Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Интродукция перспективного лекарственного растения мальвы лесной (Malva Sylvestris L. ) в Европейской части России

ВАК РФ 06.01.13, Лекарственные и эфирно-масличные культуры

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Дубенюк, Антон Павлович, Москва

Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР ) Российской академии сельскохозяйственных наук.

На правах рукописи

Дубенюк Антон Павлович

Интродукция перспективного лекарственного растения мальвы лесной ( Malva sylvestris L.) в Европейский части России

Специальность 06.01.13 - лекарственные и эфиромасличные культуры

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук.

Научный руководитель -кандидат сельскохозяйственных наук -

Климахин Г.И.

Москва - 1999

/

Г

VJ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

I. ВВЕДЕНИЕ.....................................................................3

И. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................6

2.1 Ботаническое описание и биологические особенности...................6

2.2 Химический состав и использование в медицине........................13

2.3 Характеристика, применение и функции полисахаридов...............16

2.4 Возможности культуры мальвы в сравнении с алтеем...................21

III. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА..............................26

IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ... *,,[.........................34

4.1 Биологические особенности культуры......................................34

4.2 Структура урожая и динамика накопления БАВ..........................41

4.3 Семеноведение и отбор лучших популяций................................46

4.4 Элементы агротехники на сырье и семена.................................53

4.5 Интродукция мальвы в разных зонах страны..............................73

4.6 Стандартизация качества сырья..............................................80

4.7 Экономическая эффективность возделывания мальвы..................84

ВЫВОДЫ......................................................................87

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ..................................90

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................95

ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................107

I. ВВЕДЕНИЕ

Расширение ассортимента выращиваемых культур является важным элементом современного лекарственного растениеводства. Поиск и интродукция новых высокопродуктивных, хорошо адаптированных к сложным условиям возделывания целебных растений позволяют увеличить эффективность производства благодаря их использованию, обеспечить более полное удовлетворение нужд здравоохранения в лекарственном растительном сырье, а также снизить экологическое давление на окружающую среду. ( 4,20,36,55)

Современная медицина широко использует полисахариды, или слизи, биологически активные вещества растительного происхождения, обладающие целым рядом важных фармакологических свойств - четко выраженным противокашлевым и противовоспалительным, мягчительным и обволакивающим действием, бронхолитической активностью. (23,35,41,59)

Препараты на основе полисахаридов широко применяются при лечении простудных и желудочно-кишечных заболеваний. В литературе имеются также сведения о противоопухолевой активности и радиопротекторных качествах полисахаридов. (7, 16, 18, 39,117 )

В настоящее время в России номенклатура культивируемых лекарственных растений, содержащих полисахариды, явно недостаточна. К данной группе относятся алтей лекарственный, подорожник большой и блошный, и некоторые другие виды. ( 3,21,82,104,107) Проблема особенно обострилась после распада СССР, когда основные источники получения такого сырья остались за пределами России, в основном, на Украине. Таким образом, при значительной и устойчивой потребности в полисахаридах, сегодня отсутствует надежный источник сырья для их получения.

После проведенных во Всероссийском научно-исследовательском институте лекарственных и ароматических растений ( ВИЛАРе ) скрининговых исследований, в качестве перспективного объекта, имеющего высокое содержание полисахаридов, был выделен один из видов семейства Мальвовых - Мальва лесная, или просвирник лесной, -растение, обладающее рядом хозяйственно ценных признаков.

Первые упоминания о мальве появились в античности. Еще римляне разводили ее в садах как пищевое и лекарственное растение. Лекарственные свойства мальвы лесной были описаны Гиппократом и Галеном. Семена этой культуры находили и в древних городищах раннего железного века в Германии.( 64,121)

Мальва лесная в нашей стране сегодня известна как лекарственное растение, используемое в народной медицине. Однако за рубежом она входит в фармакопеи восемнадцати стран мира, включая Германию, Францию, Венгрию и др. Была мальва и в российской фармакопее 1-4 изданий, но потеряла свое место из-за отсутствия сырьевой базы. (39,110) Настой травы мальвы может быть использован при лечении заболеваний дыхательных путей и пищеварительного тракта. Кроме того, в литературе рекомендуется применение настоя цветков или листьев при воспалительных процессах, сухом кашле и охриплости голоса, а также наружно в виде полосканий при ангинах и мягчительных ванн при опухолях, ожогах и ранах. Известно применение препаратов мальвы и в педиатрии. (24,42, 58)

Учитывая большую перспективу этого лекарственного растения, нами в 1994... 1998 годах в лаборатории интродукции ВИЛАРа был выполнен комплекс научных исследований по интродукции и разработке основных элементов агротехники мальвы лесной.

