Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агробиологические особенности иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.) и пути повышения продуктивности культуры в условиях Нечерноземной зоны

ВАК РФ 06.01.06, Овощеводство

Автореферат диссертации по теме "Агробиологические особенности иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.) и пути повышения продуктивности культуры в условиях Нечерноземной зоны"

На правах рукописи

ьв/Шеи-,

КАЛИНИЧЕНКО Людмила Викторовна

АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССОПА ЛЕКАРСТВЕННОГО (Ну^ориа оДктаШ Ь) И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛЬТУРЫ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

Специальность 06.01.06 - луговодство, лекарственные и эфирно-масличные

культуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

5 ДЕК 2013

Москва-2013

005542616

005542616

Работа выполнена на кафедре виноградарства и виноделия ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Маланкина Елена Львовна

доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Белопухов Сергей Леонидович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, профессор кафедры физической и органической химии

Иванова Мария Ивановна

доктор сельскохозяйственных наук,

Всероссийский научно-исследовательский

институт овощеводства, заведующая

лабораторией селекции и семеноводства зеленных культур

Ведущее учреждение:

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «24» декабря 2013 года в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.05 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А.Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49; тел./факс. 8 (499) 976-24-92,е-таП: kalina@timacad.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева

Автореферат разослан «22 » ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Шитикова А.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В связи с тем, что центры разнообразия пряных и эфирномасличных культур сосредоточены в более южных широтах, ассортимент ароматических культур для Нечернозёмной зоны РФ довольно ограничен. К культурам, которые показали себя перспективными при первичной интродукции можно отнести иссоп лекарственный (Воронина, Горбунов, Горбунова, 1991; Маланкина ЕЛ. 2007).

Иссоп лекарственный (Hyssopus officinalis L.) является культурой многопланового использования. Традиционно его выращивают как пряно-вкусовую овощную культуру, применяемую в консервной, ликёроводочной промышленности и в последние годы появился серьёзный интерес к его эфирному маслу в медицине, в частности в ароматерапии (Wabner D., Beier Ch., 2009). Благодаря продолжительному периоду цветения и разнообразной окраске его охотно используют в ландшафтном дизайне (Маланкина E.JL, 2006).

Однако учитывая обширный ареал и продолжительное возделывание, культура имеет большое разнообразие форм и сортов, которые существенно отличаются по фенотипическим и биохимическим показателям и необходимо их сравнение в условиях Нечернозёмной зоны (НЗ) РФ с целью определения продуктивности и выяснения оптимального направления использования изучаемых сортов.

Кроме того, практически отсутствуют рекомендации по вегетативному размножению иссопа зелёными черенками, что важно при сохранении продуктивных форм и сортов, а также интенсификации производства сортового посадочного материала.

При выращивании иссопа лекарственного в условиях Московской области актуальным остается определение адаптивного потенциала растений, а также применение фиторегуляторов оказывающих положительное влияние не только на рост и развитие растений, но и на биохимический состав получаемого сырья для фармацевтической, косметической и пищевой промышленности.

Цель и задачи исследований. Цель - провести агробиологическую оценку 14 форм иссопа лекарственного и отобрать наиболее перспективные из них для Нечернозёмной зоны РФ, а также разработать технологические приёмы, позволяющие повысить эффективность выращивания этой культуры в качестве источника лекарственного, овощного и эфирномасличного сырья.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Провести сравнительную технологическую и биохимическую оценку различных сортообразцов иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L).

2. На основе анализа морфологических признаков, урожайности и биохимического состава образцов выявить корреляции между признаками для дальнейшего отбора перспективных форм.

3. Изучить действие на иссоп лекарственный различных по химической природе фиторегуляторов и микроудобрений и выбрать наиболее эффективные

из них для повышения продуктивности культуры в условиях Нечернозёмной зоны.

4. Провести сравнительную оценку эффективности применения различных фиторегуляторов при размножении иссопа лекарственного зелёными черенками.

5. Обосновать возможность выращивания иссопа лекарственного в качестве пряно-вкусового растения в проточной культуре в зимне-весенний период.

Научная новизна. Впервые в условиях Московской области изучено накопление ряда биологически активных веществ иссопа лекарственного, таких как розмариновая кислота, флавоноиды и др., являющиеся важной составляющей фармакологической активности сырья. Получены оригинальные результаты по влиянию 6 различных по механизму действия фиторегуляторов и микроудобрений на содержание эфирного масла (ЭМ) в сырье. Усовершенствована матрица оценки хозяйственно ценных признаков сортов и популяций иссопа лекарственного, что делает методику отбора перспективных образцов более достоверной. Выявлены корреляции между отдельными фенотипическими и хозяйственно ценными признаками, что может быть использовано в селекционной работе.

Впервые было проведено изучение влияние фиторегуляторов на укоренение зеленых черенков иссопа лекарственного и выявлены наиболее эффективные.

Практическая значимость работы. Подобраны регуляторы роста, их концентрации и экспозиция, позволяющие существенно повысить укореняемость зелёных черенков иссопа. Разработаны рекомендации по применению регуляторов роста для повышения продуктивности промышленных плантаций и улучшения качества сырья. В результате проведённой работы отобраны перспективные образцы различного назначения, как овощного, так и лекарственного, что позволяет расширить перспективы применения иссопа лекарственного.

Показана эффективность выращивания иссопа лекарственного в проточной культуре без дополнительной модификации питательного раствора и других затрат.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международной научной конференции молодых ученых и специалистов РГАУ-МСХА (Москва, 2011); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биоразнообразие: стратегия сохранения и проблемы развития» посвященной 80-летию Дагестанского государственного университета (Дербент, 2011г.); УН-ой Международной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск, 2011); Международной научно-практической конференции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева «Проблемы развития АПК и сельских территорий в 21 веке» (Москва, 2011); Международной научной конференции «Дендрология, цветоводство и садово-парковое строительство» (Ялта, 2012); Юбилейной

конференции «Интродукция, сохранение и использование биологического разнообразия мировой флоры», посвященной 80-летию ГНУ «Центральный ботанический сад Национальной академии наук Беларуси» (Минск, 2012); Международной научной конференции «Ботаническому саду лекарственных растений 60 лет», (Москва 2012); Всероссийской с международным участием научной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова и современность», (Москва, 2012); Международной научно-практической конференции «Клеточная биология и биохимия растений» посвященной 85-летию кафедры физиологии и биохимии растений биологического факультета БГУ (Минск, 2013).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 135 страницах, содержит 18 таблиц, 16 рисунков, состоит из введения, 6 глав, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, который включает 237 источников, в том числе 87 работ иностранных авторов, 8 приложений.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 4 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Основные положения, выносимые на защиту:

• перспективные для Нечернозёмной зоны РФ сорта и популяции иссопа овощного, эфирно-масличного и лекарственного направления.

• повышение укореняемости зелёных черенков иссопа лекарственного при применении фиторегуляторов;

• научно-обоснованые схемы применения регуляторов роста и микроудобрений для повышения продуктивности иссопа лекарственного;

• возможности выращивания иссопа на проточной линии;

• показатели экономической эффективности выращивания иссопа лекарственного в условиях Нечерноземной зоны.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Обзор литературы. В результате анализа литературных источников выявлены проблемы, возникающие при выращивании иссопа лекарственного, а также различия по содержанию действующих веществ в сырье, проанализирован имеющийся опыт применения регуляторов роста на эфирномасличных растениях вообще и иссопе лекарственном в частности. Условия и методика проведения исследований.

