CC BY
42
УДК 58:633.8 DOI 10.24411/2078-1318-2019-12011
Доктор биол. наук Н.М. НАЙДА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected]) Канд. биол. наук М.С. ШЛАШ (Сирийская Арабская Республика)
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКИХ И МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК NIGELLA SATIVA В УСЛОВИЯХ СИРИИ И ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Род чернушка Nigella L. насчитывает, по разным источникам, 15-20 видов [1-3]. Родина чернушки посевной N.sativa L. - Средиземноморье, она распространена в Средней и Атлантической Европе, Средиземноморье, в Малой и Средней Азии, Иране, Афганистане, в Индии, Пакистане, Китае, Северной Африке, в Европейской части России и на Кавказе [1-3]. Это однолетнее травянистое растение, высотой 8-50 см, со стержневой корневой системой, прямостоячими стеблями и дважды перисто-рассеченными листьями. Обоеполые правильные цветки имеют голубую окраску, а пыльники с едва заметным остроконечием.
На Западе это растение называют «черный тмин» или «черный кориандр». Семена чернушки имеют мускатный запах и острый вкус, но не оказывают раздражающее действие на слизистую оболочку желудка. Поэтому чернушку издавна возделывали как пряность. Семена чернушки содержат до 40% жирного масла, 0,46-1,5% эфирного масла, тритерпеновые сапонины, алкалоиды нигеллин и дамасцеин, гликозид мелантин, стероиды, терпены, токоферолы и другие соединения [4]. В традиционной медицине Индии, Пакистана и арабской медицине семена чернушки применяют как мочегонное, желчегонное, глистогонное, мягкое слабительное и желудочное средство [5]. Чернушка помогает при астме, кашле, подагре, ревматизме, ртутных отравлениях, кожных заболеваниях, она усиливает секрецию молока у кормящих женщин. Чернушку посевную используют и в гомеопатии [4]. Семена применяют в хлебобулочной, кондитерской и консервной промышленности, а эфирное масло - парфюмерной промышленности. Чернушка -прекрасное декоративное растение.
Цель исследований - сравнительный анализ особенностей роста и развития растений чернушки посевной и урожайности семян в условиях Сирии и Ленинградской области.
Материалы, методы и объекты исследования. Объектом исследования была чернушка посевная - образец культурной популяции из Сирии. Изучение особенностей роста и развития чернушки посевной проводили на севере Сирии (г. Хасеке) в 1998-2000 гг. и в Ленинградской области в 2009-2018 гг. Морфологические, анатомические и биохимические исследования были проведены в лабораториях СПбГАУ.
Рельеф северной части Сирии - равнинный с горными образованиями, местность сложена из осадочных нестойких пород, залегающих почти правильными горизонтальными пластами. Почвы в этой части страны - гипсовые, при орошении пригодные для возделывания хлопчатника. В 1998-2000 гг. ночные температуры января-февраля опускались до -1о С, днем воздух прогревался до + 11-14оС. В апреле среднесуточная температура составляла 12-13оС, а в мае дневные температуры были 26-28оС. Дневная температура летних месяцев достигала 38-40оС, ночью опускалась до 18-200С. За год выпало 100 мм осадков.
Посев семян чернушки в Сирии проводили 15-20 января, расстояние между растениями 15 см, между рядками - 20-25 см, все приемы соответствовали региональной технологии. Полив проводили каждые 10 дней, а в период плодоношения - через 20 дней.
Климат Ленинградской области умеренно холодный, лето короткое и прохладное, суммарная солнечная радиация не превышает 3300 МДж/м2, а сумма температур выше 10оС колеблется в пределах от 1986о до 2210оС, продолжительность этого периода составляет в среднем 110-120 дней. Продолжительность безморозного периода колеблется в разных районах Ленинградской области от 90 до 160 дней. Непостоянство погоды -характерная особенность климата: зимой частые оттепели, а весной - возвраты холодов.
Погодные условия в годы наблюдений были различные: вегетационные периоды 2013-2015, 2018 гг. были благоприятными для роста и развития растений, в 2016 г. осадков выпало значительно больше нормы, но температурный режим был близок к многолетним значениям, а 2017 г. был холодным и дождливым.
Изучение чернушки посевной проводили на малом опытном поле СПбГАУ в питомнике лекарственных и эфирномасличных растений. Почва участка - дерново-карбонатная среднесуглинистая, высоко окультуренная, пахотный слой - 24 см; содержание гумуса - 4,3%, Р2О5 - 200-230 мг/кг почвы, К- 200-230 мг/кг почвы, рН - 5,8. Посев проводили в первой декаде мая.
Результаты исследований. При выращивании растений в новых для них почвенно-климатических условиях происходит адаптация к этим условиям, но при этом может меняться ритмичность роста и развития как всего растения, так и его отдельных частей. Могут меняться морфологические признаки и их количественные показатели, в конечном итоге и продуктивность растений.
