CC BY
55
УДК 636.543:631.529(470.13-924.82)
итоги интродукции ИЕОУЗлтм льпжм ь.
в условиях среднетаежной подзоны в республике коми
© 2014 Н.В. Портнягина, М.Г. Фомина, В.В. Пунегов, К.С. Зайнуллина,
Э.Э. Эчишвили
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар
Поступила в редакцию 15.04.2014
Подведены итоги многолетнего изучения роста и развития растений Hedysarum alpinum Ь. при выращивании в условиях среднетаежной подзоны Республики Коми. Подробно дана морфологическая характеристика растений разных онтогенетических состояний прегенеративного периода в условиях культуры. Определена сырьевая фитомасса растений разного возраста выявлено в ней высокое содержание мангиферина.
Ключевые слова: Hedysarum alpinum L., лекарственное растение, рост, развитие, продуктивность, мангиферин
Hedysarum alpinum L. - копеечник альпийский - многолетнее травянистое растение из сем. бобовых (Fabaceae), включен в Красную книгу Республики Коми [1] как вид, резко сокращающий свою численность в условиях антропогенного воздействия. Исследуемый евразиатский вид отнесен к группе лекарственных растений, не обеспеченных естественной сырьевой базой [3]. Заросли копеечника приурочены к хорошо дренированным участкам пойм рек и ручьев. Предпочитает влажные и богатые гумусом луговые почвы. Основные промысловые массивы вида выявлены в Читинской области. Учитывая сложность по заготовке травы копеечника в природе и большую потребность медицины в лекарственном сырье данного вида, содержащего ксантовый гликозид мангиферин и используемого для производства препарата Алпизарин - противовирусного средства для лечения герпесных инфекций, копеечник альпийский рекомендуется к введению в культуру в разных регионах
Портнягина Надежда Васильевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, старший научный сотрудник. E-mail: [email protected] Фомина Марина Геннадьевна, старший лаборант-исследователь. E-mail: [email protected]. ru Пунегов Василий Витальевич, кандидат химических наук, старший научный сотрудник. E-mail: [email protected]. ru
Зайнуллина Клавдия Степановна, кандидат биологических наук, доцент, заведующая отделом «Ботанический сад». E-mail: [email protected] Эчишвили Эльмира Элизбаровна, кандидат биологических наук, научный сотрудник. E-mail: [email protected]. ru
России [6]. В условиях срднетаежной подзоны Республики Коми И. alpinum Ь. изучается с 1994 г. Установлено, что многолетние растения характеризуются высокой зимостойкостью и долголетием в культуре [5].
Цель работы: изучение роста и развития растений Иedysarum а1ртит Ь. в условиях культуры, определение продуктивности надземной фитомассы и содержания в ней мангиферина.
Материалы и методы. Исследования проводили в ботаническом саду Института биологии Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар, подзона средней тайги). Исходный материал (семена) был получен из Всероссийского института лекарственных и ароматических растений (г. Москва). В работе использовали общепринятую методику исследований при интродукции лекарственных и ароматических растений [4]. Для изучения онтогенеза опыты закладывали в 2010 и 2012 гг. на среднеокультуренных, дерново-подзолистых глееватых почвах суглинистого механического состава, скарифицированные семена сыктывкарской репродукции высевали в конце июня в рядки с междурядьями 70 см, из расчета 300 шт. на 1 метр погонный. Высота растений и сезонное развитие изучались на многолетних растениях 1997, 1999 и 2006 гг. посева. Фитомассу анализировали в фазу массового цветения на растениях второго-восьмого годов жизни, срезая всю надземную часть на высоте 15 см от поверхности почвы. Одновременно отбирали по 3 средние пробы для определения воздушно-сухого вещества. Количественное определение мангиферина проводили в воздушно-сухом материале методом микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)
с использованием прибора Милихром-5. Полученные результаты обработаны статистически при помощи пакета программ 81ай81!ка.
