Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биохимическая характеристика популяций козлятника восточного (Galega orientalis Lam. )

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Жукова, Мария Андреевна

ВВЕДЕНИЕ.

1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 .История возделывания и биологические особенности козлятника восточного.

1.2.Питательные (кормовые) достоинства козлятника восточного.

1.3.Антипитательные (антиметаболические)свойства кормовых бобовых трав

1.3.1.Сапонин ы.

1.3.2.Фенольные соединения.

1.3.3. Лигнин.

1.3.4. Алкалоиды.

1.3.5.Ингибиторы протеаз.

1.3.6.Растворимые белки.

1.3.7.Цианогенные гликозиды.

1.4.Внутрипопуляционная изменчивость биохимических признаков.

2.ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ, ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 .Характеристика погодно-климатических условий произрастания козлятника восточного.

2.2.Объект исследования.

2.3.Методы исследования.

3.БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО

3.1. Питательные компоненты кормовой массы козлятника восточного.

3.1.1.Содержание сухого вещества.

3.1.2.Белковая составляющая кормовой массы козлятника восточного.

3.1.3.Углеводная составляющая кормовой массы козлятника восточного.

3.1.5.Содержание каротиноидов и хлорофиллов.

3.2.Антипитательные свойства козлятника восточного.

3.2.1.Сапонины.

3.2.2.Фенольные соединения.

3.2.3.Растворимые белки.

3.2.4. Пенообразование.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биохимическая характеристика популяций козлятника восточного (Galega orientalis Lam. )"

Актуальность темы

Кормовые бобовые травы - люцерна, клевер и другие, по своим характеристикам, являются одними из самых ценных кормовых культур.

Корма обеспечивают животных питательными и биологически активными веществами, необходимыми для их жизнедеятельности и образования продукции. Эффективность использования кормов зависит от их качества и питательности. Использование разнообразных видов и сортов, различных агроприемов выращивания кормовых трав и технологий их заготовки, консервирования и хранения существенно влияют на питательную ценность кормов.

Меняющиеся агроклиматические условия также оказывают воздействие на состав и качество кормов из трав. В нашей стране мало внимания уделялось исследованию влияния химического состава на качество кормов. Важной для селекции и практики остается проблема антиметаболических (антипитательных) веществ. Этим термином называют растительные компоненты, оказывающие отрицательное действие на жизнедеятельность человека и животных. Наличие антиметаболитов ведет к болезням животных, к ограничению использования ценных бобовых кормов и, следовательно, к экономическим потерям. Поэтому качественная оценка кормов в животноводстве необходима не только для эффективного балансирования рационов, в зависимости от состава и питательности кормов, потребностей животных, но и для своевременного обнаружения в составе кормов антипитательных веществ.

В последние десятилетия возрос интерес к козлятнику восточному ОGalega orientalis Lam.) как к новой перспективной кормовой культуре, по целому ряду хозяйственно-ценных признаков он превосходит традиционные кормовые бобовые травы. Козлятник характеризуется высокой биологической продуктивностью, в конкретных погодно-климатических условиях он может превосходить традиционные культуры на 15-20%. Зеленая масса козлятника пригодна как для скармливания в свежем виде, так и для приготовления различных видов кормов - сена, сенажа, силоса и т.д. На одном месте козлятник может возделываться до 12-15 лет, - такого продолжительного периода использования не имеет ни одна бобовая культура. Важной особенностью козлятника является самое раннее весеннее отрастание и способность к длительной вегетации до глубокой осени, это обеспечивает два, а при благоприятных условиях и три укоса. Еще одно преимущество козлятника перед клевером и люцерной состоит в устойчивой семенной продуктивности и раннем созревании семян. В целом, по данным Нижегородской консультационной службы АПК, в животноводческом хозяйстве при использовании на корм козлятника годовая экономия затрат составляет 18-24% по сравнению с клевером и люцерной.

При этом козлятник восточный мало изучен на предмет наличия антиметаболических компонентов. Таким образом, несомненный интерес представляет изучение козлятника в связи с проблемой качества.

Основной целью настоящего исследования является биохимическая характеристика дикорастущей и селекционной популяций козлятника восточного в связи с проблемой питательных качеств.

В задачи исследований входило: дать биохимическую характеристику селекционной и дикорастущей популяциям козлятника по основным показателям качества (содержание сухого вещества, белка, аминокислот, клетчатки, пектинов, каротиноидов, хлорофиллов, флавонолов и фенолкарбоновых кислот, танинов, изофлавонов, кумаринов, уровень пенообразования и переваримость кормовой массы); изучить характер внутрипопуляционной изменчивости селекционной и дикорастущей популяций козлятника по важнейшим биохимическим признакам качества; сформировать комплекс биохимических методов, пригодных для надежной оценки качества кормовой массы козлятника восточного.

Научная новизна. Впервые дана биохимическая характеристика образцов козлятника восточного по основным признакам качества. Впервые изучена внутрипопуляционная изменчивость козлятника по содержанию основных питательных и антипитательных соединений. Сформирован комплекс методов для надежной оценки генофонда козлятника по основным биохимическим признакам качества.

Практическая значимость работы. Подтверждена высокая питательная ценность кормовой массы нового районированного сорта Надежда козлятника восточного в условиях Ленинградской области. Показано, что по содержанию основных классов антипитательных веществ - сапонинов, фитоэстрогенов, показателю пенообразования кормовая масса козлятника восточного не представляет опасности для животных. Анализ характера внутрипопуляционной изменчивости двух образцов козлятника восточного по биохимическим признакам показал, что в ходе селекции на качество необходимо вести отбор по данным признакам на уровне индивидуальных растений. Налажены экспресс-методы определения изофлавонов, показателя пенообразования и кумаринов в кормовой массе козлятника восточного.

Апробация работы. Результаты работы доложены на научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых ВНИИР им. Н.И. Вавилова в 20002001 гг. и на Международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 2001г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Жукова, Мария Андреевна

выводы

1. Вегетативная масса козлятника восточного выращенного в условиях Ленинградской области обладает высокой кормовой ценностью. По содержанию белка (15,7-30,2% на сухую массу), сухого вещества (14,0-38,0%), клетчатки (19,9-22,4% на сухую массу) и другим показателям качества она не уступает традиционным кормовым многолетним бобовым травам.

