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Reziproke Kreuzungen von Digitalis lanata mit anderen Digitalis-Arten.

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167
Kreuzungen von Digitalis lanata
-
Cardenolidglykosidein Digitalis-Kreuzungen 2. Mitt.?
Reziproke Kreuzungen von Digitalis lanata mit anderen Digitalis-Arten
Johannes J. Lichiusa),Gisela Buggeb)und Max Wichtla)*
a)
Institut ftir F'harmazeutische Biologie der Philipps-UniversiW, Marburg ad. Lahn,Deutschhausstr. 17 I n , D-3550Marburg a.d. Lahn
b,
Institut fiir Ptlanzenbau und Pflanzenziichtung der Georg-August UniversiW, Gattingen, von Siebold Strase 8, D-3400Gattingen
Eingegangen am 3. Februar 1991
Reziproke Kreuzungen von Digitalis lonarcr mit anderen Digitalis-Arten enthalten unterschiedliche Cardenolidmuster, wobei W f i g eine Dominanz der
weiblichen Elternpflanze zu beobachten ist
Reciprocal Cross Breedings ofDigi&Zis l a d
Reciprocal mss breedings of Digitalis lanaro with other Digitalis species
contain differentcardenolideglycoside-patterns; quite often the dominance of
the mother-plant was observed
Erste Kreuzungsexperimentemit DigitahArten untemahm bereits Koelreuter') unter anderem aus Inmsse an der Neuzucht von Zierpflanzen
sowie an prinzipiellen Fragestellungen. Seit diesen ersten Versuchen sind
bis heute zahlreiche Arbeiten Uber ZUchtungen und Hybriden der Gattung
Digitalis L. erschienen. Mit der zunehmenden wirtschaftlichen Bedeutung
ihrer Inhaltsstoffe hat sich die Zielsetzung der Selektionen und Kreuzungsexperimente verlagert Stand w Beginn dieser Arkiten die Bedeutung als
Zierpflarm im Vordergrund, so gewannen mit den zunehmendenKennmissen der henwirksamen Inhaltsstoffe die Selelction (Gehalt und einheitliches. gut handhabbares Zuchtmaterial) und die Erforschung der Vererbungsmechanismen der Cardenolide die OberhandzS3"'. Bei reziproken
Kreuzungen kann man nahezu immer morphologischeUnterschiede beobachten'), und Carrera.?) berichtete auch Uber Differenzen im Glykosidmuster der Hybriden, was dann in weiteren Arbeiten best&@ wurde.
D. cariensis ssp. lamarckii x D. lanata
D. lanata x D. cariensis ssp. lamarckii
D. lanata x D. cariensis ssp. trojana
Die Hybriden wurden auf konventionelle Weise (s. Experimenteller Teil) erstellt; das schonend getrocknete Blattmaterial wurde mittels HF'LC auf seinen Cardenolidgehalt qualitativ und quantitativ - untersucht. Die Tabellen mit den
Analysenergebnissen fuhren die Cardenolide in der Reihenfolge, wie sie im HPLC-Lauf (RRT-Werte) eluiert werden,
auf (Von den reinen Arten sind nur von Digitalis lanata die
Gehalte in der Tab. 1 aufgefiihrt, um diese iibersichtlicher
zu gestalten. Weitere Details: Lit?)).
Bei der Bewertung der Kreuzungen wurden die HauptglyIm Rahmen unserer systematischen Untersuchungen6>') koside (> 5% des Gesamtglykosidgehalts) besonders beachberichten wir in dieser Mitteilung uber Kreuzungen mit Di- tet. Fur Digitalis lanata sind vor allem Digitalinum verum,
gitalis lanata EHRH.