В процессе исследований проведено изучение основных особенностей биологии данного вида и разработан ряд важных элементов

агротехники, а также отобрана лучшая популяция по урожайности и содержанию действующих веществ, разработаны вопросы

семеноводства культуры.

Результаты наших четырехлетних исследований показывают также хорошую приспособленность культуры к требованиям современного интенсивного производства. Она отличается значительной и стабильной урожайностью сырья и семян, высоким содержанием полисахаридов. Этот вид хорошо растет в почвенно-климатических условиях Европейской части России. В настоящее время нами созданы рекомендации и перспективная технологическая карта по возделыванию мальвы лесной на сырье, получен запас семян для создания опытно-промышленных плантаций культуры.

Проведенный совместно с лабораторией фитохимии ВИЛАР эксперимент по переработке травы мальвы для получения суммы полисахаридов в заводских условиях показал, что выход готовой субстанции оказался в полтора раза выше, чем из травы алтея лекарственного, и при лучшем ее качестве. В 1999 году был подготовлен и передан в Фармакопейный Комитет Минздрава РФ проект фармакопейной статьи на траву мальвы лесной, используемой в качестве сырья для получения эффективного лечебного средства.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- биологические особенности мальвы лесной в условиях культуры в европейской части России;

- семеноведение новой культуры;

- оценка внутривидового разнообразия и отбор лучшей популяции;

- структура и параметры качества травы мальвы лесной;

- базовые элементы агротехники мальвы на лекарственное сырье;

II. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 2.1 Ботаническое описание и особенности биологии.

Мальва лесная ( Malva sylvestris L. ), или просвирник лесной, проскурняк, зензивер - принадлежит к семейству мальвовых. Семейство мальвовых (Malvaceae) порядка мальвовые (Malvales) насчитывает около 85 родов и до 1600 видов. Распространены в основном в тропических и субтропических, и отчасти в умеренно-теплых областях обоих полушарий. Их нет в Арктике и северной части лесной зоны.(35, 47).

Систематика и особенности семейства Мальвовых.

Деление семейства мальвовых на пять триб основано на особенностях строения гинецея и плода. У трибы мальвовых ( Malvae ), к которой принадлежит мальва лесная, доли плода расположены в один ряд кольцом, причем число столбиков соответствует числу плодолистиков. Венчик мальвовых имеет свойственную всему семейству особенность : каждый из его пяти лепестков срастается у основания с тычиночной трубкой. Тычиночная трубка объединяет все лепестки в одно целое. Вследствие этого венчик обычно опадает целиком, производя впечатление сростнолистного. Тычинки в двух кругах, в результате многократного ветвления тычинок внутреннего круга, обычно очень многочисленны ( тычинки внешнего круга отсутствуют или превращаются в стаминодии ); нити, сросшиеся в трубку; вследствие расщепления нитей пыльники одногнездные. (35)

Пыльцевые зерна округлые и почти всегда покрыты шипами или шипиками. (9,81) При обоеполых цветках самоопылению у мальвовых обычно препятствует протерандрия: рыльцевые ветви показываются из тычиночной трубки только при пустых или почти пустых пыльниках. У

многих видов в конце цветения происходит самоопыление.(83) При этом рыльцевые ветви загибаются вниз, касаясь пыльников.( 35 )

Мальвовые умеренно-теплых областей ( включая мальву лесную ), -многолетние или однолетние травы. Для семейства характерно наличие во всех их частях слизистых вместилищ, состоящих из отдельных или из сросшихся между собой групп клеток. В растении эти слизи ( полисахариды ) участвуют в водном обмене и защищают от потерь влаги. Поэтому многие мальвовые могут обитать даже в условиях пустыни, сохраняя свой облик ( 35).

