Хемотаксономическое разнообразие

Частным случаем биохимического разнообразия является хемотаксономическое разнообразие. Система любого таксона любого ранга – семейства, рода, секции –должна не только отражать основные закономерности эволюции данного таксона. Но и нести информацию о многообразии входящих в нее химических элемнтов. Анализ химичкского состава живых организмов, в частности растений. может стать критерием для уточнения таксона (рода, вида).

Хемотаксонмия (хемосистематика, биохимическая систематика) изучает взаимосвязь химического состава растений с систематическим положением растений и, таким образом, учитывает существующее в природе многообразие растений. Хемосистематика, как часть биосистематического изучения растений возникла на базе биохимии. Основными единицами изучения являются вид, рассматриваемый как полиморфная система и индивидуум. После химического изучения составляются ряды изменчивости по какому-либо признаку, например, ряды межвидовой изменчивости по по признаку «флавоноидных гликозидов» или «антрахиновых гликозидов».

Хемотаксономия как системный подход рассматривает различные иерархические ступени, сосредотачиваясь на изучении внутривидового полиморфизма, конечным результатом которого является либо уточнение таксона, либо отбор материала для селекции, интродукции. Основным критерием, в зависимости от цели отбора является содержание первичных или вторичных метаболитов.

Содержание и состав вторичных метаболитов может служить одним из критериев определения видовой таксономичности растений, своеобразным хемотаксономическим маркером. В настоящее время в хемотаксономических исследованиях растений широко используются флавоноиды как критерий для определения таксоноспецифичности. Например, изучение состава и содержания флавоноидов в 10 видах рода полыни (Artemisia L.), собранных в лесостепной зоне Западной Сибири, показали, что у каждого вида полыни свой специфичный состав флавоноидов, т.е. была установлена видовая таксоноспецифичность флавоноидов.

Хемотаксономическое изучение растений позволяет определить видовую самостоятельность растений. Например, красоднев малый (Hemerocallis minor Mill. В 1768 году Миллер описал Hemerocallis minor и придал ему ранг мелкоцветковой низкорослой растительности Hemerocallis flava –красоднев желтый. При этом описание было сделано по гербарным образцам без уточнения мест происхождения. Вид Hemerocallis flava был описан Линнеем как самостоятельный вид на основе материалов, привезенных Гмелиным из Сибири. Он отличается желтой окраской цветков. Считалось, что этот вид встречается как в Европе, так и в Сибири. Из-за нечеткости в описании красоднева малого как разновидности красоднева желтого привела к необходимости уточнить, является ли красноднев малый самостоятельным видом или это разновидность красноднева желтого. Тем более. что некоторые ботаники считают, что вне Европы вид красоднева желтого не встречается. Для уточнения видовой самостоятельности красноднева малого было проведено изучение состава флавоноидов в листьях и цветках красноднева малого, взятого в природных популяциях Новосибирской, Иркутской областях, Красноярском крае и Горном Алтае, а также в условиях культуры на коллекционных участках ЦСБС. Исследования состава флавоноидов в листьях цветках красоднева малого и желтого показало. что они присутствуют только в листьях. Анализ флавоноидов в листьях показал, что по этому критерию разницы между двумя видами красоднева не было. Поэтому их можно отнести к одному роду красоднев. В то же время у красоднева малого не встречалось цветков с желтой окраской, поэтому все многообразие красоднева с желтыми цветками, относится к единому полиморфному виду красоднева желтого.

Исследования вторичных метаболитов позволяют определить систематически близкие и морфологически трудно различимые виды растений, например, такие как виды рода рододендрон. Виды этого рода отличаются содержанием такого вторичного метаболита, как кумарины. Изучение кумаринов в растениях рододендронов даурского, сихотинского, остроконечного рододендрона Ледебура показало, что имеется общая группа кумаринов, определяющих их принадлежность к роду рододендронг. В то же время каждый из видов обладал своим специфическим набором кумаринов. Например, два близкородственных вида рододендрон даурский и рододендрон Ледебура отличались по составу кумаринов. У рододендрона Ледебура встречалось 8 видов кумарина, а у рододендрона даурского только 6.