Комплексные полевые исследования по изучению формирования урожая и накопления действующих веществ в сырье, а также влиянию регуляторов роста на продуктивность иссопа лекарственного проводили на территории лаборатории плодоводства РГАУ-МСХА в 2010-2013 гг., лабораторные исследования - в лабораториях кафедры виноградарства и виноделия и ЗАО «Натуральные ингредиенты».

Экспериментальную работу проводили на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах опытного участка со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса -2,8 %, подвижного Р2О5 -180 мг/кг, обменного К20 -140 мг/кг, pHKci - 5,3-6,1.

Повторность каждого опыта четырехкратная, расположение вариантов -систематическое. Площадь учетной делянки 1м2.

Агрометеорологические условия в годы проведения исследований были достаточно контрастными: 2010 год был аномально жарким с пониженным количеством осадков, 2011 год характеризовался засушливым и жарким июнем и июлем, 2012 и 2013 годы - пониженными среднесуточными температурами и повышенным количеством осадков.

Объектом исследований служили сорта и популяции иссопа лекарственного (таблица 1). Для получения рассады посев семян проводили в начале апреля, растения пикировали в фазе двух настоящих листьев в кассеты размером 6x5,5 см., объёмом 155 мл. В грунт рассаду высаживали в возрасте 40 дней, по схеме 70x30.

Опыт 1. Влияние фиторегуляторов и их концентраций на продуктивность и качество сырья иссопа лекарственного.

Схема опыта включала следующие варианты:

1. Обработка водой (контроль);

2. Эпин-экстра в концентрации 0,1, 0,2 и 0,3 мл/л

3. Циркон 0,2 мл/л

4. Циркон в концентрациях 0,1, 0,2 и 0,3 мл/л в сочетании с Феровитом в концентрации 1,5 мл/л

5. Экогель 12,5 мл/л

6. Силиплант 0,2 мл/л

Обработку проводили двукратно, в фазу вегетативного роста и в фазу бутонизации. Расход рабочей жидкости - 300 л/га.

Для определения динамики накопления эфирного масла отбор образцов для анализа проводили начиная с фазы цветения с интервалом 7 дней.

Препарат Биоцин, давший наихудшие результаты был исключен из опыта после первого года.

Опыт 2. Влияние регуляторов роста на укореняемость черенков иссопа лекарственного.

Схема опыта включала следующие варианты:

1. Обработка водой (контроль);

2. ИУК 25, 50,100 и 150 мг/л при экспозиции в растворе 6 часов;

3. ИУК-ГФ 25, 50, 100 и 150 мг/л при экспозиции в растворе 6 часов;

4. Корневин (ИМК);

5. Эпин-экстра 0,2 мл/л

Черенки замачивали в растворах препаратов. Кроме известной индолилмасляной кислоты, нами был апробирован новый ауксиновый стимулятор (ИУК-ГФ) на основе 3-индолилуксусной кислоты (Пржевальский

H.M, 2006). Субстрат - смесь торфа, песка и перлита в соотношении 2:1:1. Режим работы туманообразующей установки: полив по 5 сек. через 10 минут.

Вариант экспозиции 16 часов был исключен как наихудший. Учёт укореняемости черенков проводили через 2 месяца после высадки в субстрат. Кроме укореняемости учитывали длину, объем и число корней.

Опыт 3. С целью расширения ассортимента пряно-вкусовых растений в 2011-2012 гг. проводили исследования по выращиванию иссопа в проточной культуре в пластиковых горшочках диаметром 60 мм и высотой 51 мм, которые размещали в пластиковые кассеты по 54 шт в каждую. Повторность трехкратная. В качестве субстрата использовали смесь торфа с перлитом в соотношении 2:1.

Методы исследований. Фенологические наблюдения проводили по методике ГБС РАН (1978). Биометрические учеты - по методике ВНИИ ВИЛАР (Майсурадзе Н.И. и др., 1984). Комплексную сравнительную оценку популяций проводили по ряду критериев, которые были отобраны исходя из рекомендаций Государственного Реестра Селекционных достижений (www.gossort.com) и схемы морфологического описания растений сем. Яснотковые, разработанной в Институте Лейбница (Leibniz-institut fur Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), Германия). Нами была разработана матрица, учитывающая основные морфологические характеристики и количественные показатели признаков, а также содержание действующих веществ. Качественные показатели выражали в баллах. Всего оценивали 32 показателя. Далее был проведён корреляционный анализ, позволяющий выявить связь между различными признаками. Учет урожайности производился в фазу массового цветения.

Содержание эфирного масла определяли методом гидродистилляции по Гипзбергу (ГФ XI, 1987). Количественное определение флавонодов проводили методом дифференциальной спектрофотометрии (Методы биохимических исследований растений, 1987). Содержание розмариновой кислоты определяли методом ВЭЖХ на жидкостном хроматографе Shimadzu LC-10 AS с фотометрическим детектированием при длине волны 330 нм с использованием внешнего стандартного образца.

Статистическая обработка проводилась программой Microsoft Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Ритмы сезонного развития сортов и популяций иссопа лекарственного в условиях Московской области

Иссоп лекарственный многолетнее, холодостойкое растение, интродуцированное в Нечерноземной зоне. Из изученных нами 11 популяций и 3 сортов иссопа все обладали хорошей холодостойкостью. Период цветения у иссопа достаточно продолжительный, и в среднем длится 35 суток у растений первого года жизни и 55 дней у двухлетних и трехлетних растений. Окончание

цветения наступает в конце августа. Семена образуются у растений начиная со второго года жизни в начале сентября. Таким образом, в результате многолетних наблюдений показано, что иссоп лекарственный успевает сформировать урожай в наиболее благоприятный в нашей зоне период для накопления ЭМ, то есть до конца июля, что позволяет рассматривать его как перспективную для Нечернозёмной зоны культуру.

Урожайность и содержание основных БАВ в сырье иссопа различного

происхождения.

Урожайность эфиромасличного сырья изменялась в зависимости от возраста растений, а также погодно-климатических условий вегетационного периода (таблица 1).

Урожай сырья в 2012 г колебался от 0,17 до 0,83 кг/м2, в 2013 г. урожайность была существенно выше и находилась в пределах от 0,76 до 2,07 кг/м2.

Содержание эфирного масла изменялась в зависимости от условий года и для большинства образцов было наибольшем в 2012 г., в то время как содержание флавоноидов было выше в 2013 г. и у большинства образцов превышало 1%.

Высоким содержанием розмариновой кислоты (свыше 0,7%) характеризовались образцы с белыми цветками, что делает их сырьём с высокой антиоксидантной активностью.

Комплексная оценка сортов по фенотипическим характеристикам, урожайности и содержанию биологически активных

веществ

Иссоп относится к растениям с одной стороны с обширным ареалом (Машанов, В.И., 1991), с другой его произрастание приурочено к горной и холмистой местности, что приводит к дизъюнктивности ареала и соответственно обособленному развитию популяций в довольно сильно отличающихся по климатическим параметрам условиях. Естественно это отражается на фенотипических признаках, устойчивости к различным условиям (температурным, влажностным), даёт большое разнообразие форм и соответственно обширный материал для отбора по хозяйственно ценным признакам.