В экологическом отношении мальвовые преимущественно мезофильные растения, не играющие существенной роли в биоценозах. Среди них нет как настоящих водных растений, так и вполне типичных ксерофитов. Многие виды являются широко распространенными рудеральными сорняками. ( 80,117)

Морфология вида. Мальва лесная - однолетнее, реже двух- или многолетнее травянистое растение семейства Мальвовых. В природных экотопах обычно многолетнее (21,23,39).

Имеет выраженный прямостоячий или приподнятый центральнный стебель, имеющий опушение или без него, округлый в поперечнике. На просторе он активно ветвится и растение приобретает вид куста высотой 60... 140 см. Листья очередные, на длинных черешках, крупные, 5... 12 см в диаметре. Форма листа округло-почковидная, вверху стебля пяти-семилопастная. По краю лист городчатозубчатый. Цветки диаметром 45 см, пятичленные, актиноморфные. Располагаются на длинных ножках. Собраны в пучки до 30 шт в узлах стебля ( пазухах листьев ). Чашечка двойная неопадающая. Наружная ( подчашие ) состоит из трех продолговато-яйцевидных тупых листочков, 3...4 мм длины и 1,5...2 мм

ширины. Внутренняя состоит из пяти листочков, надрезанных на широкие, почти почковидные короткозаостренные доли 3... 5 мм длины и 4...7 мм ширины. ( 39,121 )

Венчик в 3.. .4 раза превышает чашечку по размеру. Диаметр венчика 4...6 см. Окраска лепестков может варьировать, от светло-розовой до темно-красной и фиолетовой, возможны белые или полосатые окраски (35, 112); встречаются гофрированные формы цветков. При смешанной окраске цветков у разных растений в популяции отмечается преобладание розовой расцветки лепестков (37). Тычинок много, в нижней части они срослись в трубку. Пыльники одногнездные, почковидной формы, беловатые. Пестик с многогнездной, сверху приплюснутой верхней завязью. Столбик пестика многораздельный, снабженный с внутренней стороны простыми рыльцами.

У растений этого семейства существует приспособление цветка к разным способам опыления в начале и в конце цветения. Сначала протандрия способствует осуществлению перекрестного опыления, а в конце цветения расположение тычинок и рыльца пестика благоприятствует самоопылению.( 101 ) Бутоны в пучке распускаются неодновременно, в течение месяца и более. Обычно на растении имеются раскрытые цветки на 2/3 высоты стебля. (39,83)

Плод - плоская многосемянка торовидной формы, распадающаяся на отдельные семянки. Количество семянок в соплодии по литературным данным равно 10 или 12, 13 (1,35,58 ), возможно варьирует от 9 до 13, но обычно равно 12 и стабильно внутри отдельной популяции. Спинка плодиков сетчато-морщинистая или ячеистосетчатая.

Биологические особенности семян.

Изучение биологических особенностей семян интродуцируемых растений является первичным этапом семеноведения. В отличие от давно выращиваемых растений у диких видов может существовать ряд особенностей, повышающих их конкурентоспособность в природе, но мешающих их успешной адаптации к условиям агроценоза. ( 4, 36 ) В случае с мальвой лесной данных по этому вопросу немного, поэтому привлечен материал и по другим изучаемым видам этого семейства.

Семена мальвы лесной округло-клиновидной формы, в оболочке темно-коричневого или серого цвета, диаметром около 3 мм. Другие авторы описывают семена как темно-бурые, почковидной формы, с боков кососдавленные. Зародыш изогнутый ( кампилотропный тип семян ).( 76,96) Семенная кожура мальвовых водонепроницаемая.( 77, 124 ) В ней присутствуют механические клетки, содержащие лигнин. Склеренхима в семенной кожуре представлена в виде склереид. Макросклереиды у мальвовых в наиболее типичной форме представляют собой клетки Мальпиги.