Посев семян чернушки в Сирии проводили во второй декаде января, всходы появлялись через 5-7 дней. Прорастание надземное, семядоли выносятся на поверхность, освобождаясь от покровов семени. Проросток имеет семядоли, апекс с 1-2 бугорками листьев, гипокотиль и главный корень [6, 7, 8]. В Ленинградской области сеяли чернушку в первой декаде мая. Ритмы прохождения фенологических фаз представлены в табл.1.
Таблица 1. Фенологические фазы развития чернушки посевной
Регион возделывания Посев Всходы Бутонизация Цветение Плодоношение
Сирия 15.01 21-22.01 с 08-12.03 20-23.03-05.05 05.04-20.05
Ленинградская область 10.05 28.051.06 05.07-12.07 12.07-05.08 20.07-30.09
Сравнительный анализ наступления и прохождения фенологических фаз чернушки в разных условиях показал, что в Сирии общая длительность межфазного периода от посева до конца плодоношения составляет 120-125 дней (табл.1, 2), семена созревают в апреле-мае и к концу 2 декады мая жизненный цикл завершается [6, 7, 8]. В условиях Ленинградской области полный жизненный цикл чернушка проходит за 140-145 дней, скорость прорастания семян замедленная, поэтому всходы появлялись через 18-20 дней, а фаза цветения была короче, чем в Сирии, почти в 2 раза. Фаза плодоношения и созревания семян растянута до конца сентября. И несмотря на это, не во всех плодах вызревают семена.
Таблица 2. Длительность фенофаз и межфазных периодов чернушки посевной
Регион возделывания Посев-всходы, дни Длительность бутонизации, дни Длительность цветения, дни Длительность плодоношения, дни Длительность периода посев- конец плодоношения, дни
Сирия 6-7 10-15 40-45 40-45 120-125
Ленинградская область 18-20 7-10 19-24 70 140-145
Результаты сравнительного изучения количественных морфологических признаков и продуктивности растений чернушки в условиях Сирии и Ленинградской области показали их варьирование в сильной степени. Так, в условиях Сирии на одном растении формируется от 15 до 40 цветков и 18-25 листьев, высота растений к моменту цветения была 41,2-45,0 см (табл. 3), один цветок цвел 4-5 дней. В Ленинградской области высота растений в фазу цветения была 20,0-25,3 см, число листьев -4-7 шт., число цветков на растении колебалось от 4 до 11 шт., один цветок цвел 3-4 дня.
Таблица 3. Морфометрические особенности чернушки посевной
Регион возделывания Высота растений Число цветков на 1 растении, шт. Число листьев на 1 растении, шт. Число боковых побегов II порядка , шт. Число боковых побегов III порядка , шт.
Сирия 41,2-45,0 15-40 18-25 15-25 8-20
Ленинградская область 20,0-25.3 4-11 4-7 2-4 1-3
Количественные показатели, составляющие структуру урожайности, приведены в табл.4. В сильной степени (почти в 5 раз) в условиях Сирии и Ленинградской области различались такие показатели, как число плодов на растении, семенная продуктивность и урожайность, в меньшей - число листовок в плодах и содержание жира в семенах. Урожайность семян составляла соответственно 640,9-670,0 и 140-160 кг/га. Невысокая урожайность семян в Ленинградской области объясняется более низкими структурными показателями продуктивности, с одной стороны, и тем, что семена в плодах на побегах II и III порядков не успевали вызревать до наступления холодов. Содержание жирного масла в семенах достигало 39,5%.
Таблица 4. Количественные морфобиологические признаки и продуктивность чернушки посевной
Регион возделывания Среднее число плодов на 1 растении, шт. Среднее число листовок в плоде, шт. Семенная продуктивность 1 растения, шт. Урожайность семян, кг/га Содержание жирного масла в семенах, %
Сирия 26,5 5,2 724,5 640,9-670,0 45,6-52,8
Ленинградская область 5,7 4,3 137,2 140,0-160,0 39,5
Особое внимание было уделено изучению строения цветка и опыления в условиях Ленинградской области.
Цветки у чернушки одиночные, правильные, с двойным околоцветником. Особенность цветков заключается в том, что чашелистики окрашены в голубой цвет, а лепестки, имеющие тычиночное происхождение, со временем превратились в нектарники -их от 5 до 8 шт. Лепесток-нектарник имеет на брюшной стороне чешуйку-крышечку, прикрывающую нектароносную ткань, и приспособлен не только к выделению нектара, но и к его накоплению.
Тычинок в цветке много, они расположены по спирали, не закрыты околоцветником и легко доступны пчелам для сбора пыльцы. Гинецей в цветках чернушки представлен более или менее сросшимися плодолистиками, их свободная часть - носики расходятся в разные стороны и воспринимают пыльцу. Плод у чернушки - ценокарпная многолистовка, отличается от апокарпной многолистовки срастанием боковых стенок, а от типичной коробочки - характером раскрывания. Раскрываются плоды в верхней свободной части листовки.
