Майсурадзе методика исследований при интродукции лекарственных растений
Динамика ухудшения экологической обстановки, антропогенное воздействие на природные фитоценозы дикорастущих лекарственных растений катастрофически сокращают их природные запасы. Рассматриваемая проблема актуальна и с экономических позиций, т.к. для современного производства фитопрепаратов необходима гарантированная сырьевая база, которую в настоящее время, могут обеспечить растения, культура выращивания которых, хорошо развита [1]. В этой связи наше внимание привлек любисток лекарственный (Levisticum officinale Koch.) из сем. сельдерейные (Apiaceae). Препараты данного растения используются в европейской официнальной медицине, некоторые из них были зарегистрированы в России [2].
Цель исследования. Изучение возможности выращивания любистка лекарственного на территории экологически безопасного района Ставропольского края (КМВ) с целью расширения мест промышленного культивирования.
Материал и методы исследования. При проведении исследований руководствовались «Методикой исследований при интродукции лекарственных растений» [3]. Растения выращивались на опытных трансектах площадью 20 м2 (10х2) в пяти биологических повторностях. Ширина междурядий составляла 20 см, между растениями 30 см, глубина посева семян 1-2 см. Опыты проводились в течение 3-х лет (2011-2013 гг.). В качестве исходного посадочного материала были использованы семена (плоды) любистка лекарственного сорта Удалец (ЗАО НПК «НК ЛТД» под маркой «Русский Огород»), а также плоды собственной репродукции (свежие и хранившиеся 1 год). Фенологические наблюдения велись за двулетними растениями. Исследовались условия прорастания плодов, изучалась фенология растения, прохождение онтогенеза, накопления биомассы и действующих веществ, определялись факторы сырьевой продуктивности, сроки заготовок.
Результаты исследования и их обсуждение. Изучена лабораторная и полевая всхожесть семян любистка лекарственного, различного географического происхождения и режимов стратификации. Стратификация при постоянной температуре не дала значимых результатов. Стратификации, проведенная в условиях чередования теплых и холодных температур в течение 6 месяцев показала всхожесть от 33 до 71 %. С увеличением интервала температур возрастала и энергия проращивания. Полевую и лабораторную всхожесть семян после стратификации определяли при различных температурных режимах, набольший процент всхожести наблюдался при температуре +300 °С 73 и 81 % соответственно. Установлено, что оптимальными сроками посева семян в открытый грунт являются, конец августа начало сентября. В этот период наблюдаются благоприятные климатические факторы, и отмечался наибольший процент всхожести в весенний период (74 %). Растение за два года проходили все периоды развития: ювенильный, имматурный, виргинильный и генеративный. Наблюдения показывают, что каждая фаза вегетации любистка лекарственного ежегодно приходится приблизительно на одно и то же время. Установлены урожайность семян до 16 ц/га, урожайность надземной части до 200 ц/га, подземных органов до 250 ц/га. Средний выход воздушно-сухого сырья для травы составил – 12,85 %, а корневищ и корней – 32,75 %. Ориентировочный выход кумаринов из подземных органов любистка лекарственного составил от 2,65 до 3,83 кг/га, эфирного масла 4,29-7,21 кг/га.
Вывод. Данную лекарственную культуру можно выращивать в лесостепной зоне с элементами горностепного климата Ставропольского края.
Источник
Майсурадзе методика исследований при интродукции лекарственных растений
Наиболее эффективным способом предотвращения развития экологического кризиса, процессов опустынивания является создание антропогенных экосистем разного назначения, включая озеленение городов и сёл, развитие защитного лесоразведения и создания лесных культур, что требует привлечения в регионы особенно с засушливым климатом новых видов деревьев и кустарников из числа как покрытосеменных, так и голосеменных растений.
Цель исследования – разработка экологического метода интродукции древесных растений и введения их в культуру дифференцированно природным зонам и основным абиотическим факторам. Исследования проводились в Казахстане (Северо-Казахстанская область, полуостров Мангышлак – Мангистауская область – область, находится на полуострове Мангышлак, в юго-западной части Казахстана, ранее называлась Мангышлакской областью) и России (Липецкая, Саратовская и Брянская области).