Результаты и их обсуждение. Нами подробно изучены особенности роста и развития растений копеечника альпийского в условиях культуры на начальных этапах онтогенеза. Прорастание семян начиналось на 7-9 сутки после посева, тип прорастания - надземный. Семядоли бобовидно-эллиптические с приподнятыми короткими черешками, слегка мясистые, голые, цельнокрайние, неравнобокие, светло-зеленого цвета. Первый настоящий лист простой, цельно-крайний, с черешком, на верхушке вдавленный, при основании округлый, появлялся на 10-14 сутки после посева. Второй настоящий лист простой, продолговато-округлый, черешковый, немного крупнее первого, разворачивался на 18-20 сутки после посева. Длительность состояния проростков составляла 20-22 суток. Ювенильное онтогенетическое состояние у растений копеечника альпийского начиналось с усыхания семядолей и развития боковых корней второго порядка. На 27 сутки после посева у 75% растений семядоли отсутствовали. Особи были представлены главным побегом с тремя-четырьмя простыми, цельнокрайними, продолговато-яйцевидными, черешковыми листьями. Листорасположение - очередное. Корневая система стержневая, главный корень проникал в почву на глубину в среднем до 5,6 см. Это состояние длилось до 10 дней. Признаками перехода растений копеечника альпийского в имматурное онтогенетическое состояние являлись начало ветвления главного побега, появление тройчатых листьев и увеличение в размерах двух почек возобновления, находящихся в пазухах отмерших семядолей, из которых на следующий год развивались новые побеги. На 38-47-е сутки после посева с разницей в 5-7 дней появлялись 2 тройчатых листа. В этот же период происходило значительное увеличение размеров листовых пластинок третьего и четвертого простого листа, а также утолщение главного корня (до 0,3 мм), который проникал в почву в среднем на 8,3 см. Кроме того, наблюдалось явление геофилии: базальная часть побега втягивалась в почву на глубину 0,71,0 см, этот процесс продолжался постоянно на протяжении двух лет наблюдения. Продолжительность этого состояния длилась 30-32 суток. Переход растений копеечника альпийского в виргинильное онтогенетическое состояние произошел в конце августа - начале сентября, на 6568 сутки после посева. Растения в этот период начал формировался новый тип сложных листьев - непарноперистых с несколькими парами листочков и корневая система, характерная для взрослой особи. Листочки непарноперистосложных
листьев продолговатые или продолговато-яйцевидные с округлым или округло-клиновидным основанием с притупленной верхушкой 2,8-3,1 см длиной, 0,9-1,4 см шириной. В первый год жизни до конца сентября на главном удлиненном побеге длиной 16-24 см развивалось 9-10 листьев: 4 простых, 2 - тройчатых, и 3-4 непар-ноперистосложных листа с двумя парами листочков. В пазухах простых листьев отмечались боковые побеги второго порядка. К концу сезона у 20% растений из пазухи нижнего стеблевого листа формировался боковой побег 9-17 см длиной с 4-6 листьями, не уступающий по развитию главному побегу. Корневая система в этот период хорошо развита, главный корень диаметром у основания 0,3-0,4 см проникал в почву на глубину 14-18 см, имел развитую сеть боковых корней второго порядка (до 16 см) и боковых корней третьего порядка (1 -5 см) с многочисленными азотфиксирующими клубеньками на корнях.
На второй год жизни отрастание копеечника альпийского началось в середине мая. У перезимовавших особей на ортотропных моноциклических побегах, развившихся из почек возобновления, находящихся на базальной части отмершего побега, первыми появлялись непар-ноперистосложные листья с 2-3 парами листочков. С возрастанием порядкового номера листа увеличивалось число пар листочков и длина листа. Виргинильные растения развивали в первый год до 2, во второй - до 7 пар листочков. В генеративный период растения Нейутгит арпит при выращивании в среднетаежной подзоне Республики Коми вступают на втором-третьем годах жизни. На второй год зацветают единичные особи, массовый переход растений в указанный период происходит на третий год жизни.
