CC BY
8
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 631.8:633.8 DOI: 10.24412/1029-2551-2022-6-012
ИЗУЧЕНИЕ ЭКЗОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ БИОПРЕПАРАТОВ НА ПОЛИМОРФИЗМ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КАЛЕНДУЛЫ
1Ф.М. Хазиева, к.б.н., 1Н.И. Ковалев, к.с.-х.н., 1Т.В. Макарова, 1А.Е. Бурова, 2Т.Е. Саматадзе, к.б.н.
1 Всероссийский НИИ лекарственных и ароматических растений, e-mail: [email protected] 2Российский университет дружбы народов, e-mail: [email protected]
Изучено влияние регуляторов роста растений (Циркон и Эпин-Экстра), ретарданта Харди и микроудобрения Силиплант на морфологические признаки и биопродуктивность ноготков лекарственных двух сортов Золотое море и Райский сад селекции ФГБНУ ВИЛАР. Показано, что урожайность сырья у обоих сортов при всех вариантах обработки превышает контроль за исключением варианта с Эпин-Экстра. Обработка растений Харди способствует увеличению урожайности соцветий сортов Золотое море и Райский сад по сравнению с контролем на 20 и 23%. Применение Силипланта также способствовало повышению урожайности соцветий - на сорте Золотое море прибавка составила 0,35 т/га, у сорта Райский сад - 0,27 т/га. Обработка Цирконом оказалась более эффективной на сорте Золотое море. Влияние Эпин-Экстра на обоих сортах не выявлено. Наибольшая прибавка урожайности семян наблюдалась у сорта Райский сад на вариантах Харди и Циркон (23 и 24%, соответственно), в то время как на сорте Золотое море она составила 10%. Варианты Силиплант и Эпин-Экстра показали наименьшую эффективность - превышение составило от 2 до 8%. Посевные качества семян ноготков лекарственных всех изучаемых вариантов соответствовали ГОСТ 34221-2017.
Ключевые слова: ноготки лекарственные, сорт, регуляторы роста, микроудобрения, урожайность сырья и семян, БАВ.
RESEARCH OF EXOGENIC INFLUENCE OF BIOPREPARATIONS ON POLYMORPHISM OF MORPHOLOGICAL FEATURES AND PRODUCTIVITY OF CALENDULA
lPh.D. F.M. Khazieva, lPh.D. N.I. Kovalev, :T.V. Makarova, :A.E. Burova, 2Ph.D. Т.Е. Samatadze
lAll-Russian Scientific-Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants, e-mail: [email protected] 2Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University), e-mail: [email protected]
The influence of plant growth regulators Zircon and Epin-Extra, retardant Hardy and microfertilizer Siliplant on morphological characteristics and productivity of common marigold varieties (Golden Sea and Paradise Garden) was studied. It is shown that the yield of medicinal raw materials from both varieties exceeds the control in all variants, with the exception of the Epin-Extra variant. Applying of Hardy contributes to an increase in the yield of inflorescences of the Golden Sea and Paradise Garden varieties compared to the control by 20 and 23%. The use of Siliplant also contributed to an increase in the yield of inflorescences - the increase of yield for the Golden Sea variety was 0.35 t/ha, and for the Paradise Garden variety - 0.27 t/ha. Foliar treatment by PGR Zircon turned out to be more effective on Golden Sea variety. The effect PGR of Epin-Extra on both varieties was not revealed. The greatest increase in seed yield was observed in the Paradise Garden variety on the Hardy and Zircon variants (23 and 24%, respectively), while on the Golden Sea variety it was only 10%. Variants with Siliplant and Epin-Extra treatment showed the lowest efficiency - the excess was from 2 to 8%. The sowing qualities of common marigold seeds of all studied variants have high quality (corresponded to GOST 34221-2017).
Keywords: common marigold, Calendula officinalis, variety, plant growth regulators, microfertilizers, yield of inflorescences and seeds, bioactive substances.