Материалы и методы исследований
В процессе интродукции (подбора перспективных для региона видов, их мобилизации, разработки методов размножения и успешного введения в культуру) важно использование экологических законов, закономерностей, правил и явлений, объясняющих историю формирования видового состава фитоценоза, жизненные формы популяции растений, ареал видов и их толерантность к абиотическим факторам. Каждому виду характерен сформировавшийся в процессе эволюции свой экологический спектр.
Отбор, мобилизация, испытание и введение в культуру интродуцентов требует разработки практических рекомендаций с чёткой программой и последовательностью её реализации [2, 4, 5]. Важна антропогенная нейтрализация в районе исследований экологических факторов, сила которых выходит за пределы толерантности вида (дефицит влаги, минимальные и максимальные температуры атмосферного воздуха, засоленность почв и др.). Только в этом случае можно обеспечить создание высокоэффективных насаждений в различных природных зонах [6, 7]. Анализ исследований показал, что методы интродукции разрабатывались без учета теории эволюции и формирования экологического спектра вида. Исследования сводились к поиску устойчивых к условиям района исследований видов и вместе с тем отвечающих требованиям современного декоративного садоводства, озеленения, плодоводства, защитного лесоразведения. Велся поиск видов, не существующих в природе. В соответствии с эволюционной теорией биологическая продуктивность вида, его устойчивость, декоративность сформированы в зависимости от условий местообитания, от степени обеспеченности региона энергетическими ресурсами, влагой и теплом [5]. Вид сформировался под воздействием сил абиотических факторов, характерных для района его естественного обитания. За границами современного ареала вида сила воздействия одного или нескольких экологических факторов может быть близка к критическим точкам или выходить за пределы его экологической валентности. Переселяя вид в более жесткие лесорастительные условия, мы обязательно столкнемся с проблемой несоответствия экологического спектра вида с условиями района интродукции. Чаще всего за пределы толерантности вида будет выходить дефицит влаги и тепла. Решение этих проблем обеспечивает предложенный нами экологический метод интродукции. Базой формирования экологического метода интродукции является комплекс экологических законов, закономерностей, правил и явлений, вскрывающих эволюцию вида. Аксиома адаптированности Ч. Дарвина, заключающаяся в том, что каждый вид адаптирован к строго определенной, специфической для него совокупности условий существования, приводит к необходимости выявления лимитирующих интродукцию вида факторов при его переселении за пределы ареала, с последующей нейтрализацией их отрицательного влияния на интродуценты, в процессе введения их в культуру. Необходимость этих действий в интродукции подтверждается целым рядом законов и, прежде всего, основополагающими законами оптимума, минимума и толерантности. Необходимость нейтрализации отрицательного влияния силы воздействия экологических факторов, выходящих за пределы толерантности вида, способом антропогенного обеспечения искусственной экосистемы материально-энергетическими ресурсами, подтверждается и явлением экологической сукцессии, процессом направленной и непрерывной последовательности изменения видового состава организмов в данном местообитании. Таким образом, только моделирование условий в районе интродукции, соответствующих естественному обитанию вида в пределах его ареала, обеспечит его нормальный рост и развитие. Применение в интродукции закона об изменчивости, вариабельности и разнообразия ответных реакций на действие факторов среды у отдельных особей вида позволяет сократить до минимума экспериментальные исследования по испытанию мобилизованных видов. При интродукции растений экологическим методом предлагается акцентировать внимание на теоретическом подборе и обосновании вида, моделировании оптимальных условий в районе интродукции, соответствующих естественному местообитанию вида и обоснованном экологическими законами сокращении сроков эмпирических исследований, направленных на освоение и введение вида в культуру [5].