Наступление фаз развития зависит от метеорологических условий года наблюдений и возраста растений. Весеннее отрастание многолетних растений копеечника альпийского отмечалось во второй-третьей декаде мая, после перехода температуры воздуха через 50С. Межфазный период от начала вегетации до начала бутонизации составлял в среднем 38 дней, варьируя по годам от 34 до 44 дней. Бутонизация начиналась во второй-третьей декаде июня. Начало цветения у растений копеечника альпийского отмечалось в среднем 4 июля, зацветали они в разные годы в период с 27 июня по 15 июля. В фазу массового цветения растения вступают в среднем 12 июля. Начало плодоношения отмечалось через 8-10 дней после вступления растений в фазу массового цветения. Массовое плодоношение растений наступает в первой половине августа и совпадает с датами окончания цветения. Период плодоношения заканчивался в
благоприятные по метеоусловиям годы (2000, 2010, 2011, 2012, 2013 гг.) в третьей декаде августа, в неблагоприятные (1999, 2002 гг.) - в третьей декаде сентября. Период от начала отрастания до сбора семян составлял в среднем 115 дней, варьируя по годам от 105 до 128 дней. Следует отметить, что единичные генеративные растения, сформировавшиеся на втором году жизни, позже вступали в фазы бутонизации, цветения, плодоношения, отличались более длительным периодом вегетации (117-137 дней) и более низкими показателями высоты растений.
Нарастание побегов в высоту у генеративных растений копеечника альпийского третьего-седьмого годов жизни продолжалось до середины августа. Наибольшие среднесуточные приросты (1,5-3,5 см) отмечены в фазу бутонизации. Высота растений зависела от метеорологических условий вегетационного сезона. В условиях прохладного и дождливого лета (1999, 2002, 2008 гг.) высота побегов составляла 99-115 см, в другие годы, более благоприятные по метеоусловиям - 120-162 см.
В условиях культуры многолетние растения копеечника альпийского формируют прямостоячие облиственные побеги, заканчивающиеся многоцветковыми густыми кистями. Соцветия образуются как на побегах первого, так и второго порядков. Центральное соцветие (на побеге первого
Выделение мангиферина из растений И.а1ртыт разного возраста, собранных в фазу массового цветения, проводили в 2011-2013 гг. Содержание мангиферина в пересчете на абсолютно сухое сырье в средней пробе растения, состоящей в основном из листьев и соцветий, варьировало по годам от 2,8% до 4,3%. Опреде-
порядка) состоит из 6-9 кистей, длина которых варьирует от 8 до 31 см, парциальное соцветие (на побегах второго порядка) - из 2-5 (6) кистей 3-19 см длиной. В среднем на одном побеге развивалось 7 кистей в центральном и 17 в парциальных соцветиях. В качестве лекарственного сырья у копеечника альпийского используется воздушно-сухая надземная фитомасса растений, состоящая из измельченных листьев, соцветий, кусочков стеблей, диаметром не более 0,2 см, изредка зеленых плодов, собранных в период бутонизации-цветения. Качество сырья регламентировано требованиями ВФС 42-1498-85. Содержание мангиферина в лекарственном сырье должно быть не менее 1% [6]. Морфометри-ческие показатели и сырьевая фитомасса побега определялись нами на средневозрастных особях в фазе массового цветения, в период максимального развития растений (табл. 1 ). Следует отметить, что показатели диаметра стебля у растений копеечника альпийского, выращиваемых в сред-нетаежной подзоне Республики Коми, выше чем необходимо для стандартного лекарственного сырья. В структуре побега масса стеблей диаметром 0,3-0,7 см составляла 45-53% и не учитывалась при отборе фитомассы на сырье. Воздушно-сухая надземная фитомасса варьировала по годам от 7,1 до 9,1 г на побег и от 91 до 114 г на особь.
ляли и содержание мангиферина по органам растения. Наибольшее количество мангиферина обнаружено в листьях (4,1-6,1%) и цветках (1,31,7%), наименьшее - в стеблях диаметром более 0,2 см (0,4-0,8%). Высокое содержание мангифе-рина, обнаруженное нами в листьях растений 28-го годов жизни, согласуется с данными Т.А.
Таблица. Морфобиологические показатели генеративного побега Иedysarum а1ртит Ь. в условиях культуры среднетаежной подзоны Республики Коми
Показатель 29.07.2010 г. 19.07.2011 г. 20.07.2012 г. 11.07.2013 г.