В течение 3-х лет нами изучены 14 образцов иссопа и проведена оценка перспективности их возделывания в условиях Нечернозёмной зоны РФ.

Была сделана попытка выявить корреляции между отдельными фенотипическими и биохимическими признаками исследуемых образцов для облегчения процесса отбора перспективных форм. Руководствуясь особенностями климата, при сборе коллекции мы отдавали предпочтение

образцам из центральной и северной Европы, а также республик бывшего СССР (Беларусь), где климатические условия более близки к нашим, чем, например, в Италии или Балканских странах.

В качестве контроля была взята популяция иссопа из ВИЛАР, в течение многих лет устойчиво зимующая и формирующая стабильно высокий урожай.

Таблица 1 — Урожайность сырья и содержание БАВ в зависимости от

сортов и популяций иссопа (2011-2013гг)

Названия образцов Урожай свежего сырья, кг/м2 Содержание ЭМ в сырье, % Содержание флавоноидов в пересчёте на рутин, % Розмариновая кислота, %

2011 2012 2013 2011 2012 2013 2012 2013 2013

H.off. ВИЛАР (Россия) 0,53 0,17 1,20 0,37 0,42 0,21 0,54 0,72 0,43

H.off. Германии (N.L. Ch.) 0,59 0,23 1,01 0,4 0,37 0,11 0,65 1,02 0,40

H.off. Германии (P.J. Sch.) 0,51 0,21 1,62 0,39 0,35 0,27 0,72 0,96 0,60

H.off. Германии (С. S. & Со) 0,54 0,32 1,57 0,44 0,4 0,26 0,58 1,65 0,56

H.off «Иней» Россия 0,41 0,83 0,76 0,54 0,56 0,41 0,73 1,24 0,77

H.off «Лазурит» Белоруссия 0,58 0,26 2,07 0,52 0,47 0,36 0,68 1,03 0,57

Н. off. Россия (Фирма АС) 0,45 0,35 2,02 0,36 0,43 0,36 0,52 1,15 0,46

H.off «Аккорд» Россия (Поиск) - 0,3 0,91 - 0,87 0,22 0,52 0,97 0,64

Н. off. Россия (Семена НК) - 0,3 1,01 - 0,43 0,2 0,59 1,0 0,51

Н. off. Чехии (Универ. леса) - 0,25 1,01 - 0,67 0,24 0,58 1,10 0,49

Н. off. Нидерланды (Hem Zaden) - 0,40 1,16 - 0,37 0,24 0,72 1,26 0,81

Н. off. White, Великобритания (CN Seeds) - 0,36 0,88 - 0,69 0,29 0,76 1,47 0,79

Н. off. Pink, Великобритания (CN Seeds) - 0,33 0,81 - 0,64 0,28 0,62 0,93 0,64

H. off. Blue, Великобритания (CN Seeds) - 0,31 1,21 - 0,82 0,23 0,72 0,96 0,57

HCP05 0,05 0,03 0,02 0,12 0,14 0,11 0,09 0,40 0,1

Как видно из таблицы 2 максимальной высотой характеризовались образцы с синими цветками (69,5-75,2см), а минимальной с белыми (45,3-61,4 см).

Таблица 2 - Комплексная оценка сортов иссопа по фенотипическим характеристикам и показателям урожайности

Показатель ВИЛАР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Высота растений в фазе цветения, см. 69,5 70,2 75,2 71,4 61,4 74,8 72,5 63,1 59,1 57 48 45,3 50,6 62,6

Гомогенность растений 3 5 5 3 7 7 3 3 3 5 7 5 5 7

Форма растений 2 1 1 2 3 3 2 1 1 2 3 3 2 3

Окраска листа 3 4 3 3 2 3 3 3 3 3 2 2 3 3

Форма листа 3 4 1 1 4 3 3 3 3 3 4 4 4 3

Индекс листа 4,18 4,35 4,46 4,56 4,29 4,11 3,91 4,05 4,38 4,78 4,13 3,73 4,82 4,53

Выраженность жилок на нижней стороне листа 2 1 2 2 2 3 3 3 3 3 2 2 2 3

Расположение цветущих частей 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Число мутовок, шт 19,5 17,8 16,2 17,5 11,7 17,1 17,1 17,4 16,4 15,2 15,5 14,8 14,3 18,6

Длина цветущих частей, см 15 18,6 16,5 17,8 13,1 16,8 21,8 15,1 15,8 13,7 11,3 10,8 10,9 15,5

Удвоенное число цветков в узле 0 1 1 1 3 0 2 1 1 1 2 3 1 0

Толщина цветков 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 1 1 2

Размер цветка, мм 10,4 10,2 10,8 10,8 10,8 10,6 10,8 11,2 10,8 10 10,3 10,2 10,2 10,2

Антоциановое окрашивание чашечки 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 1 2 2

Окраска венчика 3 3 3 3 1 3 3 3 3 3 1 1 2 3

Окраска пестика 3 3 3 3 1 3 3 4 4 4 1 1 2 4

Число желёзок на нижней стороне листа шт/мм2 5,2 4,7 5,3 4,4 5,1 5,6 5,4 4,9 5,4 5,2 5,2 4,9 4,8 5,4

Урожайность, кг/м2 1,1 1,01 1,62 1,57 0,76 2,07 2,02 0,91 1,01 1,01 1,16 0,88 0,81 1,21

Содержание ЭМ в сырье,% 0,21 0,11 0,27 0,26 0,41 0,36 0,36 0,22 0,2 0,24 0,24 0,29 0,28 0,23

Содержание флавоноидов,% 0,98 1,2 0,96 1,65 1,24 1,03 1,15 0,97 1 1,1 1,26 1,47 0,93 0,96

Содержание розмариновой кислоты,% 0,43 0,40 0,60 0,56 0,77 0,57 0,46 0,64 0,51 0,49 0,81 0,79 0,64 0,57

Аналогичная зависимость была и для урожайности. Так урожайность с 1 м2 колебалась у растений с синими цветками от 1,01 до 2,02 кг, а растений с белыми цветками от 0,76 до 1,16 кг.

Все образцы характеризовались формой листа от узколанцетной до игольчатой, индекс листа колебался от 3,73 до 4,82.

Наибольшая урожайность, 2,07 кг/м2, эфиромасличного сырья была у сорта «Лазурит» и образца Hyssopus officinalis предоставленной Фирмой АС. Сорт «Лазурит» полученный в результате отбора из популяции Hyssopus ojfisinalis характеризуется прямостоячей формой куста, высотой около 75 см. Растительное сырье содержало около 1% флавоноидов и 0,57 % розмариновой кислоты.

Растения образца Hyssopus officinalis (Фирмой АС) имеют высоту 72,5 см, цветки синего цвета длинной около 11 мм. Растительное сырье содержало 1,15% флавоноидов и 0,46 % розмариновой кислоты. Содержание ЭМ в сырье в обоих образцах было высокое - 0,36%, по сравнению с другими образцами с синим цветом венчика.

Максимальное содержание ЭМ было в растительном сырье сорта «Иней». Образец характеризуется прямостоячей формой куста, высотой 61,4 см. Растение хорошо выровнены по морфологическим признакам. Венчики белого цвета, длинной около 11 мм. Урожайность свежего сырья составляет 0,76 кг/м2, с содержанием флавоноидов 1,24% и эфирного масла 0,41%.