Результаты исследований и их обсуждение
Для достижения поставленной цели был проведен анализ зарубежного и российского опыта по интродукции растений, особенно в аридные регионы, а также осуществлены комплексные многолетние исследования по интродукции деревьев и кустарников в чрезвычайно жёсткие природные условия полуострова Мангышлак с целью создания насаждений различного целевого назначения. Амплитуда минимальных температур атмосферного воздуха в местах произрастания деревьев и кустарников значительна и составляет около 88 °С. По отрицательным температурам воздуха и абсолютному минимуму температуры ландшафты Земли значительно отличаются. Уменьшение величины радиационного баланса, сопровождающееся понижением температуры воздуха от экватора к полюсам, способствовало формированию видов с разной степенью их толерантности к низким температурам. В процессе эволюции и естественного отбора в разных климатических зонах сформировались виды деревьев и кустарников с довольно четко выраженной градацией по степени морозоустойчивости. Справедливо отмечает А.И. Колесников, что возможность применения той или иной древесной породы для целей озеленения определяется главным образом величиной минимальной температуры, которую может переносить эта порода без существенной потери своих декоративных качеств [3]. Об этом свидетельствуют работы А. Редера и многих других исследователей [8]. Мы при подборе интродуцентов сравнивали минимальные температуры родины вида с минимальными температурами, например, полуострова Мангышлак, которые составляют в приморской полосе – 26 °С, а в континентальной –34 °С [4]. В табл. 1 приведено процентное соотношение интродуцированных видов и видов, введённых в озеленение, по степени их морозоустойчивости, в соответствии с зонами А. Rehder [7]. Минимальные температуры по зонам Редера составляют: II зона – 46–40; III – –40–34; IV – –34–29; V – –29–23; V I – –23–18; VII – –18–12 °С.
Статистическая обработка минимальных температур, характерных для родины интродуцентов, показала, что в среднем для интродуцентов минимальная температура атмосферного воздуха составляет – 28,3 ± 0,4 °С, Cv – 24 %, Р – 1,27 % и t – 78. Наибольшее число видов в коллекции представлено четвёртой и пятой зонами. Аналогично представительство видов и в озеленительном ассортименте. Представители шестой и седьмой зон практически отсутствуют и в коллекциях сада, и в озеленительном ассортименте полуострова. Их толерантность у́́же силы воздействия температурного фактора в условиях района интродукции, и они могут быть мобилизованы в более южные регионы. Представители второй и третьей зон перспективны для всего полуострова Мангышлак и могут быть рекомендованы. Ботанические экспозиции цветковых видов деревьев и кустарников, привлечённых нами, насчитывают 428 видов, гибридов, форм и сортов из 80 родов, относящихся к 32 семействам, в т.ч.: Aceraceae Juss.: Acer L. (10); Anacardiaceae Lindl: Cotinus Adans. (1), Pistacia L. (2), Rhus L. (3); Berberidaceae Juss.: Berberis L. (20); Betulaceae S.F. Gray.: Betula L. (l), Corylus L. (1); Bignoniaceae Pers.: Catalpa Scop. (2); Caprifoliaceae Vent.: Lonicera L. (17), Sambucus L. (5), Symphoricarpos Duhamel (3), Viburnum L. (2); Chenopodiaceae Vent.: Halohylon Bunge (1), Salsola L. (1), Halostachys C.A. Mey (1); Cornaceae Link.: Cornus L. (10); Elaeagnaceae Lindl.: Elaeagnus L. (5), Hippophae L. (1); Ericaceae DC.: Rhododendron L. (1); Eucommiaceae Van Tiegh.: Eucommia Oliv. (1); Fagaceae A.Br.: Quercus L. (13); Juglandaceae Lindl.: Juglans L. (4), Pterocarya Kunth (2); Leguminosae Juss.: Amorpha L. (5), Caragana Lam. (8), Cercis L. (3), Cladrastis Raf. (l), Cytisus L. (l), Colutea L, (5), Gleditschia L. (6), Halimodendron Fisch. (1), Lespedeza Michx. (1), Robinia L. (4), Sophora L. (1), Spartium L. (1); Loganiaceae Lindl.: Buddleia L. (l); Magnoliaceae Juss.: Liriodendron L. (l); Moraceae Link.: Maclura Nutt. (l), Morus L. (l); Oleaceae Lindl.: Fontanesia Labill. (l), Forestiera Poir. (l), Forsythia Vahl. (4), Fraxinus L. (4), Jasminum L. (l), Ligustrum L. (2), Ligustrina Rupr. (2), Syringa L. (24); Polygonaceae Lindl.: Atraphaxis L. (l), Calligonum L. (7); Rhamnaceae R.Br.: Rhamnus L. (7), Zizyphus Mill. (l); Rosaceae Juss.: Amelanchier Medic. (3), Amygdalus L. (2), Aronia Med. (l), Cerasus Juss. (2), Cotoneaster Medic. (30), Crataegus L, (23), Padus Mill. (7), Physocarpus Maxim. (7), Rosa L. (33), Sorbaria A.Br. (1), Sorbus L. (l), Spiraea L. (15) Rutaceae Juss.: Ptelea L. (l); Salicaceae Lindl.: Populus L. (20), Salix L. (27); Sapindaceae Juss. : Koelreuteria Laxm. (1); Saxifragaceae Juss.: Deutzia Thunb. (1), Philadelphus L. (12), Ribes L. (2); Simarubaceae Lindl.: Ailanthus Desf. (2); Solanaceae Juss.: Lycium L. (6); Tamaricaceae Lindl.: Tamarix L. (l 1); Tiliaceae Juss.: Grewia L. (2), Tilia L. (5); Ulmaceae Mirb.: Celtis L. (5), Ulmus L. (2); Verbenaceae (Juss.) Pers.: Vitex L. (1); Zygophyllaceae Lindl.: Malacocarpus Fisch.et Vey (1), Nitraria L. (l).