В условиях Ленинградской области чернушку опыляют медоносные пчелы и шмели. Для цветков чернушки характерна протогиния - это когда первым созревает и начинает
воспринимать пыльцу рыльце пестика. Бутоны у чернушки открытые, чашелистики не смыкаются, имеют зеленовато-желтоватую окраску и вертикальное положение. Тычиночные нити короткие, пыльники и плодолистики одинаковой высоты располагаются внутри бутона (рис.1). Когда чашелистики начинают отгибаться наружу и менять окраску, носики (поверхность, воспринимающая пыльцу) плодолистиков быстро удлиняются и выставляются из цветка, начинается опыление (рис.1). В условиях Ленинградской области пчелы активно посещают цветки чернушки; в течение 1 ч отмечалось до 3-5 пчел и 1-2 шмеля. Пестичная фаза цветка длится 2-4 дня. За это время чашелистики увеличиваются, принимают горизонтальное положение, их окраска становится голубой, начинают расти тычиночные нити. Когда пыльники наружного витка спирали тычинок раскрываются, плодолистики уже значительно увеличиваются, идет формирование листовок (рис. 2). Тычиночные нити отпыливших пыльников отклоняются вниз и засыхают, затем начинает пылить следующий виток тычинок и так далее.
Рис. 1. Чернушка посевная; фазы развития цветка: 1 - открытый бутон, тычинки и плодолистики одинаковой высоты; 2 - стилодии плодолистиков выставлены для восприятия пыльцы
Выводы. Почвенно-климатические условия Ленинградской области обеспечивают нормальный рост и развитие чернушки посевной: она цветет, дает плоды и семена, длительность вегетационного периода достигает 140-145 дней. Все морфометрические и биологические характеристики в условиях Сирии значительно превышали показатели в Ленинградской области. В меньшей степени менялись морфологические параметры растения: цветок и плод. В условиях Ленинградской области чернушку посевную можно выращивать как пряно-вкусовое растение, для получения жирного масла, как нектароносное, пыльценосное и декоративное растение.
Литература
1. Флора СССР. М.: Изд-во АН СССР, Т. VII. - 1937. - С. 62-72.
2. Flora Europaea. - T.V. - Camb., 1964. - P. 209-210.
3. Флора Восточной Европы. - СПб: Мир и семья, 2001. - С.48.
4. Большой энциклопедический словарь лекарственных растений: Учебное пособие/ Под ред. Г.П. Яковлева. -3-е изд., исп. и доп. - СПб: Спецлит, 2015. - 759 с.
5. Elwakil M.A., Ghoneem K.M. Detection and location of seed-born Fungi of Black cumin and their transmission in seedlings/Pakistan Journal of Biological Sciences. - 1999. - P. 559-564.
6. Шлаш М.С. Онтогенез и перспективы рационального использования Nigella sativa в условиях Сирии: автореферат дис... канд.биол. наук. - СПб, 2004.- 19 с.
7. Шлаш М., Найда Н.М., Детков А.А. Особенности цветения и опыления чернушки посевной/Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования: материалы V Международного симпозиума. - Т. 2. - М., 2003. - С. 108-111.
8. Шлаш М., Найда Н.М. Некоторые биологические особенности семян чернушки посевной//Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов: сборник научных трудов. - № 7.- М., 2003. - С.177-181.
Literatura
1. Flora SSSR. - M.: izd. AN SSSR, 1937. - T.VII. - S. 62-72 .
2. Flora Europaea. - T.V. - Camb., 1964. - P. 209-210.
3. Flora Vostochnoi Evropi. - SPb. - Mir I semia, 2001 - S.48.
4. Bolshoi enciklopedicheskii slovar lekarstvennih rastenii: uchebnoe posobie/ pod.red.G.P. Iakovleva. - SPb.: SpecLit, 2015. - 759 s.
5. Elwakil M.A., Ghoneem K.M. Detection and location of seed-born Fungi of Black cumin and their transmission in seedlings/Pakistan Journal of Biological Sciences. - 1999. - P. 559-564.
6. Shlash M.S. Ontogenez I perspektivi racionalnogo ispolzovania Nigella sativa v usloviah Syrii.: avtoreferat diss...kand. biol.nauk. - SPb, 2004. - 19 s.
7. Shlash M. S., Nayda N.M., Detkov A.A. Osobennocti cvetenia I opilenia Nigella sativa. //Materiali V mezdunarodnii symposium. - T. 2. - M., 2003. - S. 108-111.
8. Shlash M. S., Nayda N.M. Nekotorie biologicheskie osobennosti semian Nigella sativa/Aktualnie problemi innovacii s netradicionnimi resursami I sozdania funkcionalnih produktov: Sbornik nauchnih trudov. - N 7. - M ., 2003. - S.177-181.