Мальпигиевы клетки детально изучали на твердосемянных бобовых, поскольку предполагают, что высокая степень непроницаемости оболочки этих семян определяется особенностями семенной кожуры. В апикальных зонах клеток Мальпиги обнаружены специфические суберинизированные инкрустации ( субериновый матрикс ), которые влияют на проницаемость воды. Сведения о чрезвычайной долговечности семян касаются таксонов с такими клетками в ней, а именно Malvaceae и Fabaceae.( 96 )

Всхожесть семян мальвы лесной высокая, более 70% ( 101 ). По некоторым сведениям (77) у семян мальвы лесной нет эндогенных механизмов, мешающих прорастанию, и они не нуждаются в проведении предпосевной подготовки. Другие источники также сообщают, что семена

мальвы лесной, в отличие от ряда близких видов, не нуждаются в скарификации. ( 83,99 )

Имеются также данные о сезонной периодичности прорастания семян мальвовых с максимумом в осенние периоды. Прогревание сухих семян в течении двух часов при температуре +70*С или скарификация у многих видов мальвы может стимулировать прорастание круглогодично. У мальвы лесной и мутовчатой такого эффекта не наблюдалось. (123 )

Цветет мальва лесная в июне-сентябре, семена созревают с августа . Цветение проходит снизу вверх по стеблю, и неодновременно в пучках цветков, размещающихся в пазухах листьев. Бутоны распускаются в утренние часы. Срок жизни одного цветка составляет 36...96 часов. Формирование завязи происходит через 3...5 дней прсле цветения. Созревание соплодия длится 35...40 дней. При побурении соплодия чашелистики начинают засыхать и смыкаются, что частично предохраняет семена от осыпания. ( 101 )

Вегетационный период составляет от 110 до 140 дней. При выращивании в южных зонах ( Украина) он сокращается до 95-110 дней. ( 88) В условиях Прибалтики он достигал 208 дней. ( 76 )

Ареал и экотип.

Распространена мальва лесная в средней полосе России, встречается на востоке и юге страны, а также на Северном Кавказе, Средней Азии, в Европе, Малой Азии, Гималаях и Японии ( 24, 75). Ареал захватывает Северную Африку, Западную Европу и простирается до Северо-западной Индии. Чаще всего растет на опушках, в разреженных лесах и зарослях, на пустырях и вдоль дорог. Предпочитает увлажненные местообитания ( 39 ). Ряд источников (35,117) относит мальву лесную к рудеральным растениям. Иногда выращивается как декоративное или лекарственное растение.

Наиболее близкими культивируемыми видами являются алтей лекарственный - Althae officinalis, мальва черная или шток-роза - Alceae rosea, A. lencoranica, мальва курчавая - Malva crispa, мальва мутовчатая -Malva verticulata. ( 7,10,12,90 )

Биологические особенности.

Растение холодостойкое, всходы в фазе семядольных листьев переносят заморозки до минус 2...3*С ( градусов Цельсия ), а в фазе розетки до -7 градусов. Семена мальвы начинают прорастать при температуре почвы +8...+10*С. Повышение этой температуры до +15...+20*С резко ускоряет появление всходов.(46) Первые признаки прорастания семян в лабораторных условиях проявлялись через 20...24 часа от начала проращивания.( 77,96)

Мальва относится к растениям короткого дня. Зачаточные соцветия закладываются в апексе (конусе нарастания) при развертывании 10... 11 листа. (47, 83)

Площадь листового аппарата в фазу стеблевания составляет около 94 кв.см/растение, максимум отмечен в фазу бутонизации - 947 кв.см., а во время цветения составляет 797 кв.см./растение ( 75). В течение фаз стеблевания-бутонизации отмечена и самая высокая продуктивность работы листьев, соответственно 8,13 и 9,46 г/кв.м.

Для растения характерен медленный рост в начале вегетации, до 40...60 дней ( 19, 33, 83). За вегетационный период растению необходима сумма положительных температур в пределах 2000...2100*С. Транспирационный коэффициент составляет 1 к 400. Оптимальное развитие растения отмечалось при среднегодовом уровне осадков не менее 400..510мм.( 99)

Корневая система мальвы по некоторым данным ( 99 ) способна усваивать труднорастворимые фосфаты. Растение является хорошим медоносом ( 81 ). При использовании в декоративных целях срезанные соцветия могут стоять до 7 дней.( 119)

2.2 Химический состав и использование в медицине

Мальва лесная содержит много слизистых веществ (полисахаридов) - в траве на уровне 9... 12%, а в листьях до 20%, сахара - свыше 2%, каротин - 12 мг%, дубильные вещества, витамин С - в листьях до 3% ( 16 ). Кроме того, присутствуют алкалоиды, флавонои