Распределение интродуцентов по зонам Rehder,1949
Источник
Майсурадзе методика исследований при интродукции лекарственных растений
Из 350 тысяч видов растений, лишь около 150 видов используются в сельскохозяйственном производстве. В последние десятилетия характерно, что заметно возрастает интерес не только у населения, но и у врачей к лекарственным средствам растительного происхождения и многовековому опыту их применения. В российской, научной медицине используется около 200 видов растений, а в нетрадиционной (народной) медицине находят применение около 2000 видов. Из предоставленных цифр по изучению видового состава лекарственных растений видно, что простор для изучения лекарственных растений велик, изучаемые отдельные взятые виды способны претерпевать глубокие изменения своей структуры, при которых протекание основных процессов остается ненарушенным, это позволяет человечеству в широком плане преобразовывать некоторые виды растений и использовать некоторые элементы вида для своих потребностей.
Важным направлением в рациональном использовании природных ресурсов лекарственных растений является разработка национальных программ по обеспечению длительной эксплуатации и сохранности природных ресурсов лекарственных растений. В реализации этой программы большое значение имеет координация деятельности научных и других организаций по следующим направлениям: поиску лучших источников биологически активных соединений, проведению медико-биологической оценки активных веществ и компонентов, определению сырьевой базы растений, перспективных для создания препаратов, изучению биотехнологических возможностей получения лекарственного сырья.
Из перечисленных направлений нашим институтом был взят курс на интродукцию, агротехнику и селекцию лекарственных растений Северного Зауралья.
В условиях нарушенных экономических связей в Тюменской области по обеспечению лекарственными растениями встала комплексная проблема обеспечения пищевой и перерабатывающей промышленности нужным растительным сырьём. Приняв участие с 1989 года в испытании ценных, но ещё совсем мало распространённых в нашей местности растений, мы хотели выявить видовой состав, пригодный для выращивания в наших условиях, разработать приёмы возделывания, вести наблюдения за ростом и развитием растений, проверить их на устойчивость к болезням, погодным условиям, на способность к быстрому размножению вегетативным путём и семенами, дать свои выводы о возможности и целесообразности выращивания того или иного вида в условиях нашей области. Многие из изучаемых нами видов растений, встречаются в дикорастущем виде в Европейской части бывшего СССР, на Кавказе, в Казахстане, Средней Азии. Знакомство с биологическими особенностями растений, условиями их жизни в природе даёт возможность правильно принять агротехнику и способствует успешному освоению культуры этих растений в местных условиях.
Научно-исследовательская работа по биологии развития лекарственных растений, проведённые на рубеже минувшего и настоящего веков, заложили теоретические основы создания интродукции ценных видов их в системе.
В процессе изучения лекарственных растений вся работа приобрела следующую систему:
– первичное коллекционное изучение с отбором наиболее ценных видов;
– создание семенных участков и опытное изучение видов, оказавшихся перспективными для дальнейших исследований;
– опытно-производственное выращивание новых видов растений, рекомендуемых для введения в широкую производственную культуру.