Лекарственные растения играют важную роль в значительно возросло и объясняется это тем, что они жизни человека, а их применение в последнее время имеют малую токсичность, комплексность воздейст-
вия и возможность длительного применения без существенных побочных явлений. Среди лекарственных растений особое место занимают ноготки лекарственные (син. календула лекарственная) (Calendula officinalis L.) (Asteraceae) в связи с их широким применением в фармацевтической, медицинской, пищевой промышленности и в косметологии [1-3].
В современных технологиях возделывания лекарственных культур особое значение имеет применение регуляторов роста растений, органомине-ральных и микроудобрений, которые могут направленно регулировать отдельные этапы онтогенеза растений с целью максимальной мобилизации потенциала их биопродуктивности [4-7]. На ряде лекарственных культур, в том числе и на ноготках, выполнены исследования, в которых показана возможность повышения урожайности сырья и его качества под влиянием экзогенного воздействия рос-торегуляторами и микроудобрениями [8-12].
На урожайность и качество сырья ноготков лекарственных при их производственном возделывании большое влияние оказывает сорт. Во Всероссийском НИИ лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР, Москва) созданы два новых сорта календулы лекарственной Золотое море и Райский сад [13]. Исследован элементный химический состав этих сортов, выращенных в условиях агроэко-систем, подверженных техногенной эмиссии мегаполиса [14]. Однако, сортовая реакция ноготков лекарственных при экзогенном воздействии на урожайность сырья, семян и содержание действующих веществ не изучена.
Цель исследования - изучение экзогенного воздействия различными препаратами на полиморфизм морфологических признаков и биопродуктивность сортов ноготков лекарственных.
Методика. Объектом исследования служили сорта ноготков лекарственных Райский сад и Золотое море. Опыты по изучению влияния микроудобрения Силиплант, росторегуляторов Циркон и Эпин-Экстра, а также ретарданта Харди на биоморфологические признаки и биопродуктивность сортов ноготков лекарственных проводили в 20192020 гг. в лекарственном севообороте опытного поля ФГБНУ ВИЛАР по методикам, принятым для работы с лекарственными растениями [15, 16]. Почва опытного поля дерново-подзолистая средне-суглинистая, имеет следующие агрохимические показатели: гумус (по Тюрину) - 2,23%, массовая доля азота нитратов < 2,8 мг/кг, массовая доля соединений фосфора (по Кирсанову) Р2О5 386,3 мг/кг, K2O 87,7 мг/кг (по Масловой), сумма поглощенных оснований (по Каппену) 6,3 ммоль/100 г, pHKCl 5,15. Посев ноготков осуществляли в первой декаде мая, норма высева семян 8 кг/га, глубина заделки 23 см. Ширина междурядий 60 см. Предшественник - черный пар. Площадь опытной делянки 7,2 м2,
повторность трехкратная, размещение делянок рандомизированное. Первую обработку баковой смесью Цитовит + ЭкоФус, направленную на рост и развитие растений, проводили в третьей декаде июня, вторую обработку препаратами Силиплант, Циркон, Эпин-Экстра, имевшую цель увеличения содержания количества биологически активных веществ в сырье и повышении урожайности семян, проводили по вегетирующим растениям в III декаде июня в фазе начала бутонизации культуры (через 14 суток после первой), обработку ретардантом Харди - однократно в фазе начала бутонизации. Контрольные растения опрыскивали водой. Норма расхода рабочей жидкости 300 л/га. Соцветия собирали вручную в фазе цветения, при раскрытии не менее половины язычковых цветков. За вегетационный период проводили 7-10 сборов соцветий ноготков. Биометрические измерения производили с 1 погонного метра каждой повторности в фазе массового цветения. Учитывали биометрические показатели - высота растений, количество побегов, диаметр соцветий, число рядов язычковых цветков, количество соцветий, а также хозяйственно-полезные признаки - урожайность сырья и семян, содержание БАВ в сырье. Содержание суммы фла-воноидов в пересчете на рутин в сырье календулы определяли в Центре химии и фармацевтических технологий ФГБНУ ВИЛАР согласно ФС.2.5.0039.15. Семена собирали с момента полного побурения и подсыхания семян, интервал между сборами составлял примерно 10 дней, всего до конца вегетации было 3 сбора зрелых семян. Для определения энергии прорастания и всхожести семян брали четыре пробы по 100 семян для каждого варианта. Семена проращивали в термостате при температуре 22°С. Энергию прорастания определяли на 5-е сутки, всхожесть семян на 9-е сутки проращивания. Посевные качества семян календулы нормируются ГОСТ 34221-2017 [17].