2. По содержанию основных групп антипитательных соединений вегетативная масса козлятника не представляет опасности при употреблении на корм животными.

3. Анализ внутрипопуляционной изменчивости показал, что по содержанию основных питательных веществ - белка и сухого вещества различия по характеру кривых распределения между популяциями не существенны и не превышают разницы внутри одной популяции в разные годы изучения.

4. По содержанию вторичных метаболитов - танинов (15,7-404,4 мг/100 г сырого вещества) и суммы флавонолов и фенолкарбоновых кислот (24,5-496,2 мг/100 г сырого вещества) популяции характеризуются очень широким диапазоном изменчивости. В отдельные годы состав популяций оказался очень неоднородным: выделяются группы растений с высоким и низким содержанием данных соединений.

5. Высокая внутрипопуляционая изменчивость по содержанию ряда антипитательных веществ указывает на необходимость оценки данных показателей на уровне отдельных растений.

З.З.Заключение.

Получены данные по содержанию питательных и антипитательных компонентов в кормовой массе козлятника восточного. Изучены два каталогообразца козлятника восточного из мировой коллекции ВИР -селекционная популяция и дикорастущая популяция (к-33784), интродуцированные на Павловской опытной станции.

Для селекционной популяции отмечены положительные корреляции между содержанием белка в пересчете на сухой вес и показателем пенообразования (г=0,26-0,60), а также между содержанием изофлавонов и показателем пенообразования (г=0,53-0,77). Оба года изучения отмечена положительная корреляция между содержанием танинов и суммы фенольных соединений г=0,39-0,43. Наблюдалась небольшая отрицательная корреляция между накоплением сухого вещества и содержанием белка в пересчете на сухой вес - в 2000 году г=-0,21, в 1999 году по данным показателям значимой корреляционной зависимости выявлено не было. В 1999 году наблюдалась небольшая отрицательная корреляция между содержанием сухого вещества и показателем пенообразования г=-0,28. Высокая положительная корреляция существует между содержанием белка в пересчете на сырой вес и содержанием сухого вещества (г=0,84). В отдельные годы наблюдались корреляционные зависимости между следующими показателями: содержанием белка в пересчете на сухой вес и содержанием изофлавонов (2000 г., г=0,65), содержанием белка в пересчете на сырой вес и показателем пенообразования (2000 г., г=0,35). В 2000 году отмечены небольшие положительные корреляции между сухим весом и содержанием танинов и суммы фенольных соединений г=0,23 и г=0,31 соответственно. Небольшая отрицательная корреляция между содержанием белка в пересчете на сырой вес и концентрацией изофлавонов в 1999 году (г=-0,25), на следующий год меняет знак и становится положительной (г=0,45). Таблица корреляционных зависимостей приведена в приложении 2.

У дикорастущего козлятника за годы изучения отмечены следующие корреляционные зависимости: небольшая отрицательная корреляция между содержанием белка в пересчете на сухой вес и содержанием танинов (г=-0,23

0,25), высокая положительная корреляция между содержанием белка в пересчете на сырой вес и содержанием сухого вещества - г=0,77-0,84. Положительная корреляция между содержанием изофлавонов и показателем пенообразования г=0,23-0,51 наблюдалась в 1996-1999 г.-г. Небольшие отрицательные корреляции наблюдались между следующими показателями: содержанием сухого вещества и содержанием изофлавонов г=-0,21-0,34 (1997, 1999г.), содержанием белка в пересчете на сырой вес и содержанием изофлавонов г=-0,37 (1999г.), содержанием белка в пересчете на сырой вес и содержанием фенольных соединений г=-0,33 (1999г.). Наблюдалась отрицательная корреляция между накоплением сухого вещества и содержанием белка в пересчете на сухой вес - г=-0,23-0,51. В 1996 и 1997 годах наблюдалась отрицательная корреляция между содержанием сухого вещества и показателем пенообразования г=-0,38 и г=-0,35 соответственно. Отрицательная корреляция между содержанием танинов и пенообразованием отмечена в 1999-2000 гг. г=-0,35-0,39.

Полученные данные подтверждают, что по основным признакам качества козлятник восточный не уступает традиционным кормовым бобовым травам -клеверу и люцерне. Зеленая масса козлятника восточного характеризуется высоким накоплением белка, сухих веществ, каратиноидов и других питательных и биологически-активных компонентов.

Показано, что содержание основных антипитательных веществ в козлятнике восточном не превышает соответствующих показателей в люцерне и клевере. Однако существуют антипитательные компоненты, концентрация которых в отдельных образцах козлятника восточного весьма высока. Обнаружены образцы козлятника восточного в которых концентрация танинов достигает 400 мг/100 г сырого вещества, что почти в два с половиной раза выше среднего значения по популяции. Танины не являются токсичными веществами, но они ухудшают перевариваемость белка и вызывают появление горького вкуса у растений, высокие концентрации этих веществ нежелательны в кормовых культурах. Также выявлены образцы с высоким содержанием флавонолов и фенолкарбоновых кислот - более 500 мг/100 г сырого вещества, по данным Запометова (1991) высокие концентрации фенолкарбоновых кислот обуславливают вяжущий вкус растений, что может сказаться на поедании корма животными. В результате наших исследований не было выявлено антипитательных компонентов обладающих явным токсическим действием на организм животных, но было показано наличие некоторых групп веществ, высокие концентрации которых могут явиться существенной проблемой при применении козлятника восточного в животноводстве. Таким образом, при создании исходного материала для селекции на качество и использовании кормовой массы козлятника восточного на корм животным необходимо отслеживать содержание антипитательных компонентов.

4.АНАЛИЗ ВНУТРИПОПУЛЯЦИОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО ПО БИОХИМИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ.

4.1. Характер внутрипопуляционной изменчивости по биохимическим признакам.

