4.5. Практическое использование некоторых метаболитов

растений: сельское хозяйство, медицина, биотехнология

Многие токсины и другие биологически активные вещества (БАВ) растений имеют значение для медицины и ветеринарии. Вторичные метаболиты широкого круга видов растений представляют ценность как фармакологически интересные вещества (анальгетики, антилейкемические, кардиотонические, антималярийные агенты и др.), как сырье для парфюмерной промышленности, пищевые добавки [Havsteer, 1983; Middleton, 1984; Allan, Fowler, 1985; Rhodes et al., 1986; и др.]

В последнее время появляются новые данные о весьма интересных для практического использования веществах растений (например, [Kapoor, Chawla, 1986; Joseph et al., 1986]), в том числе для лечения или профилактики СПИДа (например. [Fellows, 1987]).

Заслуживают особого внимания новые сведения о веществах, проявляющих антиканцерогенное действие (см. разд. 4.2.2).

Прогресс биотехнологии делает перспективным использование культур клеток и тканей растений-продуцентов для получения подобных важных метаболитов (например, [Petiard, Steck, 1987; Yamada, 1987], см. также работы, упомянутые в разд. 7.4).

Вещества многих видов растений используются или могут использоваться для отпугивания или отравления различных нежелательных насекомых и других животных (см., например, [Okunade, Wiemer, 1985; Birch et al., 1985; Larew et al., 1985; Kapoor, Chawla, 1986; Schwinger, 1986; Javer et al., 1987; и др.]).

Таблица 29. Примеры нематоцидов, выделенных из растений (по [Saleh et al., 1987; и др.])

Общее число видов растений, используемых во всем мире для отпугивания или снижения численности тех или иных нежелательных животных, очень велико. В список таких растений входят представители не менее чем 37 семейств (такой список в 1983 г. опубликовали канадские ученые Д. Секой и А. Смит). Наибольшим числом видов в этом перечне представлено семейство бобовых [Seсоу, Smith, 1983]. В Индии ежегодное производство несъедобного масла ним, которое в традиционном сельском хозяйстве используется как инсектицид, составляет немалую величину - около 83 тыс. т.

В данной главе приведено много примеров веществ растений, обладающих инсектицидным действием. Необходимо подчеркнуть, что многие из метаболитов растений представляют практический интерес благодаря другим типам зооцидного действия: это вещества, действующие как акарициды (например, [Sutherst et al., 1982]), моллюскоциды (например, [Schildknecht, Lubosch, 1987]) и нематоциды (табл. 29).

Ежемесячно публикуются работы о выявлении новых веществ с инсектицидным действием (например, недавно обнаружена такая активность веществ из Daphne odora Thub. [Inamori et al., 1987].

В современном сельском хозяйстве используются такие выделенные из растений вещества, как пиретрум и некоторые другие.

ЯД растительных веществ стал основой для синтеза и выпуска определенных видов пестицидов химической промышленностью например, [Мельников, 1987]).

Некоторые токсичные вещества растений могут рассматриваться как возможные новые пестициды или прообразы и модели новых пестицидов [Mandava. 1985; Philogene et al., 1985; Philogene et al., 1985a; Bell, 1986; Rembold et al., 1987].

В последнее время уделяется немалое внимание пестицидам с фотосенсибилизирующим действием. Поэтому представляют особый интерес фотосенсибилизирующие (photodynamic) вещества среди токсинов растений, такие, как гиперицип, фуранокумарины (furanocoumarins) (например, псоралены, ксантоксин пастернака - Pastinaca sativa L.), полиацетилены, тиофены (thiophenes).

Эти же токсины важны для ветеринарии и животноводства, поскольку вызывают токсические эффекты у выпасаемых домашних животных с участием фотосенсибилизации (photosensitization).

К природным веществам, перспективным как фотосенсибилизирующие пестициды, относят и α-тертиенил из растений сем. сложноцветных (см. рис. 6), который, как оказалось, па свету токсичен для нематод, а также личинок и яиц насекомых. По своей токсичности для личинок комаров он сопоставим с ДДТ. Однако следует осторожно оценивать перспективы применения этого вещества, несмотря на его природное происхождение и быструю фотодеградацию до неактивных продуктов. Оказалось, что α-тертиенил может побочно действовать и на другие организмы: например, он проявляет светозависимую токсичность для поздних эмбриональных стадий лягушки Rana pipiens [Kagan et al., 1984].

Это еще раз указывает на важность вывода, который неоднократно делается в данной книге,- многие из природных экологических хемомедиаторов и хемоэффекторов могут обладать несколькими функциями. Степень специфичности их действия для конкретных веществ чрезвычайно различна.