Для изучения лекарственных растений по предоставленной системе, в 1989 году был заложен опыт на экспериментальной базе НИИСХ Северного Зауралья. Целью исследований было выявление агробиологических возможностей возделывания наиболее ценных и перспективных растений для пищевой и перерабатывающей промышленности в конкретных экологических условиях. Был подготовлен посевной материал из 14 видов лекарственных растений и заложен опыт по выбранной схеме опыта. Размер опытной делянки составил 10 м2, учётная площадь 6 м2, повторность опыта трёхкратная, посев рядовой с междурядьем 60 см.
В опыте изучались: анис обыкновенный, душица обыкновенная, зверобой продырявленный, иссоп лекарственный, календула лекарственная, левзея сафлоровидная, мята лимонная, полынь горькая, ромашка лекарственная, синюха голубая, тимьян ползучий, тмин обыкновенный, череда трёхраздельная, шалфей лекарственный.
При решении методических вопросов были использованы общепринятые руководства (Н.И. Вавилов, 1966 г; П.Н. Константинов, 1963 г.; И.Н. Бейдеман, 1960 г.; Б.А. Доспехов, 1979 г.).
В задачу исследований входило определение:
– выживаемость изучаемых растений;
– возможности получения растительного сырья;
– возможности получения семян;
– способности к влагоотдаче при сушке.
– сохранении наиболее ценных биохимических соединений в растениях при их возделывании и уборке.
Все исследования проводили в течение шести лет (1989–1994 гг.). Перед закладкой опыта определялись агрохимические, физические, микробиологические свойства почвы. После посева за растениями проводились фенологические наблюдения и биометрический учёт.
Результаты исследований и их обсуждение
Одним из основных показателей является – выживаемость лекарственных растений в зависимости от видового состава в первый год жизни. Из исследуемых культур хорошо показали себя такие как иссоп лекарственный, шалфей лекарственный, синюха голубая, душица обыкновенная, тмин обыкновенный, ромашка лекарственная, календула лекарственная. Все эти виды лекарственных растений хорошо перезимовали и показали 100 % выживаемость. Такие виды лекарственных растений, как мята лимонная – 6 %, зверобой продырявленный – 2 %, левзелия сафлоровидная – 10 %, анис обыкновенный – 30 % выживаемости.
Один из показателей изучаемых растений – это урожайность растительного сырья. Из изучаемых видов лекарственных растений были выделены виды, которые показывали стабильный урожай растительного сырья, такие виды лекарственных растений, как иссоп лекарственный, показали среднюю урожайность за шесть лет 14,2 т/га, синюха голубая 12,8 т/га, душица обыкновенная 13,4 т/га, зверобой продырявленный 14,1 т/га, ромашка лекарственная 16,1 т/га, календула лекарственная 10,4 т/га. В опыте были выявлены виды растений, которые по урожайности растительного сырья показали низкую урожайность, а у некоторых видов растений через некоторое время она свелась к нулю. Например, у шалфея лекарственного урожайность растительного сырья в первый год исследования составила 15,4 т/га, в последующие годы она отсутствовала. Анис обыкновенный в первый год исследований показал урожайность зелёной массы 5,0 т/га, на следующий год он выпал, не вынес климатических условий. Так же мята лимонная, урожай зелёной массы фиксировался первые три года (5,2 т/га), затем произошло выпадение вида.
Немаловажный показатель для изучения и дальнейшего размножения вида лекарственных растений – это семенная продуктивность изучаемых растений. По результатам проведения исследований было установлено, что у ряда видов лекарственных растений за весь период проведения опыта была стабильная семенная продуктивность, это такие виды, как иссоп лекарственный с урожаем семян – 0,2 т/га, синюха голубая – 0,1 т/га, душица обыкновенная – 0,2 т/га, зверобой продырявленный – 0,3 т/га, тмин обыкновенный – 0,5 т/га, ромашка лекарственная – 0,3 т/га, календула лекарственная – 0,4 т/га. Также были выявлены виды лекарственных растений с низкой семенной продуктивностью, а также виды, у которых семенная продуктивность отсутствовала: это мята лимонная с урожайностью семян – 0,07 т/га, тимьян ползучий – 0,06 т/га. А у шалфея лекарственного, аниса обыкновенного семенная продуктивность отсутствовала. Проведённые исследования по изучению урожайности растительного сырья, семенной продуктивности различных видов лекарственных растений показали, какие виды растений могут быть использованы для дальнейших исследований и будут применяться в пищевой и перерабатывающей промышленности Северного Зауралья.