Анализ биохимических признаков на уровне индивидуальных растений, а не по средней пробе позволило нам охарактеризовать состав популяции. Более наглядно это может быть продемонстрировано, если полученные данные представить в виде диаграмм, отражающих состав изученных популяций по анализируемым признакам. Изученные по разным биохимическим признакам популяции были разбиты на классы, соответствующие определенным диапазонам значений признаков. Диаграмма демонстрирует не только диапазон внутрипопуляционной изменчивости по содержанию данного признака в кормовой массе, но и дает представление о частоте встречаемости в популяциях растений с определенными количественными значениями этих признаков.

Козлятник в отличие от наиболее распространенных кормовых бобовых трав - клевера и люцерны обладает способностью к вегетативному размножению корневыми отпрысками, образуя через 3-4 года после посадки сплошные заросли, поэтому в популяциях начиная с этого возраста невозможно проследить за индивидуальными растениями, так как на месте слабых и погибших вырастают более жизнеспособные.

На рис.5А. представлены данные по содержанию белка в пересчете на сухую массу в дикорастущей популяции за 4 года изучения. В 1996 и 1997 годах среднее содержание белка по популяции было примерно одинаковым, доля растений с содержанием белка 24-26% составляла около 50%. Практически не было низкобелковых растений с содержанием белка ниже 20% на сухой вес и диапазон изменчивости по данному признаку был очень широк. В 1999 происходит довольно резкое снижение количества белка, с

60 сухого в-ва А Б

Рис 5 Распределение растений козлятника восточного по содержанию белка А - дикорастущая популяция (ДП), Б - селекционная популяция (СП). Обозначения: ДП 1996 год; ДП 1997 год;

ДП 1999 год, —-— ДП 2000 год, а СП 1999 год, -СП 2000 год. одновременным сужением диапазона изменчивости по данному признаку. В 2000 году кривая распределения принимает более правильный, симметричный вид, при этом среднее содержание белка остается неизменным по сравнению с 1999 годом - примерно по 50% растений содержат 20-22% белка. На рис.5Б представлены данные по содержанию белка в сортовой популяции за 19992000 годы. В 1999 году селекционная популяция характеризуется наиболее низким за годы изучения содержанием белка: 64% растений в популяции содержали от 18 до 20% белка. В 2000 году диапазон не изменился, но на кривой произошло смещение максимума - среднее содержание белка возросло до 20,99%, 57% растений популяции содержали уже 20-22% белка. Таким образом, у дикорастущей популяции в 1999 году диапазон изменчивости был шире, а в 2000 году уже, чем у селекционной популяции. Наибольший диапазон изменчивости по содержанию белка наблюдался у дикорастущей популяции в 1997 году, а наименьший в 1999 году. У селекционной популяции диапазон изменчивости не изменился.

Рисунок 6А отражает характер распределения растений по содержанию сухого вещества в дикорастущей популяции за 4 года изучения. Наблюдается существенное различие по данному показателю за 1996-97 и 1999-2000 годы. Максимальные значения данного признака в 1996-97 годах ниже средних значений по популяции за 1999-2000 годы, произошло резкое смещение кривой в сторону увеличения содержания сухого вещества. В 1999 году диапазон изменчивости достаточно велик, 33% растений накапливали от 24 до 26% сухого вещества. В 2000 году происходит не только смещение максимума кривой, но и существенное сужение диапазона изменчивости - диапазон изменчивости минимальный за все года изучения в обеих популяциях. Сопоставление двух популяций в одинаковые годы показывает, что дикорастущая популяция в 1999-2000 годах характеризовалась более низким накоплением сухого вещества, чем селекционная популяция за этот же период (рис.бБ). В 2000 году кривая распределения сухого вещества в сорте Надежда А

Рис. 6 Распределение растений козлятника восточного по содержанию сухого вещества А - дикорастущая популяция, Б - сортовая популяция. Обозначения как на рис.5 не имеет четкого максимума, 74% растений содержат от 24 до 30% сухого вещества, достаточно велик диапазон изменчивости по данному признаку. 1999 год отличается очень высоким накоплением сухого вещества, по 32% растений накапливали 28-30% и 30-32% сухого вещества соответственно. Таким образом, в период с 1996 по 2000 год у дикорастущей популяции наблюдается существенное сужение диапазона изменчивости, у селекционной популяции диапазон изменчивости не изменялся. В 1999 году обе популяции характеризуются очень высоким содержанием сухого вещества, что связано с нетипичными для нашего региона погодными условиями в этот период -средняя температура второй декады июня составила 21,9°С, при среднем многолетнем значении 13,9°С, а количество осадков 0,3мм, при среднем многолетнем значении 18,5мм.

Рисунки 7 А и Б показывают характер распределения значений показателя пенообразование в изученных популяциях. Селекционная популяция характеризуется более низкими значениями данного признака. В 1999 году кривая распределения симметрична, максимум кривой находится на уровне 39 мл, этому значению отвечают 36% растений популяции. В 2000 году диапазон изменчивости почти в 2 раза шире, существенно возрастает количество растений с низкими значениями данного признака, при этом кривая имеет 2 максимума - на уровне 35 и 39 мл, среднее значение по популяции 37,22 мл. У дикорастущей популяции самый узкий диапазон изменчивости и наиболее симметричная кривая наблюдаются в 2000 году, среднее значение пенообразования 39,57 мл. В остальные годы изучения средние значения данного показателя существенно выше, кривые имеют неправильный характер. В 1996 году нет четкого максимума - 79% растений находятся в диапазоне от 38 до 48мл, образуя 5 групп содержащих практически одинаковое число растений - от 12 до 19%» популяции. В 1997 году наибольший диапазон изменчивости по данному признаку - от 33,9 до 55,9мл. В 1999 году диапазон изменчивости сужается, на кривой имеется более четкий максимум 30% попадают в диапазон 42-44мл. Таким образом, как видно из рисунка 8а у двух популяций в 1999-2000 годах наблюдаются противоположные изменения - у дикорастущей популяции в 2000 году самый узкий диапазон за годы изучения, а у селекционной популяции он почти в два раза шире, чем в 1999 году. При этом среднее значение по годам у селекционной популяции почти одинаковое, а у дикорастущего козлятника в 2000 году оно существенно ниже, чем в остальные годы изучения.