Статистическую обработку экспериментальных данных выполняли методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (2011) с использованием программного обеспечения MS Excel [18].
Результаты. Изучаемые препараты через 10 дней после обработки не оказали значительного влияния на высоту растений, которая по вариантам была практически на уровне контроля в пределах ошибки опыта. Исключением были варианты с Харди и Эпин-Экстра, в которых наблюдали достоверное уменьшение высоты растений по сравнению с контролем (табл. 1).
К моменту массового цветения отмечено влияние изучаемых обработок на высоту растений сортов календулы лекарственной - межсортовые различия незначительны, наибольшее стимулирующее действие обнаружено при обработке росторегулятором Циркон и микроудобрением Силиплант на обоих сортах.
1. Влияние обработок на высоту сортов ноготков лекарственных _ (средние данные за 2019-2021 гг.)__
Вариант Через 10 дней Через 21 день В период массового
после I обработки после I обработки цветения
Золотое море
Контроль (обработка водой) 18,6±1,61 33,5±2,61 55,1±3,88
Силиплант, 0,4 л/га 20,9±2,02 37,3±3,03 58,9±3,93
Харди, 0,2 л/га 17,8±1,48 29,9±2,32 52,9±3,38
Циркон, 0,4 л/га 21,1±2,03 37,4±3,23 59,8±3,24
Эпин-Экстра, 0,4 л/га 17,9±1,58 36,9±3,01 57,7±3,24
Райский сад
Контроль (обработка водой) 18,8±1,48 33,8±3,05 55,2±3,88
Силиплант, 0,4 л/га 20,42±2,36 35,1±2,86 60,0±3,93
Харди, 0,2 л/га 17,00±1,44 29,1±2,16 51,9±3,38
Циркон, 0,4 л/га 20,00±1,71 38,4±3,12 60,3±3,24
Эпин-Экстра, 0,4 л/га 17,3±1,38 33,0±2,89 54,9±3,53
Наибольшее воздействие при применении обработок наблюдалось на таком признаке, как число разветвлений у обоих сортов, наиболее значимые различия были при обработке Харди по отношению к контролю на 56 и 64% у сортов Золотое море и Райский сад, соответственно. Диаметр соцветий при всех обработках у сорта Золотое море уступает контролю от 2 до 7%, тогда как у сорта Райский сад отмечается незначительное увеличение при обработках Силиплантом и Харди (2-3%). В то же время обработка препаратом Циркон приводит к увеличению числа рядов язычковых цветков сорта Золотое море на 6%, все варианты обработки способствуют увеличению данного показателя у сорта Райский сад от 1 до 12%.
Элементами структуры урожая растений ноготков служат масса одного соцветия, количество и масса соцветий. В исследовании количество соцветий оказалось более эффективным в оценке - у сорта Райский сад оно превышает Золотое море в контрольном варианте на 16%. Обработка микроудобрением Силиплант наиболее эффективна на сорте Райский сад - превышение над контролем составило 22%, тогда как Харди и Циркон оказали
значительное влияние на сорт Золотое море - превышение над контролем составило 38 и 22%, соответственно. Влияние Эпин-Экстра на оба сорта не выявлено (табл. 2).
Урожайность воздушно-сухого сырья при всех вариантах обработки за исключением Эпин-Экстра превышает контроль. Наиболее эффективным оказалась отработка растений обоих сортов ретардантом Харди, увеличение урожайности сырья сортов Золотое море и Райский сад по сравнению с контролем больше на 20-23%, что обеспечивается за счет увеличения как количества боковых побегов, так и количества соцветий (табл. 3).