Glucogitorosid, Neo-Glucodigifucosid, Glucodigifucosid,
Es wurden Kreuzungen von Digitalis lanata EHRH. mit Glucolanadoxin, Lanatosid C und Lanatosid A charakteriArten aus allen finf Sektionen der Gattung Digitalis L. un- stisch.
tersucht, und zwar (Nomenklatur nach Weme$):
Die Kreuzung Digitalis thapsi x Digitalis lanata enthalt
kein Lanatosid C, dafiir sind die "Vorstufen" GlucodigoxiD. obscura x D. lanata
geninbisdigitoxosid, Desacetyllanatosid C und Digoxin in
D. thapsi x D. lanata
relativ grokr Quantitiit vorhanden. Diese Hybride enthiilt
D. heywoodii x D. lanata
von allen Kreuzungen den hochsten Gehalt an DigoxigeninD. mariana x D. lanata
D. purpurea x D. lanata
derivaten. Die Kreuzung Digitals heywoodii x Digitalis lanata ist bereits 1982 von Mangkudidjojo') erzeugt und unD. lanata x D. purpurea
D. grandijlora x D. lanata
tersucht worden. Die von uns emeut angefertigte Hybride ist
der Mangkudidjojo'schen sehr iihnlich. Der Gehalt an DigiD. lanata x D. grandijlora
D. lutea ssp. australis x D. lanata
talinum verum (84 mg/100 g Droge; 8.06%), GlucoevatroD. lanata x D. lutea ssp. australis
monosid (25 mg/100 g Droge; 2.43%), Purpureaglykosid A
D. lutea ssp. lutea x D. lanata
(108 mg/100 g Droge; 10.46%) reicht nicht an den des mutterlichen Partners (10.04% / 29.06% / 21.92%) h e m . Nur
D. viridiflora x D. lanuta
D. lanata x D. viridiflora
der Anteil an Lanatosid A (391 mg/100 g Droge; 37.78%)
ubersteigt den der Mutterpflanze (21.92%). Das Verhdtnis
D. lanata x D. parvijlora
D. laevigata x D. lanata
Purpureaglykosid A/Lanatosid A ist zur acetylierten Verbindung hin verschoben. Der vaterliche EinfluB findet seinen
D. lanata x D. laevigata
D. lanata x D. ferruginea
Ausdruck im Vorkommen an Lanatosid C (56 mg/100 g
*)
+)
1. M i t t siehe Lit!).
Herrn Prof. Dr.Dr.E. Mutschler zum 60.Geburtstaggewidmet.
Arch. Pharm. (Weinheim)325,167471 (1992)
OVCH VerlagsgesellschafimbH, D-6940 Weinheim, 1992
0365-6233/92/0303-0167$3.50 + .25/0
\I
3
.
.
.
u
0.04
0.1 1
0.1 2
0.07
0.09
+
0.05
D. lanata x D. parviflora
D. laevigata x D. lanata
D. lanata x D. laevigata
D. lanata x D. ferruginea
Abkiirzunoen:
D.ver.
Glver.
Glgit.
DesLan.C
NGldifu.
0 08
0,09
D lanata
= Glucoverodoxin
= Glucogitorosid
= Oesacetyl-Lanatosid C
= Neo-Glucodigifucosid
= Digitalinurn verum
0.02
0 05
0.06
D. lanata x D. cariensis ssp. trojana
0.08
0.28
0.09
0.14
D. lanata x D. cariensfs sip. lamarckii
0.17
0,11
0.07
D. cariensis ssp. lamarckh x D. lanata
0.06
0.03
0.02
D. lanata x D. wridiflora
0.08
0.02
0.13
0.01
0%
Lan.C
Gldifu.
Gllan.
0.32
0.04
0.06
0.14
+
+
0.04
0.06
+
Glucodigifucosid
= Glucolanadoxin 4
(Neo-Odorobiosid
= Oigoxin
Lanatosid C
-
0.16
0,04
0.04
0.18
0.10
0.07
0.03
0.10
0.04
0.09
0.18
+
0.1 1
0.04
0.08
0.08
G)
0,03
0.03
0.03
0.19
0.12
0.10
0.08
0.07
0.10
0.06
0.08
0.09
0.05
0.01
0.03
0.26
0.03
0.02
Glevatr.
Glevatr
aAcdg
Glgtxl.
RAcdg.
