Учёные ИЯФ СО РАН используют синхротронное излучение для изучения строения растений

10 января 2019
ЦСБС СО РАН Листья хауттюйнии ЦСБС СО РАН

Учёные Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (ЦСБС СО РАН) установили, что хауттюйния накапливает в своих листьях кобальт, марганец, железо и медь в 2,9-11,2 раза больше, чем плоды томата и огурца. Повышенное содержание макро- и микроэлементов в фитомассе этого растения было подтверждено на экспериментальной станции рентгенофлуоресцентного анализа на накопителе синхротронного излучения ВЭПП-3 Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН).

Культура хауттюйния, или рыбья мята, распространена в качестве добавок в блюда Юго-Восточной Азии. Эта культура сильнее, чем некоторые другие растения, накапливает макро- и микроэлементы. Листья хауттюйнии концентрируют марганец, железо и медь, а корни – железо, кобальт, медь и цинк.

«Что касается исследования химического состава растения, то здесь важно понять, насколько высока изменчивость содержания макро- и микроэлементов в нём. Их минимальное и максимальное содержание в тех или иных условиях. Микроэлементы являются частью ферментов и других биологически важных веществ в растениях. Они влияют на их лекарственные свойства. Одни и те же сорта растений, выращенные в разных местах, могут в 2-3 раза снижать количество тех или иных веществ в своём составе. Это связано и с элементным составом почвы, и с условиями освещённости и температуры, и с другими факторами», – сообщил старший научный сотрудник ЦСБС СО РАН Юрий Фотев.

«В животноводстве используют антибиотики, как правило, при выращивании самых разных сельскохозяйственных животных. Постоянное присутствие этих соединений в их кормах зачастую приводит к появлению патогенных бактерий, устойчивых к антибиотикам. Это проблема настолько острая, что сейчас многие научные коллективы за рубежом и у нас тоже ищут пути её решения. Одним из вспомогательных вариантов может стать использование таких растений, как хауттюйния, которое позволяет получить эффект, сходный с действием антибиотиков. Так, в исследовании, проведенном с использованием 18 штаммов Escherichia coli, устойчивых к 3-м классам антибиотиков, установлено антибактериальное действие водного экстракта хауттюйнии. Сходные результаты были получены также в Южной Корее», – пояснил Юрий Фотев.

Образцы из листьев и корней хауттюйнии качественно и количественно исследовали на экспериментальной станции рентгенофлуоресцентного анализа на накопителе синхротронного излучения ВЭПП-3 ИЯФ СО РАН. Для проведения анализа соцветие с лепестками высушивается, измельчается, собирается в специальных пресс-формах и прессуется так, чтобы получилась своего рода таблетка толщиной до 0,5 миллиметра. Получившийся образец помещается в специальную форму, чаще всего в лавсановую плёнку толщиной несколько микрометров. Далее он исследуется при помощи  синхротронного излучения.

Учёные установили, какими макро- и микроэлементами богато растение хауттюйния

«Пучок синхротронного излучения, падающий на образец, возбуждает атомы, которые находятся внутри него, – пояснил кандидат физико-математических наук, помощник директора по перспективным проектам ИЯФ СО РАН Яков Ракшун. – Электрон из внутренних оболочек атомов переходит в валентную зону и становится общим для вещества. Атом ионизуется. Ионизированные атомы релаксируют, испуская квант света – рентгенофлуоресцентное излучение. Энергия этого излучения зависит от типа излучающего атома, интенсивность – от количества атомов данного типа в веществе».

Полупроводниковый детектор регистрирует весь спектр вылетевших фотонов. Анализируя его, учёные определяют типы атомов и их количество в исследуемом растении. В данном случае – в хауттюйнии.