Обработка микроудобрением Силиплант также способствовала повышению урожайности соцветий - на сорте Золотое море, прибавка урожайности сырья составила 0,35 т/га, у сорта Райский сад -0,27 т/га. Обработка росторегулятором Циркон оказалась более эффективной на сорте Золотое море.
Качество сырья (соцветий) ноготков лекарственных регламентируется по сумме флавоноидов в пересчете на рутин, содержание которых должно быть не менее 1% [19] По содержанию флавонои-дов выявлены достоверные различия у изучаемых
2. Влияние обработок на биометрические показатели сортов ноготков лекарственных __(средние данные за 2019-2021 гг.)__
Вариант Число Диаметр Число рядов Количество соцветий
побегов, шт. соцветия, см язычковых цветков, шт. за 7 сборов, шт/п.м.
Золотое море
Контроль (обработка водой) 5,7±0,40 6,45±0,31 6,51±0,517 262,5±23,60
Силиплант, 0,4 л/га 7,9±0,39 6,06±0,28 6,10±0,456 268,8±21,34
Харди, 0,2 л/га 8,9±0,68 6,34±0,34 6,37±0,449 295,6±24,94
Циркон, 0,4 л/га 7,5±0,51 6,00±0,35 6,91±0,494 273,0±21,55
Эпин-Экстра, 0,4 л/га 5,9±0,42 6,22±0,29 6,54±0,566 265,7±24,31
Райский сад
Контроль (обработка водой) 5,8±0,31 6,56±0,31 5,66±0,374 304,8±29,13
Силиплант, 0,4 л/га 8,9±0,31 6,74±0,29 5,69±0,379 356,5±31,51
Харди, 0,2 л/га 9,5±0,31 6,67±0,31 6,38±0,317 422,8±39,87
Циркон, 0,4 л/га 8,1±0,31 6,22±0,53 5,84±0,421 373,0±33,69
Эпин-Экстра, 0,4 л/га 5,7±0,31 6,07±0,49 6,35±0,586 303,0±28,49
4. Влияние регуляторов роста и микроудобрения на урожайность и посевные качества семян сортов ноготков лекарственных, в среднем за 2019-2020 гг.
3. Влияние регуляторов роста и микроудобрения на урожайность сырья и содержание суммы флавоноидов в сырье ноготков лекарственных (средние данные за 2019-2020 гг.)
Вариант Урожайность сырья (сухой вес) Сумма флавоноидов в пересчете на рутин, %
т/га прибавка урожайности, т/га % % к контролю
Золотое море
Контроль (обработка водой) 1,87 - 2,04±0,107 100
Силиплант, 0,4 л/га 2,22 0,35 2,32±0,158 114
Харди, 0,2 л/га 2,26 0,39 2,05±0,133 100
Циркон, 0,4 л/га 2,11 0,24 1,67±0,081 82
Эпин-Экстра, 0,4 л/га 1,84 -0,03 1,52±0,073 75
НСР05 0,195 - - -
Райский сад
Контроль (обработка водой) 1,95 - 2,15±0,106 100
Силиплант, 0,4 л/га 2,22 0,27 2,19±0,125 102
Харди, 0,2 л/га 2,41 0,46 2,20±0,195 102
Циркон, 0,4 л/га 2,15 0,2 1,53±0,077 71
Эпин-Экстра, 0,4 л/га 1,90 -005 1,90±0,086 88
НСР05 0,188 - - -
Вариант Урожайность Прибавка, Посевные качества
семян, т/га т/га энергия прорастания, % всхожесть, %
Золотое море
Контроль (обработка водой) 0,81 - 45,5±0,31 87±0,78
Силиплант, 0,4 л/га 0,83 0,02 53,1±0,33 95±0,91
Харди, 0,2 л/га 0,89 0,08 57,3±0,42 95±0,90
Циркон, 0,4 л/га 0,89 0,08 54,7±0,39 90±0,65
Эпин-Экстра, 0,4 л/га 0,84 0,03 52,3±0,41 91±0,68
НСР05 0,064 - - -
Райский сад
Контроль (обработка водой) 0,71 - 46,7±0,31 86±0,66
Силиплант, 0,4 л/га 0,77 0,06 57,3±0,40 92±0,89
Харди, 0,2 л/га 0,87 0,16 58,0±0,42 90±0,81
Циркон, 0,4 л/га 0,88 0,17 54,3±0,39 91±0,80
Эпин-Экстра, 0,4 л/га 0,74 0,03 55,0±0,46 90±0,81
НСР05 0,068 - - -
сортов - наибольшее отмечено у сорта Золотое море при обработке микроудобрением Силиплант на 14%, в варианте Харди - на уровне контроля. У сорта Райский сад отмечено незначительное превышение над контролем при обработке Силиплан-том и Харди - на 2%. Содержание суммы флавоноидов в пересчете на рутин, % при обработке препаратами Циркон и Эпин-Экстра у обоих сортов уступают контрольному варианту. По содержанию действующих веществ варианты соответствуют Фармакопейной статье (табл. 3).