Lan.8
0.09
0.03
0.13
0.01
0.02
0.06
0.03
0.02
0.01
0.02
0.02
0.04
0.09
0.04
0.07
0.13
0.1 1
0,17
0.10
0.1 1
0.06
0.08
Lan.C
+
0.05
0.27
0 04
0%
0.03
0.05
illan
0.36
0.25
0,13
+
0.09
0.13
0.08
0.09
0.14
0.10
0.18
+
0.21
0.18
0.1 1
0.10
0.14
0.12
0.34
0.06
0.18
0.1 1
0esLan.C
Gldifu
JGldifi
0.07
0,02
0.07
0.1 2
0.04
Glgit.
D. lutea ssp. lutea x D. lanata
0.02
0.05
0.05
Glver.
D. viridillora x D. lanata
australis
D. lutea ssp. australis x 0. lanata
D. lanata x D. lutes
SSP.
0.03
0.09
D. lanata x D. purpurea
0.16
0.09
D. purwrea x D. lanata
D. lanata x D. grandifbra
0.13
D. mariana x D. lanata
D. grandifha x D. lanata
0,08
D. heywoodii x D. lanata
0.08
0.25
obscura x D. lanata
D. thaDsi x D. lanata
D
3.ver.
-
I
Glatxl
0.04
+
0,08
0.05
+
+
0.04
+
0.02
0.01
0.15
0.06
lAcdg
= Lanatosid
B
Glucoevatromonosid
a-Acetyldigoxin
= Glucogitaloxin
= R-Acetyldigoxin
s
IAcdg.
Tab. 1: Cardenolidglykoside in Digitalis-Hybriden. (Mittelwerte in %, bezogen auf luftgetrocknete Droge) (weitere Details s?))
+
+
0.04
0 03
0.06
Can.€
0.23
0.05
0.32
0.44
0,18
0.02
0.36
0.26
0.53
0.12
0.53
0.36
0.45
0.18
0.31
1.04
0.03
0.39
0.12
0.06
.an.A
= Purpureaglykosid A
= Lanatosid E
Lanatosid A
= Digitoxin
= a/O-Acetyldigitoxin
= Spuren
= Zuordnung fraglich
-
0.06
0.08
0.18
0.1 1
0.05
Purp.A
Purp.A
Lan.E
Lan.A
Ogtx.
Acdgtx.
0.13
0.05
0.13
+
0.02
0,03
Lan.8
+
0.03
0.03
0.01
cdgtx
9
m
9
9
m
9
m
m
m
9
9
m
9
m
9
m
V
9
9
m
Beernflussung des Cardemlidmusters
durch die Elternpflanzen:
9
= beide Eltern gleich
m
= miitterl. EinfluR dominant
V
= vaterl. Einflufl dominant
0.03
+
0.02
ogtx
a
c
B
R9
2
-5
+.
r
0
169
Kreuzungen von Digiralis latiara
j
n
m
m
m
S
o
Z
o
m
+ x
(0
?0 ?0
+
h
o
t
t
0. 0
.
+
o
+
?
o
h
i
2
ui
v1
3
(
0
4
8 + 8
d
3
U
m
r
L O N
a
z
0
o
m
? N.
o
9
+
o
-
u. r 0 n m 0
o, m
0
m,
0 0 0 0 0
d d d d d d d d d d d d d d d
Droge; 5.40%) und Glucolanadoxin (34 mgl100 g Droge;
3.33%) (Digitalis Iunutu 6.61% bzw. 12.01%). Die Hybride
nimmt eine Mittelstellung zwischen beiden Eltem ein.
Die Hybride zwischen Digitalis purpurea (Mutterpflanze)
und Digitalis lanatu bildet auf Grund untypischer Korrelationen eine Ausnahme unter den Kreuzungen. Beeindrukkend ist der Gehalt an Lanatosid A (1028 mg/100g Droge;
42.28%). Die Kreuzung zeigt in ihrem Muster einige Ubereinstimmungen mit Digitalis lunara. So findet man Gluco-
Arch. Pharm. (Weinheim) 325. 167-171 (1992)
verodoxin und Glucodigifucosid sowie Lanatosid C und aund P-Acetyldigoxin. Besonders im polaren Teil des Glykosidspektrums ist eine dominierende Rolle des vaterlichen
Partners zu erkennen (siehe dazu auch Calcandi9).