По содержанию флавоноидов выделены образец из Германии от компании Carl Sperling & Со имеющий синюю окраску венчика и образец из Великобритании от компании CN Seeds с белой окраской венчика.

Образец из Германии характеризуется приподнимающейся формой куста, высотой 71,4 см. Венчики синего цвета, длинной около 11 мм. Урожайность растительного сырья составляла 1,57 кг/м2, с содержанием ЭМ 0,26%.

Образец из Великобритании характеризуется прямостоячей формой куста, высотой 45,3 см. Венчики белого цвета, длинной около 11 мм. Урожайность свежего сырья составляет 0,88 кг/м2, с содержанием ЭМ 0,29%.

В результате расчётов выявлена тесная обратная корреляция между содержанием розмариновой кислоты и окраской венчика (г= -0,64), толщиной цветка (г=-0,64) и окраской листьев (г= -0,91) и положительная корреляция между толщиной цветков и высотой растений (г=0,76), окраской листа г=(0,74), числом мутовок (г=0,75), длинной цветущих частей (г=0,77)

Разработка технологии зеленого черенкования применительно к иссопу

лекарственному

В настоящее время, в основном, возделывают различные популяции, реже сорта иссопа. При семенном размножении весьма проблематично сохранять перспективные формы, а также поддерживать сорта. Поэтому разработка

технологий вегетативного размножения этого вида, и прежде всего зелёного черенкования, несомненно, представляет интерес для производства.

Однако в литературе рекомендаций по применению фиторегуляторов для получения посадочного материала вообще и ауксинов в частности на иссопе лекарственном нами не встречено.

Учитывая ограниченное число маточных растений в разные годы, схема закладки опытов отличалась. Поэтому статистическая обработка результатов осуществлялась по каждому году отдельно как однофакторный опыт.

Результаты наблюдений представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Влияние фиторегуляторов на укореняемость зелёных _черенков иссопа лекарственного (%) __

Варианты обработок 2010 2011 2012 2013

Контроль-вода 42,7 50,7 53,3 30,9

ИУК 25 мг/л 6 часов - 84 51,5 -

ИУК 50 мг/л, 6 часов 88,0 73,3 76,3 52,6

ИУК 100 мг/л, 6 часов - - - 62,9

ИУК 150 мг/л, 6 часов - - - 36,1

ИУК-ГФ 25 мг/л, 6 часов - 53,3 - -

ИУК-ГФ 50мг/л, 6 часов 89,3 61,3 84,0 51,5

ИУК-ГФ 100мг/л, 6 часов - - 74,7 50,5

ИУК-ГФ 150мг/л, 6 часов - - 81,3 54,6

ИМК (Корневин) 58,7 56 58,7 43,3

Эпин-экстра 0,2 мл/л 53,3 57,3 64,0 36,1

НСР05 1,75 1,66 1,73 1,71

Анализируя результаты, полученные в контроле за 4 года, можно сказать, что состояние маточников и их возраст оказывали существенное влияние на укореняемость. Концентрация 25 мг/л ИУК давала нестабильный результат по годам. Максимальная концентрация ИУК (150 мг/л) приводила к снижению укореняемости, в то время как эта же концентрация препарата ГФ ИУК не снижала укореняемость по сравнению в концентрации 50 мг/л ГФ ИУК.

Обобщая результаты за 4 года следует признать наиболее эффективными ИУК и ИУК ГФ в концентрации 50 мг/л, которые повышали укореняемость зелёных черенков по сравнению с контролем на 21 - 109 % в зависимости от условий года.

Стабильное повышение укореняемости по сравнению с контролем давали коммерческие препараты Корневин и Эпин - экстра (0,2 мл/л), однако они уступали ИУК и ГФ ИУК.

Разница в укореняемости черенков в зависимости от их размера отмечается при черенковании многих культур. Как избыточно крупные, так и слишком маленькие черенки укореняются хуже. Оптимальные параметры черенков для каждого вида специфичны. Влияние экспозиции и размера черенков на укореняемость представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Укореняемость черенков иссопа лекарственного в зависимости от

размера черенка и применяемого стимулятора корнеобразования __(2010/2013),%._

Вариант обработок Размер черенка, см

10 15 20

Контроль(вода 6 часов) 32,0 42,7 45,3

ИУК 50 мг/л (6 часов) 81,3/- 88,0/ 52,6 69,3/-

ИУК-ГФ 50мг/л (6 часов) 90,7/- 89,3/51,5 82,7/54,6

Эпин-экстра 0,2 мл/л 64,8/- 53,3/36,1 50,2/50,5

ИМК (Корневин) 77,3 58,7/43,3 57,3/51,5

НСР 05 1,31 1,52/1,36 1,23/1,14

Как видно из данных таблицы 4, наиболее эффективно применение стимуляторов корнеобразования на черенках мелкой фракции. При минимальной укореняемости в контроле (32%) она была максимальной по сравнению с другими вариантами при применении ИУК и ГФ ИУК с 6 часовой экспозицией (81,3 и 90,7 % соответственно). В других вариантах (15 и 20 см) регуляторы роста также давали существенное увеличение укореняемости в два раза на черенках длиной 15 см и в 1,5-2 раза на черенках длиной 20 см.

Однако задача применяемых стимуляторов корнеобразования не только увеличить число черенков с корнями, но и увеличить число и массу корней на каждом их них, создать корневую систему, способную нормально функционировать после пересадки черенка.

Поэтому кроме укореняемости, мы определяли качественные показатели корневой системы (масса, число корней, объем корневой системы). При снижении числа корней с 3,9 у 10-сантиметровых черенков до 3,5 у 20-сантиметровых, объём корневой системы увеличивался с 0,51 до 0,83 см3 (таблица 5). Таким образом, всё же следует отдавать предпочтение более крупным черенкам с большим запасом пластических веществ. При использовании черенков с минимальной длиной необходимо предусматривать

их более продолжительное доращивание в теплице и разработку приёмов, интенсифицирующих рост.

К сожалению, следует отметить, что применение стимуляторов в большинстве вариантов снижало качество корневой системы по сравнению с контролем, особенно заметно на маленьких черенках (10 см). Однако на черенках длиной 15 и 20 см выделялся вариант с ГФ ИУК (экспозиция 6 часов), который увеличивал как число корней, так и объём корневой системы в 1,5-2 раза. Все остальные варианты уступали по действию контролю.

Таблица 5 - Влияние регуляторов роста на корнеобразование зелёных _черенков иссопа лекарственного (2013 г.)_

Варианты обработок Масса корней, г Число корней, шт Объём корней, мм

Длина черенков, см

15 20 15 20 15 20

Контроль-вода 0,16 0,57 4,2 6 1,6 3,6

ИУК 50 мг/л 0,29 - 2,7 - 3,1 -

ИУК 100 мг/л 0,4 - 5,8 - 3,4 -

ИУК 150 мг/л 0,31 - 12,4 - 3 -

ИУК-ГФ 50мг/л 0,31 0,52 5,4 7,5 3,4 5,2

ИУК-ГФ 1 ООмг/л 0,48 0,45 11,3 3,7 3,8 4,2

ИУК-ГФ 150мг/л 0,74 0,51 10,3 10,1 6,2 4,8

ИМК(Корневин) 0,79 1,30 10,80 31,2 6,1 12,9

Эпин-экстра 0,2 мл/л 0,21 0,53 4,70 3,8 2,8 3,4

НСР 05 0,06 0,02 0,16 0,74 0,06 0,18

Наибольший объём корневой системы был при максимальной концентрации ГФ ИУК и ИМК. Вместе с тем число корней достигало максимального значения в варианте с концентрацией 100 мг/л ГФ ИУК (11,3 шт), однако различия были несущественны с вариантами ИУК ГФ 150 мг/л и ИМК. По комплексу показателей (укореняемость и качество корневой системы) вариант с концентрацией ГФ ИУК 100 мг/л и экспозицией 6 часов показал наилучшие результаты в 2013 году.