Все опытные варианты по урожайности семян обоих сортов превосходили контроль. Наибольшая прибавка урожайности наблюдалась у сорта Райский сад в вариантах Харди и Циркон (23 и 24%, соответственно), тогда как на сорте Золотое море -до 10%. Варианты с применением препаратов Силиплант и Эпин-Экстра показали меньшую эффективность - превышение составило от 2 до 8%.
Посевные качества семян ноготков лекарственных всех вариантов соответствовали ГОСТ 34221-2017, согласно которому всхожесть должна составлять не менее 85%. Определение посевных качеств семян показало, что все испытанные препараты способствовали как повышению энергии прорастания (на 14-25%), так и всхожести семян (на 3-9%) (табл. 4).
Таким образом, показана специфика сортовой реакции на обработку микроудобрением Силиплант, ретардантом Харди и регуляторами роста Циркон и Эпин-Экстра на морфологические показатели и биопродуктивность сортов ноготков лекарственных. Установлено, что наибольшее влияние на обоих сортах на высоту растений оказывает Циркон, а на число разветвлений ретардант Харди. Количество соцветий у сорта Райский сад превышает Золотое море в контроле на 16%. Обработка микроудобрением Силиплант наиболее эффективна на сорте Райский сад -
превышение над контролем составило 22%, на сорте Золотое море наибольшее влияние оказали препараты Харди и Циркон - превышение над контролем составило 38 и 22%, соответственно. Влияние Эпин-Экстра на обоих сортах не выявлено. Наиболее эффективным оказалась обработка растений обоих сортов ретардантом Харди, урожайность лекарственного сырья превосходит контроль на 20-23%. Наибольшая прибавка уро-
жайности семян наблюдалась у сорта Райский сад на вариантах Харди и Циркон (23 и 24 %, соответственно), тогда как на сорте Золотое море их эффективность была ниже - до 10%. Варианты Силиплант и Эпин-экстра показали еще меньшую эффективность - превышение составило от 2 до 8%. Посевные качества семян ноготков лекарственных всех изучаемых вариантов соответствовали ГОСТ 34221-2017.
Работа выполнена в рамках НИР ФГБНУ ВИЛАР № FGUU-2022-0009 «Поиск и выявление перспективных видов дикорастущих растений, изучение их ресурсного потенциала, формирование высокопродуктивных агроценозов лекарственных и ароматических культур путем создания новых сортов и разработки интенсивных, экологически безопасных технологий их возделывания».
Литература
1. Khalid A.K., Silva J.A. Biology of Calendula officinalis Linn. Focus on Pharmacology, Biological Activities and Agronomic Practices // Medicinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology. Global Science Books, 2012, № 6. - Р. 12-27.