Bei den Hybriden mit Digitalis lunutu interessiert vor allem, wie das Grundgerust von Lanatosid C. Digoxigenin,
und seine Derivate im Muster der Cardenolide der einzelnen
Kreuzungen verteilt sind. Dazu sei bemerkt, daR von uns
nur in Digitalis cariensis, Digitalis ferluginea und Digitalis
170
Lichius, Bugge und Wichtl
Tab. 3: Herkunft der Elternpflanzen.
1.
M
Herkunfl
Digitalis obscura L. em. Pau
Sot. Garten Paris
(sierra Nevada,
Fur die sorgfaltige gilrtnerische Betreuung der Pflanzen danken wir den
Herm Gartenmeistem G. Pabsr und W . Rurlel. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft gilt unser Dank fur die Bereitstellung des HPLC-Gerates und
fiir eine Sachbeihilfe. Dem Fonds der Chemischen lndustrie sei fur seine
finanzielle Unterstiitzung gedankt.
2.
Digitalis thapsi L.
3.
Digitalis heywoodii (P. et
4.
Digitaiis mariana Boiss.
Spanien
Pjianzenniaterial
5.
Digitalis purpurea L. var. amandiana
Portugal
6.
Digitalis grandiflora Mill.
Tschechoslowakei
7.
Digifaiis lufea L.
Suditalien
Das Ausgangsmaterial stammt zum einen Teil aus mehreren Exkursionen
des Instituts zu den natiirlichen Standorten und zum anderen Teil von
Sammelexkursionen anderer Botanischer Glrten. Die Arten wurden unter
Reinerhaltung vermehrt und regelmabig zur Bliitezeit nachbestimmt. (Weitere Informationen s. Tab. 3, Standortangaben und Herbarbelege sind beim
Bot. Garten Marburg hinterlegt.)
Die Kreuzungen wurden auf konventionelle Art erstellt: der Pollen wird
auf die Narbe von Bliiten iibertragen, aus denen in einem friiheren Stadium
die Antheren entfernt wurden. Die Bliiten wurden gegen Fremdbesttiubung
gesichert.
Die Anzucht aus den Samen erfolgte im Gewachshaus. Die KeimpflanZen wurden nach 10-15 Tagen vereinzelt und anschliebend bei 18 bis 23’C
gehalten. Weitere Einzelheiten iiber die Anzucht: Lit.”. Das geerntete
Blattmaterial wurde im Umlufttrockenschrank bei 30 bis 40’C getrocknet,
anschlieknd gepulven und unter AusschluB von Feuchtigkeit und Licht
gelagert.
8.
Spanien
M.
Silva) P. et
M.
Silva Portugal
var. ausiralis
var.lutea
Sudfrankreich
9.
Digifa/is viridiflora Lindl.
Bulgarien
10.
Digitalis parviflora Jacq.
Bot. Garten Bonn
11.
Digifalis laevigata Waldst. et Kit.
1 2.
Digiiaiis ferruginea
13.
Digitalis cariensis Jaub. el Spach em. Werner
14.
15.
L.
Jugoslawien
Turkei
var. lamarckii
Turkei
var. trojana
Turkei
Digitalis lanafa Ehrh.
Rumiinien
ExperimentellerTeil
lanata Lanatosid C nachgewiesen werden konnte. Hingegen
HPLC-Analyse
sind in allen zwanzig Hybriden Digoxigeninderivate, teilweise aber nur in Spuren, zu finden, unabhangig davon, ob
Digitalis lanata Mutter- oder Vaterpflanze war.
Fur die Kreuzungen mit Digitalis lanata ergibt sich im
Gesamtuberblick ein ahnliches Bild wie fur die Kreuzungen
mit Digitalis hey~oodii6,~).