Еще один путь практического использования информации о природных экологических хеморегуляторах - увеличение эффективности действия пестицидов за счет синергизма на основе анализа данных о природных синергистах, действующих в комплексе с природными токсинами. О перспективности подобного подхода говорит то, что природный синергист миристицин (myristicin) из растений сем. Umbelliferae (Apiaceae) в малой концентрации способен почти в 5 раз увеличивать смертность Heliothis zea (Boddie) под воздействием природного токсичного фуранокумарииа ксантотоксина (xanthotoxin). Миристицин оказался эффективнее, чем синтетический аналог пиперонилбутоксид (piperonyl butoxide). О наличии впереди заманчивого поля деятельности для много обещающих поисков свидетельствуют две цифры: уже среди растений 18 семейств найдено более 300 метилендиоксифенилов (methy-lenedioxyphenyls, MDPs), структурных аналогов миристицина [Berenbaiim, 1985].

Подытоживая, можно выделить несколько важнейших направлений перспективного использования природных веществ растений, защищающих их от фитофагов.

Во-первых, определенные вещества этого типа можно специально вносить в агроэкосистемы или использовать в хранилищах продукции растениеводства. В результате можно было бы существенно снизить привлекательность, пищевую ценность или уязвимость - palatability ("поедаемость") данных растений для тех или иных фитофагов. Такое применение природных веществ-регуляторов аналогично современному использованию пестицидов, оно выгодно отличается от последнего, поскольку позволяет уменьшить загрязнение природной среды.

Во-вторых, защитные вещества растений могут более полно приниматься во внимание при селекционной и генно-инженерной работе, с тем чтобы целенаправленно выводить новые сорта растений, содержащих или выделяющих повышенное количество этих защитных соединений.

Кроме укапанных основных путей, есть и другие способы использования экологических хемомедиаторов растений.

Так, вещества-аттрактанты могут использоваться для приманивания насекомых в ловушки. На этой основе могут создаваться так называемые аттрактициды (например, [Phelan, Baker, 1987]).

Интересно, что антифиданты могут использоваться еще в одном качестве: для борьбы с вирусными заболеваниями сельскохозяйственных растений. Такая возможность имеется в тех случаях, когда точно идентифицированы насекомые-переносчики вирусной инфекции; с помощью антифидаитов удается снизить пищевую активность насекомых-переносчиков и их эффективность как векторов (например, [Dawson et al., 1986]).

Таким образом, умелое применение экологических хеморегуляторов, основанное на глубоком их исследовании, позволит эффективно управлять агроэкосистемами, сдерживать натиск фитофагов, полнее сохранить урожай и хранящуюся сельскохозяйственную продукцию и при этом одновременно уменьшить внесение в окружающую среду ядохимикатов.

Немалое практическое значение могут иметь БАВ растений, которые, будучи ингибиторами или активаторами определенных ферментов, биохимических и физиологических функций животных, перспективны как инструменты в биохимических, молекулярно-биологических, вирусологических, иммунологических и медицинских исследованиях.

Накоплена информация о таких перспективных в этом отношении веществах, как псоралеиы (например, [Cimino et al., 1985]), различные белки, в том числе лектины, а также белки, инактивирующие рибосомы (например, [Gasperi-Campani et al., 1985]), глюкозиды, ингибирующие АДФ/АТФ-переносчик в митохондриях (например, веделозид - wedeloside, см. [Klingenberg et al., 1985] ), форболовые эфиры (например, [Werz, Macdonald, 1987]), алкалоиды (например, [Fellows, 1985]) и другие соединения.

На основе изложенного можно прогнозировать, что в будущем среди продуцируемых растениями экологических хемоэффекторов УДут найдены новые вещества, перспективные для медицины, биотехнологии, сельского хозяйства, ветеринарии, для расширения меодического арсенала биомедицинских исследований.

Для более успешного использования их на практике необходима активизации работы по решению следующих проблем.

1. Более полный и широкий скрининг всего видового разнообразия растений и химического разнообразия их метаболитов, проверка их на максимально полный набор биологических активностей.

2. Разработка более широкого спектра методов биотестирования; выяснение того, как корреспондируют между собой результаты разных способов биотестированпя.

3. Создание возможно более полных банков информации о БАВ растений.

4. Совершенствование технологий культивирования клеток и тканей различных видов растений как биотехнологических продуцентов БАБ.

5. Создание высокопродуктивных штаммов и линий клеток растений с помощью методов генной и клеточной инженерии.

rukoeb.love/model/jennifer-lopez