

3. Основные результаты

3.1. Внешние признаки

Цельное сырье. Трава гречихи красностебельной (Fagopyrum rubricaulis) представляет собой верхушки побегов с цельными или частично измельченными листьями и цветами длиной до 30 см. Стебли ветвистые, ребристые с ребристой поверхностью, голые, полые, с очередным листорасположением, окраска красная, длина стеблей от 20 до 30 см и диаметром у основания от 2 до 6 мм (рис. 1.а).

Листья простые, длиной 1,5-4,5 см, шириной 1-4 см, сердцевидные, с сердцевидным основанием и острой верхушкой, край листьев цельный. Нижние листья – длинночерешковые 4,5- 5 см, верхние почти сидячие (1-2 мм), диаметр черешка у основания 0,5-2 мм. Все листья желтовато-зеленого цвета, с красным или розовым жилкованием. Листья всех форм голые, но с мелкими сосочками по жилкам (рис. 1.b).

Соцветия – кисти (пазушные) и щитки (верхушечные). Цветки обоеполые, красного и темно-розового цвета, актиноморфные, расположены на длинных пазушных цветоносах длинной 3-3,5 см. Околоцветник простой, пятираздельный, розового цвета. Цветок имеет 8 тычинок, расположенных в двух кругах, при этом две пары тычинок во внешнем круге сближены по две. У основания тычиночных нитей имеется нектарник в виде дисковидного расширения цветоложа. Завязь трехгранная, рыльца головчатые. Все части соцветия опушенные, цветоножка ребристая, длинной 2-3 мм. (рис. 1.c).

Плод – трехгранный орех, при котором околоцветник остается в виде деформированных листочков, но не разрастается, односемянный, длиной 5-7 мм, коричневый. Наряду с трехгранными плодами гречихи красностебельной встречаются двугранные (плоские), четырехгранные и многогранные (рис. 1.d). Зерно гречихи имеет крупный зародыш в виде ленты (рис. 1.e).

Надземная часть гречихи красностебельной

Рисунок 1 - Надземная часть гречихи красностебельной

Примечание: a – внешний вид травы; b – лист; c – цветок; d – плод; e – поперечный разрез плода

Измельченное сырье. При рассмотрении с помощью стереомикроскопа образцы измельченной травы гречихи представляли собой кусочки разного размера, проходящие сквозь сито с размером отверстий 10 мм, состоящие из фрагментов стеблей, листьев, цветков, а также цельные и измельченные плоды. Цвет измельченного сырья красно-желтый, с зелеными вкраплениями, запах травянистый, вкус водного извлечения специфический.

Порошок образцов травы гречихи красностебельной, представлял собой смесь частиц стеблей, листьев, цветков и плодов разной формы и размеров, проходящих сквозь сито с диаметром отверстий 2 мм. Цвет порошка преимущественно красновато-желтый, с зелеными, белыми, коричневыми вкраплениями. Запах травянистый, вкус водного извлечения специфический.

3.2. Микроскопические признаки сырья

Микроскопический анализ цельного и измельченного сырья гречихи позволил выявить ряд анатомо-диагностических признаков. Клетки верхнего эпидермиса листьев довольно крупные, многоугольной формы с прямыми стенками (рис. 2.а). Нижний эпидермис был представлен многоугольными клетками, извилистой формы. Клетки эпидермиса обеих сторон листа имели, равномерно утолщенные стенки. Устьичный аппарат анимоцитного типа, окруженный 4-6 клетками (рис. 2.a). Устьица многочисленные, одинаковой, овальной формы, присутствуют в верхнем и нижнем эпидермисе. По краю листа расположены клетки, вытянутые в сосочек наподобие коротких волосков (рис. 2b), также встречающиеся по жилке листа (рис. 2.c). Отличительной чертой является наличие многочисленных друз оксалата кальция в мезофилле и клетках эпидермиса листа, которые сконцентрированы вблизи многочисленных спиральных сосудов (рис. 2.d).

Микроскопия листа гречихи красностебельной

Рисунок 2 - Микроскопия листа гречихи красностебельной

Примечание: a – верхний эпидермис листа, х400: 1 – многоугольная клетка эпидермиса; 2 – околоустьичная клетка; 3 – замыкающая клетка устьица; 4 – устьичная щель; b – простые одноклеточные волоски, х100: 1 – эпидермис листа; 2 – простой одноклеточный волосок; с – друзы оксалата кальция, х100: 1 – жилка листа; 2 – друзы оксалата кальция; d – простые одноклеточные волоски, х100: 1 – жилка листа; 2 – простые волоски

На поперечном срезе стебля гречихи красностебельной в ребрах под эпидермисом заметны несколько слоёв клеток, образующих уголковую колленхиму, а также открытые коллатеральные пучки (рис. 3.a). При изучении продольного среза стебля, были выявлены цилиндрические клетки эпидермиса, с устьичным аппаратом, ориентированным устьичной щелью по длине стебля и окружённым 4-5 клетками, а также спиральные сосуды (рис. 3.b-с).

При изучении анатомического строения цветка анализировали лепестки венчика, чашелистики и цветоложе. При рассмотрении микропрепаратов лепестка с поверхности видны сосочковидные клетки эпидермиса (рис. 3.d). Было выявлено, что пыльник состоит из двух половинок, соединенных друг с другом связником. В нём содержится большое количество пыльцы. Пыльца округлая и округло-трехгранная шероховатая (рис. 3.d). Цветоложе обильно опушенное. Волоски простые одноклеточные прямые толстостенные. Завязь одногнездная, с одной семяпочкой. Клетки оболочки плода гречихи полые или заполнены пигментом. Эндосперм – мучнистый, рыхлый, состоит из крупных тонкостенных клеток, расположенных радиальными рядами.

Микроскопия стебля и цветка гречихи красностебельной

Рисунок 3 - Микроскопия стебля и цветка гречихи красностебельной

Примечание: а – поперечный срез стебля, х100: 1 – эпидермис; 2 – колленхима; 3 – флоэма; 4 – ксилема; 5 склеренхима; 6 – паренхима; 7 – полость стебля; b – продольный срез стебля, х400: 1 – клетки эпидермиса; 2 – устьица; c – продольный срез стебля, х100: 1 – спиральные сосуды; 2 – цилиндрические клетки эпидермиса; d – фрагменты цветка: 1 – пыльник, х20; 2 – пыльца, х100; 3 – сосочковидные выросты лепестка, х100

В порошке с размером частиц не менее 1 мм в рассматриваемых фрагментах можно было различить практически все признаки, характерные для цельного и измельчённого сырья. В микропрепаратах обнаруживались отдельные клетки эпидермиса, устьица, а также вытянутые в сосочек клетки листа, отдельные друзы оксалата кальция, пыльники с пыльцой.

4. Заключение

Проведенный морфолого-анатомический анализ надземной части (травы) гречихи красностебельной позволил выявить диагностические признаки сырья – красно-розовая окраска стебля, цветков, сосочки наподобие коротких волосков, которые расположены по краю листа и по жилке, многочисленные друзы оксалата кальция в мезофилле и эпидермисе, спиральные сосуды листа и стебля, угловая колленхима стебля, а также наличие множества сосочковидных клеток эпидермиса лепестков. Данные диагностические признаки могут быть использованы для разработки нормативной документации на лекарственное сырьё и дальнейшего внедрения его в фармацевтическую практику.

Article metrics

Views:222
Downloads:2
Views
Total:
Views:222