Aspects of organ-specific alkaloid distribution in Catharanthus roseus from Thailand

Die vorliegende Arbeit präsentiert die Ergebnisse von phytochemischen Untersuchungen an rosa und weiß blühenden Individuen vom Madagaskar Immergrün, Catharanthus roseus G. Don (Apocynaceae), aus Thailand. Zur vergleichenden Analyse wurden chromatographische Methoden wie HPLC mit UV-Diodenarray Detektion sowie Dünnschichtchromatographie (DC) herangezogen. Nach Besprühen der DC-Platten mit Dragendorff’s Reagenz konnten keine Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Blütenmorphen beobachtet werden. Daher wurden die entsprechenden Extrakte vereinigt und gemeinsam analysiert. Chromatographische Vergleiche zwischen den einzelnen Organen Wurzeln, Spross und Blättern, zeigten auffällige Ähnlichkeiten zwischen dem Spross- und dem Wurzelextrakt, während der Blattextrakt deutlich verschieden war. Diese Unterschiede sind auf Anreicherung weiterer, nicht-alkaloider Stoffe, in den Blättern zurückzuführen. Die präparative Auftrennung des Wurzelextraktes führte zur Isolierung der beiden bekannten Alkaloide Alstonin und Serpentin. Diese beiden Alkaloide sind auch im Sprossextrakt nachweisbar, fehlen jedoch im Blattextrakt. Zusätzlich durchgeführte Säure-Basen Extraktion führte zu einem Abbau von Serpentin, während Alstonin angereichert wurde. Daher sollte diese Methode mit Vorsicht angewandt werden, um Bildung von Artefakten zu vermeiden. In Blattexsudaten konnten keine Monoterpenindolalkaloide nachgewiesen werden. Damit widerlegen diese Ergebnisse, ebenso wie auch neuere Untersuchungen, frühere Behauptungen einer externen Alkaloidakkumulation. Das Vorkommen von möglichen fraß-hemmenden Substanzen wurde mit frisch geschlüpften Raupen der Ägyptischen Baumwolleule Spodoptera littoralis Boisduval in einem Bioassay getestet. Es zeigte sich eine klare Entwicklungshemmung der Raupen bei der Aufnahme von Blattextrakt. Nach vier Tagen betrug die Hemmung 74% und nach sieben Tagen 97% bei der getesteten Konzentration von 2000 ppm (parts per million). Diese starke Wirkung nach sieben Tagen war auch bei niedrigeren Konzentrationen des Blattextraktes nachweisbar. Die Wirkung der beiden anderen Extrakte war mit 52% für den Wurzelextrakt und 41% für den Sprossextrakt nach sieben Tagen weitaus schwächer. Diese Ergebnisse deuten auf die Präsenz von Substanzen mit stark fraßhemmenden Eigenschaften in den Blättern hin. Die erhaltenen Ergebnisse dieser Untersuchungen stimmen mit der Literatur überein und zeigen unter anderem auch, dass sich verschiedene Blütenfarbe nicht unbedingt in einer Diversifizierung der Inhaltsstoffmuster widerspiegeln mussThe ornamental plant species Catharanthus roseus G. Don (Magdagascar perinkle; Apocynaceae) collected in Thailand was studied for its alkaloid composition. Phytochemical investigations, applying mainly high performance liquid chromatography (HPLC) with UV-diode array detection, and thin layer chromatography (TLC) with UV detection at 254 respective 366 nm and subsequent derivatization by Dragendorff’s reagent, led to the isolation and identification of the diastereomers alstonine and serpentine from the methanolic root extract. Analytical comparison by HPLC and TLC of the crude extracts obtained from pinkish and white flowering individuals did not show any differences, therefore individuals of both morphs were pooled. Comparative analyses of the methanolic extracts from leaves, stems and roots revealed similarities in the accumulated compounds of the roots and stem extracts whilst the leaf extract showed clear differences. These data indicate a clear differentiation in the alkaloid composition of the studied organs. Investigations of the exudates obtained by dipping leaves in acetone for a short time did not show the presence of monoterpene indole alkaloids on the leaf surface as reported by Roepke et al. (2010). Additionally, acid-base extraction of the methanolic crude extract from stems showed the sensitivity of serpentine against a higher pH value. This experiment led to a reduction of the amount of this alkaloid whereas the amount of alstonine increased. This result suggests that application of acid-base extraction for gaining a crude alkaloidal fraction may not always be the best choice because of the possibility of formation of artifacts. The results from anti-feedant assays using neonate larvae of the insect pest cotton leafworm Spodoptera littoralis Boisduval (Lepidoptera, Noctuidae) tested in concentrations between 250 and 2000 ppm of the crude extracts revealed a clear growth reduction of the larvae by the leaf extracts. The calculated values of the highest tested conc. ranged between 74% after four and 97% after seven days. In contrast, the growth reduction of the larvae by the root and stem extracts at 2000 ppm ranged between 31% for the root extract and almost 12% for the stem extract after four days. After seven days these values increased up to 52% for the root extract and 41% for the stem extract. Increased lethality could not be observed during this experiment. These data indicate the presence of compounds with strong anti-feedant properties in the leaf extract and also-with some restrictions- in the stem and root extracts. Overall, the obtained results are in accordance with reported literature