высота, см 143±6 131±2 157±5 124±3
диаметр стебля (см):
в нижней части побега 0,7 0.6 0,6 0,7
в средней части побега 0,6 0,6 0,5 0,6
в верхней части побега 0,4 0,4 0,4 0,4
число стеблевых листьев, шт. 23±1 19±1 25±1 23±1
длина листа, см 17,4±1 15,8±0,5 17,0±0,3 17,4±0,2
ширина листа, см 6,8±0,5 6,6±0,5 7,4±0,2 7,0±0,2
число побегов II порядка, шт. 21±0,5 17±0,3 10±0,2 12±1
длина побегов II порядка, см 30±2 24±1 22±1 21±2
сырая фитомасса побега, г 60,0±1 55,0±0,2 49,4±4 47,3±0,5
структура побега (%):
стебли диаметром d > 0,2 см 50 45 50 53
листья, цветки, стебли d < 0,2 см 50 55 50 47
фитомасса листьев и соцветий (г):
сырая 31,6±4,7 30,4±1,3 24,6±3,8 25,3±3,2
воздушно-сухая 9,1±1,3 8,7±0,4 7,1±1,1 7,6±1,0
1.
Кукушкиной и др. [2], полученными для растений H. alpinum седьмого года жизни (4,3% в листьях), интродуцируемых в лесостепной зоне Западной Сибири.
Выводы: при выращивании в условиях среднетаежной подзоны Республики Коми рас- 2. тения H. alpinum последовательно проходят все онтогенетические состояния прегенеративного периода за два года, массовый переход растений в генеративный период происходит на третьем году жизни. Ритмы роста и развития многолет- 3 них растений стабильны и приспособлены к местным климатическим условиям; жизненное состояние высокое. Установлено, что в условиях культуры растения H. alpinum второго-восьмого годов жизни характеризуются большими показателями надземной сырьевой фитомассы (7,1-9,1 г на побег) с высоким содержанием в ней ман-гиферина (2,8-4,3%). Полученные экспериментальные данные позволяют утверждать, что в условиях Севера Н. alpinum является перспек- 5. тивным лекарственным растением.
Работа выполнена при поддержке интеграционного проекта фундаментальных исследований, выполняемых в Учреждениях Уральского отделения РАН № 6 12-И-4-2023.
4.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Красная книга Республики Коми. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и животных. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2009. 472 с.
Кукушкина, ТА. Содержание мангиферина и суммы ксантонов в растениях некоторых дикорастущих и интродуцированных видов НМуБатит (ТаЬасеае) / ТА. Кукушкина, Г.И. Высочина, НА. Карнаухова, И.Ю. Селютина // Растительные ресурсы. 2011. Вып.1. С. 99-105. Майсурадзе, Н.И. Задачи интродукции лекарственных растений и пути их решения / Н.И. Майсурадзе, В.В. Угнивенко // Результаты и перспективы научных исследований в области создания лекарственных средств из растительного сырья. - М., 1985. С. 294-251.
Майсурадзе, Н.И. Методика исследований при интродукции лекарственных растений / Н.И. Май-сурадзе, В.П. Киселев, О.А. Черкасов и др. // Лекарственное растениеводство. - М.:ВИЛАР, 1984. Вып.3. 33 с.
Мишуров, В.П. Опыт интродукции лекарственных растений в среднетаежной подзоне Республики Коми / В.П. Мишуров, Н.В. Портнягина, К.С. Зай-нуллина и др. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 243 с. Растения для нас. Справочное издание / под ред. Г.П. Яковлева и К.Ф. Блиновой. - СПб.: Учебная книга, 1996. 654 с.
the results of HEDYSARUM ALPINUM l. introduction in conditions of middle taiga subzone in komi republic
© 2014 N.V. Portnyagina, M.G. Fomina, V.V. Punegov, K.S. Zaynullina, EE. Echshvili Institute of Biology Komi Science Center UrB RAS, Syktyvkar
The results of long-term research the growth and development of Hedysarum alpinum L. in middle taiga subzone of Komi Republic have been obtained. A detailed morphological characteristic of plants of different ontogenetic states of pre-generative period has been given. A raw phytomass of plants of different age, having a big content of mangiferin, has been determined.
Key words: Hedysarum alpinum L., medical herb, growth, development, productivity, magniferin
Nadezhda Portnyagina, Candidate of Agriculture, Associate Professor, Senior Research Fellow. E-mail: [email protected] Marina Fomina, Senior Laboratorian-researcher. E-mail: [email protected]. ru
Vasiliy Punegov, Candidate of Chemistry, Senior Research Fellow. E-mail: [email protected]
Klavdiya Zaynullina, Candidate of Biology, Associate Professor, Chief of the Department "Botanical garden". E-mail: [email protected] Elmira Echishvili, Candidate of Biology, Research Fellow. E-mail: [email protected]. ru