Содержание изофлавонов в дикорастущем козлятнике достаточно сильно колебалось за годы изучения (рис.8А). Минимальный диапазон изменчивости и наиболее низкое среднее значение по популяции 183,12 мг/100г наблюдались в 1996 году, при этом кривая достаточно симметрична. В 1997 году возрастает среднее содержание по популяции и несколько увеличивается диапазон изменчивости, в 1999 году наблюдается наиболее высокое содержание изофлавонов - в среднем по популяции 234,68 мг/100г. В 2000 году кривая имеет наиболее несимметричный вид, присутствует два максимума со значениями 210 и 250 мг/100г. У селекционной популяции в первый год изучения практически гауссовская кривая распределения (рис.8Б), диапазон изменчивости минимальный по обеим популяциям за все года изучения, в 2000 году картина резко меняется, диапазон изменчивости возрастает в полтора раза, увеличивается количество растений с низким содержанием изофлавонов, при этом на кривой нет четкого максимума. Таким образом, у обеих популяции диапазон изменчивости по данному признаку довольно широк - крайние значения различаются почти в 3 раза, единственным исключением является 1999 год у сортовой популяции, кривая имеет вид гауссовской кривой и диапазон самый узкий за все годы изучения. А Б

Рис. 7 Распределение растений козлятника восточного по показателю пенообразования А - дикорастущая популяция, Б - сортовая популяция. Обозначения как на рис.5

На диаграммах 9А, Б представлены кривые распределения растений по суммарному содержанию фенольных соединений (флавонолов и фенолкарбоновых кислот). Для обеих популяции характерен очень большой полиморфизм по данному признаку. В 1996 году у кривой распределения дикорастущей популяции нет четкого максимума, достаточно велика доля растений, как с низким, так и с высоким содержанием фенольных соединений. В 1999 году на кривой наблюдается три довольно четких максимума, на уровне 100, 220 и 340 мг/100г. В 2000 году диапазон изменчивости несколько уменьшается, а среднее значение признака по популяции возрастает. Существенно уменьшилось количество растений с низким содержанием фенольных соединений. Отсутствуют растения с содержанием фенольных соединений ниже 100 мг/100г, в то время как в 1996 году их доля в популяции составляла 17%. Кривые распределения данного признака в селекционной популяции имеют несколько более сглаженный характер, в 1999 году на кривой наблюдается четкий максимум на уровне 260 мг/100г (ему соответствует 25% растений популяции). При этом высока оказалась доля растений как с высоким, так и с низким содержанием данных веществ. На кривой, полученной по результатам 2000 года, видны два максимума - на уровне 180 и 420 мг/100г, при этом среднему значению по популяции 303 мг/100г отвечает всего 7% растений. Таким образом, для козлятника восточного характерен большой полиморфизм по данному признаку. При этом у дикорастущей популяции он существенно выше, крайние значения отличаются почти в 20 раз.

Содержание танинов определяли в кормовой массе урожая 1999 и в 2000 годов. У дикорастущей популяции характер кривых в сравниваемые года практически не меняется (рис.10А): в 2000 году несколько уже диапазон изменчивости, на кривой имеется второй довольно четкий максимум на уровне 180 мг/100 г. Несколько сократилась доля растений с высоким содержанием

100 150 200 250 300 350 400 мг/100 г сух. в-ва А

Рис. 8 Распределение растений козлятника восточного по содержанию изофлавонов А - дикорастущая популяция, Б - сортовая популяция. Обозначения как на рис.5 танинов, среднее же значение признака по популяции уменьшилось с до 130 мг/100 г. У селекционной популяции различия по годам более существенные, в 1999 году среднее содержание танинов довольно низкое и диапазон изменчивости узкий, в 2000 году среднее значение возрастает вдвое с 45 до 101мг/100 г, диапазон очень сильно увеличивается, возрастает доля высокотаниновых растений, кривая приобретает несимметричный вид (рис.1 ОБ). Таким образом, для обеих популяций характерна большая изменчивость по содержанию танинов. В среднем за годы изучения у селекционной популяции и дикорастущего козлятника содержание танинов отличается не очень значительно 73,29 и 117,95мг/100 г сырого вещества соответственно, при этом, для дикорастущей популяции характерен существенно больший диапазон изменчивости, особенно в 1999 году.

По двум показателям - танинам и сумме фенольных соединений, для которых наблюдался наибольший полиморфизм, был проведен более детальный анализ кривых распределения. Каждая из популяции была разбита на группы с высоким, низким и средним содержанием данных веществ, в соответствии с точками перегиба на кривых распределения. По фенольным соединениям у дикорастущей популяции в 1999 году получилось три группы -8 растений в первой, 11 во второй и 10 в третьей с самым высоким содержанием этих веществ. По танинам популяция разделилась две группы, 18 растений в первой и 11 во второй. Оказалось, что 6 растений (21%) попали в группу №1 с низким содержанием по обоим признакам, 7 растений (24%) попали в группу с высоким содержанием, всего два растения характеризовались высоким содержанием фенольных соединений, и при этом низким накоплением танинов. В 2000 году наблюдалась похожая картина. По фенольным соединениям получилось три группы - 9 растений в первой, 20 во второй и 4 растения с высоким содержанием этих веществ. По танинам популяция разделилась также на три группы, 20 растений в первой и 8 во

О 100 200 300 400 500 мг/100 г сыр.в-ва А

50 150 250 350 450 мг/100 г сыр.в-ва Б

Рисунок 3 Распределение растений козлятника восточного по содержанию суммы фенольных соединений А - дикорастущая популяция, Б - сортовая популяция.

О 100 200 300 400 500 мг/100 г сыр.в-ва о о S V Л г Ф о. н о со

О Iо но (О у

50 40 30 20 10 0

0"Ш - 1 т *» Ф

100 200 300 мг/100 г сыр. в-ва Б

Рис. 10 Распределение растений козлятника восточного по содержанию танинов А - дикорастущая популяция, Б - сортовая популяция. Обозначения как на рис.5 второй, и 5 в третьей. В группах с низким содержанием совпало по шесть растений, со средним по 8 растений, а с высоким - 1 растение. Обнаружено по два растения по одному признаку попавших в группу №1, а по другому - в группу №3.