При изучении воздействий различных препаратов и их концентраций выявлено, что наиболее эффективными являются акусиновые препараты ИУК и ГФ ИУК, которые повышали укореняемость зелёных черенков иссопа на 21-109 % в зависимости года. Оптимальным размером черенков следует считать 15-20 см.

Оптимальными концентрациями ГФ ИУК были 50 и 100 мг/л при экспозиции в растворе 6 часов, причём более высокая концентрация оказывала существенное положительное влияние на качественные показатели корневой системы, повышая число корней до 11,3 (по сравнению с 4,2 в контроле), массу корней до 0,48 г (по сравнению с 0,16 г в контроле), в то время как вариант 50 мг/л показывала стабильно высокий результат укореняемости черенков.

Влияние концентрации препарата на урожайность и содержание эфирного

масла в сырье

В настоящее время фиторегуляторы различных механизмов действия широко применяются для повышения качества продукции.

Таблица 6 - Влияние стимуляторов роста на урожай свежего сырья и

№ п/п Варианты обработок 2011 2012 2013

Урожай кг/м2 Содержание ЭМ, % Урожай кг/м2 Содержание ЭМ,% Урожай кг/м2 Содержание ЭМ,%

1 Контроль-вода 1,5 0,27 1,34 0,2 1,26 0,17

2 Эпин-экстра - 0,1 мл/л - - 0,92 0,26 0,71 0,26

3 Эпнн-экстра - 0,2 мл/л 1,71 0,38 1,1 0,24 1,06 0,22

4 Эпин-экстра - 0,3 мл/л - - 1,12 0,28 1,16 0,22

5 Циркон 0,1 мл/л с Феровитом 1,5 мл/л 1,16 0,18 1,22 0,16

6 Циркон 0,2 мл/л с Феровитом 1,5 мл/л 1,36 0,3 1,02 0,24 0,96 0,2

7 Циркон 0,3 мл/л с Феровитом 1,5 мл/л 0,92 0,26 0,71 0,2

8 Циркон 0,2 мл/л - - 0,96 0,28 1,01 0,23

9 Феровит 1,5 мл/л - - 1,42 0,24 1,36 0,21

10 Экогель - 12,5 мл/л 1,36 0,32 0,94 0,18 0,91 0,13

11 Силиплант - 0,2 мл/л 1,26 0,18 - - - -

НСР05 0,09 0,07 0,19 0,06 0,02 0,08

Регуляторы роста являются средствами, вызывающими специфическую реакцию растений, соответственно эффективный для одной культуры регулятор может быть не эффективным для другой.

Кроме того очень существенной проблемой является подбор оптимальных концентраций, которые зачастую зависят не только от вида

растения, но и от условий в которых оно находится в каждом конкретном случае (Шаин С.С., 2005; Маланкина Е.Л., 2007; Пушкина Г.П. и др., 2010).

Как видно из таблицы 6 под действием вариантов опыта урожайность в большинстве случаев снижалась, но содержание ЭМ при применении Эпина повышалось на 15-30 % в зависимости от концентрации.

Динамика содержания ЭМ в сырье иссопа

При применении регуляторов важным является промежуток времени от обработки до уборки. Многие регуляторы вызывают увеличение содержания действующих веществ только на короткий период времени и если его пропустить, то можно получить урожай худшего качества, чем без них (Шаин С.С., 2005).

Скорость воздействия препарата и период до достижения максимальной его эффективности существенно зависит как от особенностей усвоения действующего вещества и механизма его действия, так и от окружающих условий.

Как видно из рисунка 1, содержание ЭМ колебалось после обработки. Контрольный вариант реагировал на изменение погодных условий. На момент обработки содержание ЭМ составляло 0,2 %. В период с 1 по 5 июля стояла ясная погода с высокими среднесуточными температурами, что являлось оптимальным для накопления ЭМ в растении. Действие остальных препаратов накладывалось на эти условия. При обработке Цирконом и Феровитом через неделю наблюдалось резкое увеличение содержания ЭМ до 0,44% и последующее его постепенное снижение до уровня контроля. Вероятно, это связано с механизмом действия препаратов, которые в первый момент после обработки выступили стрессовым фактором, что способствовало повышению ЭМ, а в последующем интенсифицировали обменные процессы и процессы дыхания, что привело к уменьшению запаса вторичных метаболитов.

Препараты

Рисунок 1 .-Динамика содержания ЭМ после обработки регуляторами роста в 2011 г.

Применение Экогеля привело к увеличению содержания ЭМ в течение первых двух недель с последующим снижением, дублируя кривую контроля, но с чуть большими значениями содержания ЭМ (максимум 05.07.11 - 0,43% против 0,36% в контроле). Препарат Силиплант, содержащий кремний, в течение 4-х недель наблюдений не превысил контроль.

В 2013 году среднесуточные температуры на период наблюдений были существенно ниже климатической нормы, кроме того выпадало большое количество осадков. Эти факторы определили низкое содержание ЭМ в сырье по сравнению с предыдущими годами (рисунок 2).

Препараты

Рисунок 2. - Динамика содержания эфирного масла после обработки регуляторами роста в 2013 г.

Содержание ЭМ на момент обработки составляло 0,15% в контроле и затем снижалось. В первую неделю после обработки все три концентрации Эпина-экстра дали увеличение содержания ЭМ по сравнению с контролем (0,26, 0,22 и 0, 22 % против 0,17 % в контроле). Но уже на следующей неделе наблюдается постепенное снижение до значений ниже или близких к контролю, после чего содержание ЭМ вновь возрастало на фоне практически неизменного в контроле. В результате применения отдельно Циркона и Циркона в баковой смеси с Феровитом выявлено, что отдельно вариант с Цирконом на протяжении всего периода наблюдений показал результаты выше контроля, в то время как совместно с препаратом железа эффект проявлялся в меньшей степени и только первые две недели после обработки.

Таким образом, соотнося результаты двух лет наблюдений, существенно отличавшихся по погодным условиям можно сказать, что действие фиторегуляторов специфично и сильно зависит от погодных условий. Производители позиционируют Эпин, Силиплант и Циркон как антистрессовые вещества. Однако, при различных стрессах реакция растения на их применение неодинакова. Так, на фоне высоких среднесуточных температур и засушливой погоды 2011 года хорошо себя зарекомендовали Экогель и Эпин, в то время как

на фоне пониженных температур с большим количеством осадков положительно влиял на качество сырья Циркон.