На основании полученных данных по изучению различных видов лекарственных растений была продолжена работа по интродукции ценных видов растений. Предшествующая работа показала, что основой селекции является подбор и создание исходного материала с использованием местных и дикорастущих форм, которые под воздействием природно-климатических условиях прошли жёсткий естественный отбор и приспособились к данной зоне возделывания. Проведя первичное коллекционное изучение с отбором наиболее ценных видов лекарственных растений, мы остановились на дальнейшем, более детальном изучении вида лекарственного растения – это душица обыкновенная.
В настоящее время душица как культура привлекает всё большее внимание, так как она имеет большой спектр применения в кулинарии, медицине и сельскохозяйственном производстве. Специфические природно-климатические условия Западной Сибири и доказанные практикой преимущества использования регионально-специализированных сортов требуют проведения селекционных работ на месте. Изучая данную тему на перспективу, главной задачей в селекции душицы обыкновенной является создание высокопродуктивных сортов интенсивного типа с повышенной зимостойкостью и устойчивостью к болезням, улучшенным качественным материалам. Особого внимания заслуживает селекция на раннеспелость, высокую и устойчивую семенную продуктивность, так как виды душицы по урожайности семян сильно колеблются по годам, также душица имеет свойство неравномерно созревать, и её семена осыпаются.
В условиях Северного Зауралья разрабатываются основные элементы создания новых эндемических форм лекарственных растений для селекции душицы обыкновенной, технологии её выращивания. Впервые достаточно полно был проведён отбор видов душицы, завезённых с других районов Тюменской области: это северные, центральные и южные районы. Также были приобретены семена душицы обыкновенной, ареалом распространения которых является Московская область. Все образцы видов душицы обыкновенной были рассредоточены на опытном поле ГНУ НИИСХ Северного Зауралья, где размещены согласно схеме полевого опыта. В опыте использовано 1400 растений вида душица обыкновенная, была подготовлена почва для проведения исследований и разработана методика проведения опыта. При изучении данной темы использованы методы искусственного отбора в селекции душицы обыкновенной, проводится улучшение исходной популяции по основным хозяйственно ценным признакам и отбираются наиболее ценные формы. На базе НИИСХ Северного Зауралья проводятся многолетние исследования по улучшению популяции душицы обыкновенной, которая будет отличаться по морфологическим и хозяйственно-полезным признакам. Посмотрим, как растения различаются по высоте, числу генеративных побегов, урожайности сырья и семян, содержанию биологически активных соединений и длине периода от отрастания до цветения, как растение будет варьировать по форме куста, окраске цветков, степени облиственности и опушения растений.
После закладки опыта в 2013 году можно уже судить, как виды душицы обыкновенной перенесли зиму и проявили себя в первый год вегетации. Конец 2013 года и начало 2014 года, зимний период, не способствовали нормальной перезимовке исследуемых видов душицы, температуры зимних месяцев, января и февраля, держались за отметкой минус 20 градусов. Первые весенние месяцы также не порадовали своим теплом, а подвергли растения испытанию низкими температурами и снежными бурями в апреле месяце. Май затянул вегетацию душицы обыкновенной на две недели из-за ночных заморозков и дневных низких температур. Летние месяцы также предоставили серьёзные испытания изучаемым растениям по количеству осадков и температурному режиму: сумма осадков выше нормы, температурный режим ниже среднемноголетних данных. Несмотря на неблагоприятные климатические условия, нам всё же удалось провести исследования согласно рабочей программе и выделить виды душицы, которые прошли погодные испытания на выносливость. Также был получен семенной материал душицы, который пошёл на дальнейшее размножение заинтересовавших нс видов душицы обыкновенной.
Работа с эндемическими формами лекарственных растений для селекции душицы обыкновенной будет продолжена, полученные результаты обнадёживающие.
Рецензенты:
Кунавин Г.А., д.с.-х.н., профессор кафедры садоводства и ландшафтного дизайна, Тюменский агротехнологический институт, г. Тюмень;
Мерзляков Л.И., д.с.-х.н., профессор кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства, Тюменский агротехнологический институт, г. Тюмень.
Источник