На основании изучения диаграмм распределения можно сделать следующие выводы:

1. В обеих популяциях полиморфизм по годам очень велик. Это может быть связано с морфо-биологическими особенностями козлятника, как показали наши исследования, более сильные особи могут вытеснять слабые, нежизнеспособные, доля сильных растений с каждым годом может возрастать.

2. Внутри одной популяции различия по годам изучения часто превышают разницу между двумя популяциями в один и тот же год, особенно хорошо это видно на примере вторичных метаболитов -танинов, фенольных соединений и изофлавонов.

3. Характер кривой может очень сильно отличаться от нормального гауссовского распределения, среднему значению по популяции может соответствовать очень небольшое количество растений, это еще раз показывает необходимость анализа биохимических признаков на уровне индивидуальных растений, особенно по вторичным метаболитам.

4.2. Статистическая обработка результатов.

Статистическая обработка является неотъемлемой частью обработки экспериментальных данных. При изучении популяционной изменчивости по количественным признакам необходимо не только иметь представление о варьировании самого признака, но и о зависимостях, связывающих его с другими признаками. Необходимо провести оценку достоверности различий между изученными популяциями, анализ структуры изменчивости признаков. Статистические заключения - важнейший элемент анализа результатов опыта.

Для анализа структуры изменчивости признаков были использованы три метода многомерной статистики - дискриминантный анализ, дисперсионный анализ и метод главных компонент.

Дискриминантный анализ используется для принятия решения о том, какие переменные различают две (или более) совокупности - в нашем случае две популяции козлятника.

Матрица факторной структуры отражает корреляцию между переменными и дискриминирующей функцией. Для первого корня (Root 1) статистически значимыми являются сухой вес (DWEIGHT) и «сырой белок» (BELOKG), для второго (Root 2) - пенообразование (PENА), для третьего (Root 3) - «сырой белок» (BELOKG) и «сухой белок» (BELOKD).

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Жукова, Мария Андреевна, Санкт-Петербург

1. Агаев Ф.Н. Биохимическая характеристика сортов клевера лугового в условиях Северо-запада Нечерноземной зоны РСФСР и выделение образцов с пониженным содержанием фитоэстрогенов. // Автореф. канд биол. наук. -Тбилиси. - 1984.

2. Алькова Н.Г. Галега восточная и приемы ее возделывания в низкогорье Алтая. //Научн.-техн. бюлл. ВАСХНИЛ. 1986- Вып.22 - с. 11-16.

3. Биолого-экологическая и кормовая характеристика козлятников Армении. // Изв. с.-х. Наук МСХ АрмССР, 1978, №6(240), с.24-30.

4. Бондаренко А.Н. Технология возделывания козлятника восточного при орошении. // Автореф. канд. с/х наук. М. - 1995.

5. Борейша М.С. Галега восточная.// Сел. хоз-во Белоруссии.- 1982. №11. -с. 10-11.

6. Боброва А.Д. Биохимические особенности галеги восточной. // Охрана среды и рац. исп. раст. ресурсов. М. - 1976,- с. 183-184.

7. Бриггс Ф., Ноулз П. Научные основы селекции растений. // М.: Колос. -1972.- 400 с.

8. Вавилов П.П., Райг Х.А. Возделывание и использование козлятника восточного. // М. 1982.

9. Вандышева В.И., Юсупова А.А., Акимбаева Л.К. Лекарственные растения Киргизии и перспективы их использования // Фрунзе. 1977. - 66с.

10. Горобец А.И., Котик А.И., Труфанова В.А. К методам определения сапонинов в люцерне // Птицеводство. 1990. - 43. - с.35-38.

11. Дамарчук Д.А., Данилов В.П., Донова JI.B. Некоторые вопросы агротехники галеги восточной на корм в северной лесостепи Западной Сибири. // Сибирский Вестник с/х науки, 1997. №1-2. - с.48-52.

12. Дзюбенко Н.И., Малышев JI.JL, Раковская Н.В. Мобилизация генетического разнообразия дикорастущих родичей культурных растений на территории Северного Кавказа // Межд. науч.-практ. конф. Тез. докл. С-Пб. - 2001.- с. 49-50.

13. Дзюбенко Н.И., Марьина О.И. Метод определения сапонинов и возможности снижения их уровня в кормовой массе люцерны // Сб. науч. тр. прикл. бот. генет., селек. ВИР.-1986.- 107-с. 92-96.

14. Заянчковский И.Ф. Тимпания, ее предупреждение и лечение. М.: Сельхозгиз, 1952. - 8с.19.3евахина Ю.А., Офицеров Е.Н. Пектиновые вещества Galega orientalis. II Матер. Междунар. Съезда- С-Пб. 2002.-c.61-65.

15. Ибрагимова К.А., Мусаев A.M. Опыт интродукции козлятника восточного (Galega. orientalis Lam.) на Гунибском плато. // Генет ресурсы и интродукция кормовых и пищевых растений в Дагестане. Махачкала. -1988.-с.73-80.

16. Иевлев Н.И., Портнягина Н.В. Козлятник восточный перспективное высокобелковое кормовое растение. // Труды Коми фил. АН СССР, 1984. -№68 - с.30-35.

17. Илиева А., Васильева Б. Оценка сортов и селекционного материала люцерны по содержанию сапонинов гемолитическим методом // Растен. Науки. 1989. -26. - №9. - с.45-49.

18. Использование новых бобовых культур на севере Казахстана. // Сибирский Вестник с/х науки. 1991 - №5.

19. Исследование биологически активных веществ плодовых культур. / Под ред. Г.Б.Самородовой-Бианки Д., ВНИИР. - 1989. - 80 с.

20. Казанцев В.П., Кубарев В.А. Козлятник восточный в подтаежной зоне Западной Сибири.// Сиб. Вестн. с.-х. наук. 1996 - №3-4. - с. 72-75.

21. Клышев J1.K., Бандюкова В. А., Алюкина JI.C. Флавоноиды растений. // Алма-Ата 1983.

22. Козлятник восточный проблемы возделывания и использования.// (Тезисы докладов I всесоюзного научно-производственного семинара.) Челябинск. -1991.