Влияние регуляторов роста на содержание флавоноидов и других БАВ в сырье иссопа

Флавоноиды в растениях семейства Яснотковых представлены в основном лютеин- и апигенинпроизводными, которые обладают противовоспалительным и антимикробным действием (Augustin M., 2004) Относительно количественного содержания флавоноидов и условий их накопления в иссопе лекарственном сведения в литературе практически отсутствуют.

По результатам наших двухлетних исследований влияния регуляторов роста на накопление флавноидов в сырье иссопа установлено, что реакции растений на вид препарата и его концентрацию различны.

При обработке препаратом Эпин-экстра в концентрации 0,2 и 0,3 мл/л содержание флавоноидов по сравнению с контролем снизилось, при концентрации 0,1 мл/л содержание флавоноидов увеличилось на 0,15 % по сравнению с контролем.

Обработка препаратом Циркон совместно с Феровитом, в концентрациях 0,2 и 1,5 мл/л соответственно, в 2012 снизила содержание флавоноидов на 0,1%, а в 2013 увеличила на 0,25%, по сравнению с контролем. Отдельное применение Циркона в концентрации 0,2 мл/л и Феровита в концентрации 1,5 мл/л снизило содержание флавоноидов в сырье.

Отрицательное влияние оказал препарат Силиплант, но сведений в литературе о взаимосвязи кремния и накопления флавоноидов нами не обнаружено.

При обработке препаратом Экогель в концентрации 12,5 мл/кг содержание фланоноидов также было ниже, чем в контрольном варианте.

В целом, анализируя данные по накоплению флавоноидов, следует отметить, что этот показатель существенно зависит от условий года и применяемого фиторегулятора.

Особенности выращивания иссопа лекарственного в гидропонной

культуре

Выращивание зеленных культур в проточной культуре позволяет получить продукцию, которая представляет собой живые, растущие в горшках растения, употребление которых имеет не столько питательное, сколько лечебно-профилактическое значение, к тому же такая продукция долго остается свежей. (Майрапетян A.M., 1989, Сидоров Е.Г., 2000). Ассортимент культур, в том числе и пряно-вкусовых, для проточной гидропоники до недавнего времени был представлен в основном тремя культурами: укропом, салатом и петрушкой, но быстро пополнялся такими культурами как кориандр, базилик, шнитт-лук, сельдерей, рукола, щавель, мелисса и некоторыми другими.

18

В связи с вышесказанным нами были проведены исследования по выращиванию иссопа лекарственного на гидропонике для расширения ассортимента зеленных культур.

Семена высевали 26 января 2011 и 2012 гг. Иссоп выращивали в рассадном отделении при температуре 18-20 °С в течение 25 дней. Освещенность - 7000 лк. Для дальнейшего выращивания растения устанавливали в пластиковые желоба с отверстиями, куда подавали питательный раствор. Температуру воздуха поддерживали в пределах 17-19 °С, относительную влажность воздуха на уровне 60-75%.

Уборку готовой продукции производили 22 марта. Товарная продукция, представляет собой горшочек с 3-4 растениями.

Проведенные исследования позволяют рекомендовать иссоп лекарственный для выращивания в гидропонной культуре. Зеленая продукция имеет привлекательный внешний вид, отличается высокой ароматичностью и отличным вкусом.

Экономическая оценка эффективности возделывания сортов и популяций при возделывании иссопа лекарственного

Проведенные исследования и рекомендации по выращиванию лекарственного сырья иссопа требуют экономического обоснования рекомендуемых для производства сортов и популяций, а также мероприятий по достижению высокого уровня продуктивности и качества продукции.

Перед оценкой эффективности проводимых мероприятий по применению стимуляторов роста оценивалась возможность и эффективность выращивания различных сортов Иссопа, произрастающего в различных странах Европы, в условиях Российской Федерации.

Таблица 7 - Сравнительная экономическая оценка основных сортов Иссопа

Выход Содер- Себе- Тру- При- Рента-

продукции жание стои- доём- быль бель-

Сорта и страны с 1 га ЭМв мость кость от ность

производства Ц Тыс. сырье, 1ц произво про- про-

руб. % продук- детва, даж, дажа/о

ции, ч-час/ц руб

руб

популяция ВИЛАР (Россия) 110,0 165,0 0,21 659,7 0,18 92,43 127,4

«Иней» (Россия) 76 114,0 0,41 957,8 0,26 41,43 57,1

«Лазурит»(Белоруссия) 207 310,5 0,36 390,6 0,10 23,33 284,6

Р.1.8сЬ (Германия) 162 243 0,27 458,0 0,12 175,5 227,5

«Университет леса» (Чехия) 101 151,5 0,24 718,5 0,20 42,5 108,8

СЫ5ее11з (Великобритания) 88 132 0,29 824,6 0,23 101,9 81,9

Расчеты показали, что сорта и популяции существенно отличаются по урожайности и по содержанию эфирных масел. Наиболее перспективен для выращивания сорт иссопа Лазурит из Белоруссии, имеющий по сравнению с

другими образцами самую высокую урожайность (на 88,2% выше, чем у популяции ВИЛАР и в 2,7 раза выше, чем у сорта Иней. При выращивании сорта иссопа Лазурит ниже затраты на единицу продукции и выше прибыль на 1га площади. Окупаемость затрат прибылью составляет 2,8 раза. При этом продукция сорта отличается повышенным содержанием ЭМ. Однако по последнему показателю лидирует российский сорт Иней. Несмотря на низкую урожайность, выращивание данного сорта может быть экономически целесообразным при более высокой цене реализации продукции заготовителям.

ВЫВОДЫ

1. В результате наших исследований показано, что не зависимо от происхождения популяции или сорта, все изученные образцы иссопа лекарственного успешно зимуют и проходят все фенологические фазы, успевая сформировать семена.

2. При обработке препаратом Эпин-экстра в концентрациях 0,2 и 0,3 мл/л содержание флавоноидов по сравнению с контролем снизилось, при концентрации 0,1 мл/л увеличилось на 0,15 % по сравнению с контролем. Обработка препаратом Циркон совместно с Феровитом в концентрациях 0,2 и 1,5 мл/л соответственно, в 2012 снизила содержание флавоноидов на 0,1%, а в 2013 увеличила на 0,25%, по сравнению с контролем. Отдельное применение Циркона в концентрации 0,2 мл/л и Феровита в концентрации 1,5 мл/л, снизило содержание флавоноидов в сырье.

3. В результате комплексной оценки образцов иссопа лекарственного выделили по хозяйственно ценным признакам несколько образцов: по урожайности - Лазурит и российский образец из Фирмы АС (2,07 кг/м2), по содержанию эфирного масла - сорт Иней (0,41%), по содержанию флавоноидов - образец из Великобритании от компании CN Seeds (1,47%) и образец из Германии Carl Sperling & Со (1,24 %).

4. Выявлена тесная обратная корреляция между содержанием розмариновой кислоты и окраской венчика (г= -0,64), толщиной цветка (г=-0,64) и окраской листьев (г= -0,91) и положительная корреляция между толщиной цветков и высотой растений (г=0,76), окраской листа г=(0,74), числом мутовок (г=0,75), длинной цветущих частей (г=0,77).