Von insgesamt zwanzig Kreuzungen zeigen neun eine Dominanz der Mutterpflanze im
Glykosidspektrum, das entspricht 45%. In zehn Kreuzungen, das sind 50%, sind beide Eltern gleich stark in die
Cardenolidzusammensetzung der Hybriden miteingegangen.
In einem Fall ist der EinfluR des Vaters auf das Muster der
Glykoside der Hybride dominant. Sektionenbezogene Besonderheiten konnten nicht beobachtet werden. Der deutliche Trend unterstreicht die ersten MutmaRungen, daR die
Vererbung des Cardenolidmusters zumindest in Teilen extrachromosomal bedingt sein konnte. Vielleicht lassen sich
die Verhaltnisse bei der Vererbung der Cardenolidmuster
durch die folgende, an sich generelle Bemerkung von Gottschalk”) beschreiben: ))Haufig lauft das Zusammenwirken
von Genen bei der Merkmalsgestaltung in der Weise ab, daR
wir den EinfluR von Haupt- und Nebengenen zu unterscheiden haben. In einem solchen System ist das Hauptgen fur
die Realisierung des Merkmals an sich verantwortlich, wahrend die Starke seiner Auspragung - seine Expressivitat vom EinfluR der Nebengene, der Modifikatoren abhangt.
Sie konnen sowohl additive als auch antagonistische Effekte
verursachen, konnen die Wirkung des Hauptgens also verstarken oder abschwachen.<(Nimmt man an, daR die generelle Information fur die einzelnen Biosyntheseschritte
Hauptgene sind, die auch auf der Kern-DNA enthaiten sind,
so konnten die ungleichen Ergebnisse bei Reziproken durch
Nebengene, Modifikatoren, erklart werden, die extrachromosornal vererbt wurden.
0.200-1.500 g fein gepulvertes Blattmaterial ubergiebt man mit 20 g
h e i k m 70proz. Methanol und erhitzt unter RiickfluR 10 min zum Sieden.
Nach Abkiihlen auf Raumtemp. setzt man 10 ml einer 15proz. ( m N )
Blei(1I)acetatlosung zu,fiillt mit Wasser auf 50.0 g auf. mischt und zentrifugiert. 10.0 ml des klaren Uberstandes labt man auf eine Extrelut@ 20Saule einsickem. Nach 10 min eluiert man mit 60 ml Chlorofombopropan01 (3:2). Das Eluat wird am Rotationsverdampfer unter vermindertem
Druck zur Trockene eingeengt. Den Ruckstand nimmt man mit wenig Methanol auf, versetzt mit 1.00 mi Diazepam-Lasung als inneren Standard
und fullt mit Methanol auf 2.00 bzw. 5.00 mi auf. F u r die HPLC-Analyse
venvendet man 20 1 1 dieser Losung.
Die Trennung durch HPLC erfolgt mittels folgender Geratekombination:
Waters 600 E System Controller: Waters Lambda Max Model 481 LC
Spectrophotometer; analytical cell: Waters 745 Data Module; Saule: Li
Chrochart 125-4, LiChrospher 100RP-18 (5 pm).
Gradient:
OMin.
2 ”
30 ”
40 ”
45 ”
47 ”
78 %
18 %
68 %
60%
55 %
78 %
Acetonitril
22 %
22 %
32 %
40%
45 %
22 %
Wasser
”
”
isokratisch
linear
”
”
FluBrate: 1.2 ml/min: Temp.: 40°C: Detektor: 225 nm.
Die ldentifizierung der Cardenolide beruht auf der Ubereinstimmung der
RRT-Werte der Peaks in den Proben und denen der Vergleichssubstanzen.
Von den Kreuzungen wurden drei bis vier Pflanzen jeweils einer separaten Doppelanalyse unterzogen. Die Proben wurden aus der Gesamtheit von
(bis zu)zehn zufallig gezogen.
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Kreuzungen yon Digitolis lanata
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Stuttgart New York. 1989.
[Ph894]
8
9
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