23. Конев А.Д., Наумова Е.Г. Сроки уборки козлятника восточного // Кормопроизводство, 1998. №8. - с. 19-20.

24. Корма растительные. Метод определения переваримости "In vitro" ГОСТ 24230-80. М., 1980.

25. Кудинов М.А., Борейша М.С. Семена галеги восточной. // Сел. хоз-во Белоруссии, 1984 №1 - с.28.

26. Кузняцова 3. П., Доунар Т. В., Прьипщ Н. П., Вераскоусю У. У. Узроставая дынамша xiMinHara саставу надземнай массы галеп усходняй, штрадуцыраванай у Беларус1 // Весщ АН БССР. Сер. с.-г. навук. 1989. 1.-с.63-65.

27. Культурная флора: т.ХШ. Многолетние бобовые травы/Под ред. Мухиной Н.А. и Станкевич А.К. М.: Колос. 1993.-335 с.

28. Кутузов Г. П., Шагаров A.M. Накопление азота козлятником восточным. // Биологический круговорот веществ в земледелии, Казань. 1986. - с.96-102.

29. Кутузов Г. П., Шагаров A.M. Приемы повышения урожайности козлятника восточного. //Кормопроизводство, 1983. №10. - с.30-31.

30. Кшникаткина А.Н., Заварзин А.И. Эффективность действия регуляторов роста и молибдена на семенную продуктивность козлятника восточного. //

31. Вопросы генетики, селекции и семеноводства с.-х. культур в Поволжье, Саратов. 1997. - с. 92-95.

32. Леонтьев И.П. Сорта и разработка некоторых приемов семеноводства козлятника восточного (G. orientalis L.) в условиях Башкортостана. // Автореф. канд. с/х наук. М. - 1994.

33. Линер Н.Э. Химия и биохимия бобовых растений. М.: Агропромиздат, 1986.-336 с.

34. Метлицкая Е.Н. Исходный материал для селекции козлятника восточного. // Автореф. канд. с/х наук. Таллинн - Саку. - 1992.

35. Методы биохимического исследования растений /Под ред. А.И.Ермакова. -3-е изд., перераб. и доп. Л.: Агропромиздат, 1987. - 430 с.

36. Новая кормовая культура Галега восточная. Рекомендации. Сост. Холопцева Н.П. и др. // Петрозаводск. 1986.

37. Пузырева М.Л. Основные приемы возделывания козлятника восточного. // Автореф. канд. с/х наук. Новосибирск, 2000.

38. Растительные ресурсы СССР: Цветковые растения,их химический состав, использование; Семейства Hydrongeaceae Haloragaceae. // Л.:Наука, 1987. -326 с.

39. Сафронова В.И. Комплексная характеристика и селекция клубеньковых бактерий козлятника (Rhizobium galegae). // Автореф. канд биол. наук. СПб. - 1994.

40. Симонов С.Н. Галега новая кормовая культура. // М, 1938.

41. Скоблина В.И., Тазина Н.Г., Бурова Н.Ю., Мельников В.Н. Приемы возделывания козлятника восточного.// Кормопроизводство, 1987, №7, с.43-44.

42. Тимбекова А.Э., Абубакиров Н.К. Тритерпеновые гликозиды люцерны. Медикозид G новый бидесмозид из M.sativa II Химия природных соед. 1984.-№4.-с.541-458.

43. Утеуш Ю.А. Новые перспективные кормовые культуры // Киев: Наукова думка. 1991.- 192 с.

44. Чекалинская И.И., Кузнецова З.П., Довнар Т.В., Примиц Н.П. Биохимическая характеристика галеги восточной Galega. orientalis Lam.// АН БССР, Минск, 1986, 15.

45. Шагаров A.M. Козлятник восточный. // Сел. хоз-во Нечерноземья. 1986, №7, с.24.

46. Шагаров A.M. Новое в технологии возделывания козлятника восточного. // Сборн. Научн. Трудов ВНИИ кормов. 1985, Вып. 33, с. 109-115.

47. Шагаров A.M. Разработка технологических приемов возделывания козлятника восточного.// Автореф. канд. с/х наук. М., 1984.

48. Шляпятис И. Особенности созревания семян козлятника восточного. // Земледелие. Научные труды, 2001, 74, С. 150-162.

49. Шукюров Д.З., Дамиров И.А. Изучение козлятника (галеги) восточного из флоры Азербайджана. // Докл. АН АзССР, 1977, т.ЗЗ, №7, с.76-91.

50. Эколого-популяционный анализ кормовых растений естественной флоры, интродукция и использование. // (Тезисы докладов VII всесоюзного симпозиума по новым кормовым растениям.) Сыктывкар, 1990.

51. Ярошевич М. И., Кухарева Л.В., Борейша М.С. Галега восточная -перспективная кормовая культура: Биология, кормовая ценность, требования к условиям произрастания, особенности возделывания.// Минск, 1991.

52. Яртиева Ж. А Кормовая ценность и некоторые приемы возделывания козлятника восточного (Galega. orientalis Lam) в условиях Центральных районов Нечерноземья.// Автореф. канд. с/х наук. М., 1977.

53. Anderson J.O., Street J.C., Wang L.C., Baker R. Growth response of chicks and rats fed alfalfa with saponin content modified by selection. // Poul. Sci. 1972. 51 -p.458-464.

54. Berrang В., Davis Jr. K.H., Wall M. E., et al . Saponins of two alfalfa cultivars.// Phytochemistry 1974 - 13 - p.2252-2260

55. Bickoff E.M., Kohler G.O., Smith D. Chemical composition of herbage. // Agronomy 1972. - 15 - p.247-282.

56. Birk Y. Saponins. // Toxic constituents of plant foodstuffs. Academic Press, New York. 1969. P. 169-210.

57. Blake G.R. Release of soluble protein and nitrogen in alfalfa. I. Influence of growth temperature and soil moisture. // Crop Sci. 1981 21. - p.843-849.

58. Bondi A., Birk Y., Gestetner В. Forage saponins // Chemistry and biochemistry of herbage. Academic Press, New York. 1973. p. 511-528.