5. При укоренении зелёных черенков иссопа лучшие результаты показал препарат ГФ ИУК в концентрации 50 и 100 мг/л при экспозиции в растворе 6 часов, причём концентрация 100 мг/л оказывала существенное положительное влияние на качественные показатели корневой системы, повышая число корней до 11, 3 (по сравнению с 4,2 в контроле), массу корней до 0,48 г (по сравнению с 0,16 г в контроле), в то время как концентрация 50 мг/л показывала стабильно высокий результат укореняемости черенков.

6. Фиторегуляторы роста проявляли различный эффект в зависимости от условий года: на фоне высоких среднесуточных температур и засушливой погоды 2011 года хорошо себя зарекомендовали Экогель (25 мл/л) и Эпин (0,1

мл/л), в то время как в 2012 и 2013 годах на фоне пониженных температур с большим количеством осадков положительно влияли на качество сырья оксикоричные кислоты (препарат Циркон 0,1 мл/л). Микроудобрение Феровит не оказывало положительного действия на содержание ЭМ в сырье и снижало его при совместном применении с регуляторами.

7. Для расширения ассортимента зеленных культур возможно получение через 2 месяца продукции иссопа лекарственного в проточной культуре без модификации питательного раствора и дополнительных затрат.

8. Уровень рентабельности производства сырья сорта Лазурит составил 284% против 127 % в контроле.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ

При возделывании иссопа лекарственного в условиях Нечерноземной зоны РФ с целью получения стабильных урожаев высокого качества с высокой экономической эффективностью рекомендуется:

1. Для повышения укореняемости зеленых черенков рекомендуется проводить их предпосадочное замачивание в растворе препарата ГФ-ИУК в концентрации 100-150 мг/л с экспозицией 6 часов.

2. Для повышения содержания эфирного масла в сырье обрабатывать растения в фазе вегетативного роста препаратами Экогель (25 мл/л) и Эпин-экстра (0,1 мл/л).

3. Рекомендовано выращивание иссопа лекарственного на гидропонике в зимнее-весенний период в течение двух месяцев.

4. Для получения овощного, лекарственного и эфиромасличного сырья рекомендуется выращивать в условиях Нечерноземной зоны следующие сорта и популяции: H.off. Германия (С. S. & Со), H.off Иней Россия, H.off Лазурит Белоруссия, Н. off. Россия (Фирма AC), Н. off. White, Великобритания (CN Seeds).

Список опубликованных работ

1. Маланкина, E.J1. Влияние стимуляторов роста и микроудобрений на продуктивность Иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.) / E.J1. Маланкина, Л.В. Калиниченко//Доклады ТСХА. - 2010. - выпуск 282. - С. 530-532.

2. Маланкина, E.JI. Формирование урожая сырья и накопление эфирного масла у форм различного происхождения иссопа лекарственного в условиях Нечернозёмной зоны / E.JI. Маланкина, Л.В. Калиниченко //Доклады ТСХА. - 2011. - выпуск 283. - С. 658-661.

3. Маланкина, E.JI. Влияние регуляторов роста на укореняемость зеленых черенков Иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.)/ E.JI. Маланкина, JI.B. Калиниченко//Биоразнообразие: стратегия сохранения проблемы развития. Материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Дербент: Дагестанский государственный университет. - 2011. - С.39-42

4. Маланкина, E.JI. Иссоп: биология и особенности агротехники/ Е.Л. Маланкина, Л.В. Калиниченко//Вестник овощевод. - 2011. - №5(12). - С.42-43.

5. Калиниченко, Л.В. Влияние лактата хитозана на накопление эфирного масла в растениях/ Л.В. Калиниченко, Е.Л. Маланкина // Регуляция роста, развития и

продуктивности растений. Материалов VII-й международной научной конференции. -Минск: 2011.-С.91.

6. Маланкина, E.JI. Влияние препарата Биоцин на продуктивность Иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.)/ E.J1. Маланкина, JI.B. Калиниченко//Доклады TCXA. - 2012. - выпуск 284.- C.512-514.

7. Маланкина, E.JI. Содержание растительных фенолов и эфирного масла в различных сортах и популяциях иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L)/ Е.Л. Маланкина, JI.B. Калиниченко// Дендрология, цветоводство и садово-парковое строительство. Материалы международной научной конференции посвященной 200-лению Никитского ботанического сада. - Ялта:, 2012. - С.112

8. Маланкина, Е.Л. Биологические особенности и продуктивность Иссопа лекарственного при интродукции в условиях Московской области/ Е.Л. Маланкина, JI.B. Калиииченко//Интродукция, сохранение и использование биологического разнообразия мировой флоры. Материалы международной научной конференции посвященной 80-лению Центрального ботанического сада Национальной академии наук Белоруссии. - Минск. - 2012. - С.124-126.

9. Калиниченко, JI.B. Жемчужина Средиземноморья/ JI.B. Калиниченко // Цветоводство. - 2012. - JVs 6. - С. 2-3

10. Калиниченко, Л.В. Маланкина Е.Л. Накопление эфирного масла в растениях Иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L)/ Е.Л. Маланкина, Л.В. Калиниченко // Клеточная биология и биохимия растений. Материалы международной научной конференции - Минск: Издательский центр БГУ. - 2013. - С.168.

11. Калиниченко, Л.В, Маланкина ЕЛ., Козловская JI.H. Сравнительная оценка продуктивноати иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L) в зависимости от сорта и происхождения/ JI.B Калиниченко, ЕЛ. Маланкина, JI.H. Козловская// Известия ТСХА. - 2013. - №5. - С. 174-176

12. Калиниченко, Л.В. Использование ауксиновых регуляторов роста для повышения укореняемости зелёных черенков иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.)/ Л.В. Калиниченко, Е.Л. Маланкина, Н.М. Пржевальский, Е.Н. Рожкова А.П. Грязнов// Картофель и овощи. - 2013. - № 8. - С.18-19

13. Калиниченко, Л.В. Иссоп лекарственный (Hyssopus officinalis L.) — новая культура для гидропоники/ Л.В. Калиниченко// Гавриш. - 2013. - JV» 6. - С.40-41

Отпечатано с готового оригинал-макета Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л.1,27. Тираж 100 экз. Зак. 561. Издательство РГАУ-МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул., 44 Тел.: (499) 977-00-12, 977-26-90, 977-40-64

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Калиниченко, Людмила Викторовна, Москва

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет —

МСХА имени К.А. Тимирязева»

04°01 457502 ^а пРавахрукописи

КАЛИНИЧЕНКО ЛЮДМИЛА ВИКТОРОВНА

АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССОПА ЛЕКАРСТВЕННОГО (Hyssopus officinalis L) И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛЬТУРЫ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ

ЗОНЫ.

Специальность 06.01.06 луговодство, лекарственные и эфирно-масличные

растения

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Маланкина Елена Львовна

МОСКВА 2013

Список сокращений и условных обозначений.