2. Arora D., Rani A., Sharma A. Review on phytochemistry and ethnopharmacological aspects of genus Calendula // Pharmacological Reviews, 2013, № 7(14). - Р. 179-187. DOI: 10.4103/0973-7847.120520.
3. Титова Н.Г. Технология получения лекарственных препаратов на основе календулы лекарственной (Calendula officinalis) // Фармацевтический бюллетень, 2016, № 1-2. - С. 120-131.
4. Ромашкина С.И., Савченко О.М., Хазиева Ф.М., Баслинов С.Л. Влияние микроудобрений на экзогенную регуляцию биопродуктивности копеечника альпийского (Hedysarum alpinum L.) // Агрохимический вестник, 2020, № 5. -С. 71 -74.
5. Бобрешова И.Ю., Зимина Т.В. Биопрепараты на основе растительных биологически активных веществ // Защита и карантин растений, 2016, № 8. - С. 30-32.
6. Мельникова Г.В., Бушковская Л.М., Пушкина Г.П. Применение регуляторов роста и микроудобрений на расто-ропше пятнистой (Silibum marianum L.) / Биологические особенности лекарственных и ароматических растений и их роль в медицине: сборник научных трудов Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию ВИЛАР (Москва, 23-25 июня 2016 г.). - М.: Щербинская типография, 2016. - С. 265-268.
7. Савченко О.М., Цыбулько Н.С. Экзогенная регуляция биопродуктивности родиолы розовой (Sedum roseum (L.) SCOP.) // Агрохимический вестник, 2021, № 3. - С. 52-56.
8. Пушкина Г.П., Тропина Н.С., Осипов В.И., Мельникова Г.В. Испытания нового природного ретарданта Харди на лекарственных культурах / Перспективы использования инновационных форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур (Анапа, 19-23 сентября 2016 г.): под ред. В.Г. Сычева.- М.: ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, 2016. - С. 120-123.
9. Маланкина Е.Л., Шатилова Т.И., Романова Н.Г., Ткачева Е.Н. Влияние ретарданта Харди на продуктивность и биохимический состав сырья змееголовника молдавского // Плодородие, 2020, № 5(116). - С. 38-41.
10. Грязнов М.Ю., Тоцкая С.А., Ромашкина С.И Влияние органоминеральных удобрений на рост и развитие Ammi majus L // Успехи современной науки, 2017, Т. 2, № 9. - С. 35-39.
11. Тропина Н.С., Аникина А.Ю., Тхаганов Р.Н. Применение ретарданта Харди на ромашке аптечной // Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада, 2018, Т. 146. - С. 117-120.
12. Ковалев Н.И. Изучение влияния различных форм удобрений на продуктивность ноготков лекарственных // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии, 2013, № 5. - С. 36.
13. Хазиева Ф.М., Коротких И.Н. Аспекты применения метода химического мутагенеза при создании сортов Calendula officinalis L. // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 2021, Т. 182, № 1. - С. 110-122.
14. Хазиева Ф.М., Цыганок С.И., Саматадзе Т.Е., Морозов А.И. Сортовая специфика накопления макро - и микроэлементов в цветках Calendula officinalis L. и их цитогенетическая изменчивость // Агрохимический вестник, 2019, № 2. - С. 58-61.
15. Проведение полевых опытов с лекарственными культурами: под ред. Хотина А.А. Лекарственное растениеводство: Обзорная информация. - М.: ЦБНТИмедпром, 1981, Вып. 1. - 55 с.
16. Требования к оформлению полевых опытов во Всероссийском научно-исследовательском институте лекарственных и ароматических растений. - М.: ВИЛАР, 2006. - 68 с.
17. ГОСТ 34221-2017. Семена лекарственных и ароматических культур. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2017. - 27 с.
18. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). -М.: Альянс, 2011. - 351 с.
19. Государственная Фармакопея Российской Федерации XIV изд. ФС.2.5.0020.15. [Электронный ресурс], 2015. -режим доступа к журн.: http://pharmacopoeia.ru/gosudarstvennaya-farmakopeya-xiii-online-gf-14-online.