59. Bozidor M. Lucerne tannins // J. Sci. Food and Agr. 1972. -Vol.23. - №10. -p.1151-1156.

60. Broderick G.A., Albrecht K.A. Ruminal In Vitro Degradation of Protein in Tannin-Free and Tannin-Containin Forage Legume Species // Crop. Sci. 1997. -37. -p.1884-1891.

61. Brookbanks E.O., Welch R.A.S., Coup M.R. Oestrogens in pasture and a possible relationship with mastitis.//N.Z. Vet. J. 1969. 17-p. 159-160.

62. Champavier Y; Allais D.P.; Chulia A.J.; Kaouadji M. Acetylated and non-acetylated flavonol triglycosides from Galega officinalis // Chem. Pharm. Bull., Tokyo 2000 - 48(2) - p.281-285.

63. Chang H.Y., Reeck G.R., Mitchell H.I. Alfalfa trypsin inhibitor. // J. Agric. Food Chem. 1978. 26 - p.1463-1464.

64. Cheeke P.R. Nutritional and physiological implications of saponins: // Can. J. Anim. Sci. 1971 -51 -p.621-632.

65. Clarke R.T.J., Reid. C.S.W. Foamy bloat of cattle. // J. Dairy Sci. 1973.-57 -p.753-785.

66. Coulson C.B. Triterpenoid saponins from lucerne and other species // Sci. Food and Agr. 1958. vol.9. - №5. - p.281-288.

67. Fairey N. A., Lefkovitch L. P., Coulman В. E. et al Cross-Canada comparison of the productivity of fodder galega (Galega orientalis Lam.) with traditional herbage legumes.// Can. J. Plant Sci. 1993 - 80 - p. 793-800.

68. Fesser A.C., Goplen B.P., Pedersen M.W. Relationships between ruminant bloat and compostion of alfalfa herbage. II. Saponins. // Can. J. Anim. Sci. 1980. 60 -p.699-708.

69. The Flavonoids. Edit, by Harborne J.B., Chapman and Hall, London, 1975.

70. Frank N.A., Sanger V.L., Pounden W.D., Pratt A.D., Van Keuren R. Forage estrogens and their possible influence on bovine mastitis. // J. Am. Vet. Med. Assoc. 1967- 150- p.503-507

71. Free B.L., Satterlee L.D. Biochemical properties of alfalfa protein concentrate. // J. Food Sci. 1975 40 - p.85-89.

72. Goplen,B.P., Howarth R.E., Sarkar S.K., Lesins K. A search for condensed tannins in annual and perennial species of Medicago, Trigonella, and Onobrychis.// Crop. Sci. 1980 20 - p.801-804.

73. Graham J.H. Coumestrol content of alfalfa as affected by selection for resistance to foliar disease. // Crop Sci. 1967 - 7 - p. 1189-1192.

74. Guggols J., Livingston A.L., Bickoff E.M. Detection of daidzein, formononetin, genistein and biochanin A in forages // J.Agr. and Food Chem. 1961. - 9(2) -p.135.

75. Gutek L.H., Goplen B.P., Howarth R.E., McArthur J.M. Variation of soluble proteins in alfalfa // Crop Sci. 1974 - 11 - p. 176-181.

76. Heywang B.W., Thompson C.R., Kemmer A.R. Effect of alfalfa saponin on laying hens.// Poult. Sci. 1959 38 - p.968-971.

77. Hill R.R., Jung G.A. Genetic variability for chemical composition of alfalfa. I. Mineral Elements // Crop Sci. 1975. - 15 - p.652-657.

78. Hill R.R., Shenk J.S., Barnes R.F. Breeding for yield and quality // In Alfalfa and alfalfa improvement. ASA-CSSA-SSSA, Agronomy Monograph №29, 1988. -p.809-825.

79. Howarth R.E. Antiquality factors and nonnutritive chemical components // In. Alfalfa and alfalfa improvement. ASA-CSSA, Agronomy Monograph № 29, 1988.-p. 493-514.

80. Howarth R.E., Cheng K.-J., Hall J.W. Rumen conditions that predispose cattle to pasture bloat. // J. Dairy Sci. 1983. - 66 - p. 1683-1688.

81. Howarth R.E., McArthur J.M., Kikichi M., Sarkar S.K. Bloat investigations: denaturation of alfalfa fraction 2 proteins by foaming. // Can.J.Anim. Sci. -1973 53-p.43 9-443.

82. Howarth R.E., Sarkar S.K., Fesser A.C., Schnarr G.W. Some properties of soluble protein from alfalfa (Medicago sativa) herbage and their possible relationship to ruminant bloat. // J. Agric. Food Chem. 1977a.-25-p.l75-179

83. Howarth R.E., Majak W., Waldern D.E., Brandt S.A et al. Relationships between ruminant bloat and the chemical composition of alfalfa herbage I. Nitrogen and protein fractions. // Can.J.Anim. Sci. 1977b.-57-p.345-357.

84. Jones W.T., Anderson L.B., Ross M.D. Bloat in cattle. Detection of protein precipitants (flavolans) in legumes. // N.Z. J. Agric. Res. 1973.- 16 p.441-446.

85. Jones W.T., Lyttleton J.W. Bloat in cattle. The foaming properties of rumen liquor.//N.Z. J. Agric. Res. 1973. 16 - p. 161-168.

86. Keeler R.F., Baker D.C., Panter K.E. Concentration of galegine in Verbesina encelioides and Galega officinalis and the toxic and pathologic effects induced by the plants. // J. Environ. Pathol. Toxycol. Oncol. 1992. - 11(2). -p.75-81.

87. Lahiry, N.L., and L.D. Satterlee. Release and estimation of chlorogenic acid in leaf protein concentrate. // J. Food Sci. 1975. 40 p. 13-26.

88. Lahiry N.L., Satterlee L.D., Hsu H.W., Wallace G.W. Characterization of the chlorogenic acid binding fraction in leaf protein concentrates. // J. Food Sci. -1977.-42-p.83-85.

89. Lees G.L. Cuticle and cell wall thickness: relation to mechanical strength of whole leaves and isolated cells from some forage legumes. // Crop Sci. 1984. 24. - p.1077-1081.

90. Lindahl I.L., Davis R.E., Tertell R.T. Production of bloat and other symptoms in intact sheep by alfalfa saponin administration. // USD A Tech. Bull. U.S. Government Printing Office, Washington, DC. 1957. 1161. - p. 2-15.

91. Livingston A.L. Forage plant estrogens. // J. Toxicol. Environ. Health 1978. - 4 -p. 301-324.

92. Lopez T.A., Campero C.M., et al. Experimental toxicity of Verbesina encelioides in sheep and isolation of galegine. // Veterinary and Human Toxicology. 1996. -38(6). - p.417-419.

93. Majak W., Hall J.W., Howarth R.E. The distribution of chlorophyll in rumen contents and the onset of bloat in cattle. // Can. J. Anim. Sci. 1986 - 66 - p.97-102.

94. Malinow M.R. Triterpenoid saponins in mammals: Effects on cholesterol metabolism and atherosclerosis. // In W.D. Nes et al. (ed.) Isopentenoids in plants. Marcel Dekker, New York. 1984. p. 229-246.

95. McArthur J.M., Miltimore J.E., Pratt M.J. Bloat investigations: the foam stabilizing protein of alfalfa. Can. J. Anim. Sci. 1964. 44 p.200-206.

96. Moule G.R., Braden A.W.H., Lamond D.R. The significance of oestrogens in pasture plants in relation to animal production. // Anim. Breed. Abstr. 1963. 31 -p.139-157.

97. Monties В., and Rambourg J.C. Occurrence of flavonoids (flavones and coumestans) in alfalfa (Medicago saliva var. Europe) leaf proteins. Ann. Technol. Agric. 1978. 27 - p.629-654.

98. Narasimhalu P. Chlorophyll and protein levels in bovine rumen fluid in relation to alfalfa pasture bloat. Can. J. Anim. Sci. 1985. 65 - p. 147-156.

99. Newby V.K., Sablon R.M., Synge R.L.M. et al. Free and bound phenolic acids of lucerne (Medicago saliva cv. Europe).// Phytochemistry 1980. - 19 - p.651-657.

100. Noguchi H., Т. Maekawa, S. Fujimoto, I. Satake, and M. Sakakibara. Physicochemical studies on fraction I protein from alfalfa. // Agric. Biol. Chem. 1978 42 - p.1553-1558.

101. Nowacka J., Oleszek W., Determination of Alfalfa (Medicago sativa) Saponins by High Performance Liguid Chromatography. // J. Agric. Food Chem. 1994. -42(3). - p.727-730.

102. Oldfield J.E., Fox C.W., Bahn A.V., Bickoff E.M., Kohler G.O. Coumestrol in alfalfa as a factor in growth and carcass quality in lambs. // J. Anim. Sci. 1966. -25-p. 167-174.

103. Raig H., Nommsalu H., Meripold H., Metlitskaja J. Fodder Galega. Saku. -2001.

104. Ramirez J.S., and Mitchell H.L. The trypsin inhibitor of alfalfa. // J. Agric. Food Chem. 1960. 8 p.393-395.

105. Robbins M.P., Bavage A.D., Strudwicke C., Morris P. Genetic Manipulation of Condensed Tannins in Higher Plant II. Analysis of Birdsfoot Trefoil Plants Harboring Antisense Dihydroflavonol Reductase // Plant Physiol. 1998. — 116 — p.l 133-1144.

106. Rumbaugh M.D. The search for condensed tannins in the genus Medicago. // Agron. Abstr. American Society of Agronomy, Madison, WI, 1979. p. 75.

107. Rumbaugh M.D. Breeding Bloat-Safe Cultivars of Bloat-Causing Legumes // Forage Legumes for Energy-Efficient Animal Production Forage legumes for Energy-Efficient Animal Production / Trilateral Workshop., Palmerston, North, New Zealand, 1984.

108. Saleh, N.A., L. Boulos, S.I. El-Negoumy, and M.F. Abdalla. 1982. A comparative study of the flavonoids of Medicago radiala with other Medicago and related Tri-gonella species. Biochem. Systematics Ecol. 10 p.33-36.

109. Saloniemi H., Kallela K., Saastamoinen I. Study of the phyto-oestrogen content of goat's rue (Galega orientalis), alfalfa {Medicago sativa) and white clover (Trifolium repens). //Agric. Sci. Finl. 1993 - 2(6) - 517-524.

110. Sarkar S.K, Howarth R.E. Specificity of the vanillin test for flavanols. J. Agric. Food Chem. 1976. 24 - p.317-320.

111. Smolenski S.J., Kinghorn A.D., Balandrin M. Toxic constituents of legume forage plants. // Econ. Bot. 1981. 35. -p.321-355.

112. Stob M. Naturally occurring food loxicants estrogens CRC handbook of naturally occurring food toxicants. 1983 p. 81-100.

113. Swain Т., Bale-Smith E.G. Flavonoid compounds, p. 755-809. In A.M. Florkin and H.S. Mason (cd.) // Comparative biochemistry. 1962. Vol. 3. Academic Press, New York.

114. Tawa A.; Oleszek W.; Jurzysta M.; Berardo N.; Odoardi M. Alfalfa saponins and sapogenins isolation and quantification in two different cultivars. // Phytochem. Anal., 1993. 4(6). - p.269-274.

115. Torelsen J.E., Wander F.G. Variation of chemical constituents and morphological characters within and between alfalfa populations // Can. J. Plant Sci. 1969. - V.49.-p.293-305.

116. Van Sumerc C.F., Houpelinc-de Cock H.J., Vindevaghel-DeBacquer Y.C., Fockenier G.E. N-Feruloylglycyl-L-phenylalanine isolated by partial hydrolysis of bulk leaf protein of lucerne, Medicago sativa, cv. Europe. // Phytochemistry 1980. 19 p.704-705.

117. Walgenbach R.P., Marten G.C. Release of soluble protein and nitrogen in alfalfa. II. Influence of potassium and nitrogen fertilizer on three cultivars. // Crop Sci. 1981.-21 - p.852-855.

118. Wall, M. Toxins of animal and plant origin. Gordon and Breach Science Pub., London. 1971.

119. Release of soluble protein and nitrogen in alfalfa. III. Influence of shading. // Crop. Sci. 21 p.859-862.