2-ХЭФК - 2-хлорэтинфосфоновая кислота

БАВ - биологичеки активные вещества

ССС - хлорхолинхлорид

ИМК - индолилмаслянная кислота

ИУК - индолилуксусная кислота

ЭМ - эфирное масло

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................5

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................9

1.1 История применения и современное использование иссопа лекарственного.... 9

1.2 Систематика, происхождение и распространение иссопа лекарственного......11

1.3 Биологические особенности иссопа лекарственного..........................................13

1.4 Химический состав сырья иссопа лекарственного..............................................17

1.5 Особенности накопления эфирного масла в сырье иссопа лекарственного.....19

1.6 Опыт интродукции и технология выращивания иссопа лекарственного в различных природно-климатических зонах...............................................................26

1.7 Регуляторы роста в лекарственном и эфиромасличном растениеводстве........30

Глава 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ.............33

2.1 Объекты и методы исследований..........................................................................33

2.2 Почвенно-климатические условия и методики проведения исследований......33

Глава 3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОРТОВ И ПОПУЛЯЦИЙ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ИССОПА ЛЕКАРСТВЕННОГО............................................45

3.1 Ритмы сезонного развития сортов и популяций иссопа лекарственного в условиях Московской области.....................................................................................45

3.2 Морфологические особенности семян сортов и популяций иссопа лекарственного различного происхождения..............................................................47

3.3 Урожайность и содержание основных БАВ в сырье образцов иссопа различного происхождения..........................................................................................49

3.4 Комплексная оценка сортов по фенотипическим характеристикам и показателям урожайности............................................................................................54

3.5 Биоморфологическая характеристика наиболее перспективных сортов и популяций иссопа лекрственного................................................................................61

Глава 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЗЕЛЁНОГО ЧЕРЕНКОВАНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИССОПУ ЛЕКАРСТВЕННОМУ........................................67

Глава 5. ВЛИЯНИЕ ФИТОРЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ИССОПА ЛЕКАРСТВЕННОГО И КАЧЕСТВО СЫРЬЯ... 75

5.1 Влияние концентрации фиторегуляторов на урожайность и содержание эфирного масла в сырье................................................................................................75

5.2 Динамика изменения содержания эфирного масла в сырье после обработки регуляторами роста.......................................................................................................77

5.3 Перспектива применения регуляторов роста, для получения второго укоса иссопа лекарственного..................................................................................................82

5.4 Влияние регуляторов роста на содержание флавоноидов и других БАВ в сырье .........................................................................................................................................83

Глава 6. АГРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫРАЩИВАНИЯ

ИССОПА ЛЕКАРСТВЕННОГО В ГИДРОПОННОЙ КУЛЬТУРЕ.........................86

Глава 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СОРТОВ И ПОПУЛЯЦИЙ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ИССОПА ЛЕКАРСТВЕННОГО....................................................................................................89

ВЫВОДЫ.......................................................................................................................94

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ..............................96

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................................................97

ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................................124

ВВЕДЕНИЕ

В связи с тем что центры разнообразия пряных и эфирномасличных культур сосредоточены в основном в более южных широтах, ассортимент ароматических культур для Нечернозёмной зоны РФ довольно ограничен. К культурам, которые показали себя перспективными при первичной интродукции, можно отнести иссоп лекарственный (Воронина Ю.Н. и др., 2001; Маланкина E.JL, 2007).

Иссоп лекарственный (Hyssopus officinalis L.) является культурой многопланового использования. Традиционно его выращивают как пряно-вкусовую овощную культуру, применяемую в консервной и ликёроводочной промышленности. В последние годы появился серьёзный интерес к эфирному маслу иссопа в медицине, в частности в ароматерапии (Wabner D., Beier Ch., 2009). Благодаря продолжительному периоду цветения и разнообразной окраске, его охотно используют в ландшафтном дизайне (Маланкина E.JL, 2006).

Однако учитывая обширный ареал и продолжительное возделывание, культура имеет большое разнообразие форм и сортов, которые существенно отличаются по фенотипическим и биохимическим показателям, и поэтому необходимо их сравнение в условиях Нечернозёмной зоны РФ для определения продуктивности и выяснения оптимального направления использования изучаемых сортов.

Кроме того, практически отсутствуют рекомендации по вегетативному размножению иссопа зелёными черенками, что важно при сохранении продуктивных форм и сортов, а также интенсификации производства сортового посадочного материала.

Актуальность темы. С самых ранних этапов развития человечества растения были не только источником пищи, но и помогали избавиться от болезней. При изучении жизни древних народов по археологическим находкам, этнографам удалось установить, что не было на земле такого народа, которое не знало бы о лекарственных растениях.

При выращивании иссопа лекарственного в условиях Московской области актуальным остается определение адаптивного потенциала растений, а также

применение фиторегуляторов, оказывающее положительное влияние не только на рост и развитие растений, но и на биохимический состав получаемого сырья для фармацевтической, косметической и пищевой промышленности.

Цель и задачи исследований. Цель - провести агробиологическую оценку 14 форм иссопа лекарственного и отобрать наиболее перспективные из них для Нечернозёмной зоны РФ, а также разработать технологические приёмы, позволяющие повысить эффективность выращивания этой культуры в качестве источника лекарственного, овощного и эфирномасличного сырья.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести сравнительную технологическую и биохимическую оценку различных сортообразцов иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.).

2. На основе анализа морфологических признаков, урожайности и биохимического состава образцов выявить корреляции между признаками для дальнейшего отбора перспективных форм.

3. Изучить действие на иссоп лекарственный различных по химической природе фиторегуляторов и микроудобрений и выбрать наиболее эффективные из них для повышения продуктивности культуры в условиях Нечернозёмной зоны.

4. Провести сравнительную оценку эффективности применения различных фиторегуляторов при размножении иссопа лекарственного зелёными черенками.

5. Обосновать возможность выращивания иссопа лекарственного в качестве пряно-вкусового растения в проточной культуре в зимне-весенний период.

Научная новизна. Впервые в условиях Московской области изучено накопление ряда биологически активных веществ иссопа лекарственного, таких как розмариновая кислота, флавоноиды и др., являющиеся важной составляющей фармакологической активности сырья. Получены оригинальные результаты по влиянию 6 различных по механизму действия фиторегуляторов и микроудобрений на содержание эфирного масла в сырье. Усовершенствована матрица оценки хозяйственно ценных признаков сортов и популяций иссопа лекарственного, что делает методику отбора перспективных образцов более

достоверной. Выявлены корреляции между отдельными фенотипическими и хозяйственно ценными признаками, что может быть использовано в селекционной работе.

Впервые было проведено изучение влияния фиторегуляторов на укоренение зеленых черенков иссопа лекарственного и выявлены наиболее эффективные.

Практическая значимость работы. Подобраны регуляторы роста, их концентрации и экспозиция, позволяющие существенно повысить укореняемость зелёных черенков иссопа. Разработаны рекомендации по применению регуляторов роста для повышения продуктивности промышленных плантаций и улучшения качества сырья. В результате проведённой работы отобраны перспективные образцы различного назначения, как овощного, так и лекарственного, что позволяет расширить перспективы применения иссопа лекарственного.

Показана эффективность выращивания иссопа лекарственного в проточной культуре без дополнительной модификации питательного раствора и других затрат.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований были доложены на Международной научной конференции молодых ученых и специалистов РГАУ-МСХА (Москва, 2011); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биоразнообразие: стратегия сохранения и проблемы развития» посвященная 80-летию Дагестанского государственного университета (Дербент, 2011); УП-ой Международной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск, 2011); Международной научно-практической конференции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева «Проблемы развития АПК и сельских территорий в 21 веке» (Москва, 2011); Международной научной конференции «Дендрология, цветоводство и садово-парковое строительство» (Ялта, 2012); Юбилейной конференции «Интродукция, сохранение и использование биологического разнообразия мировой флоры», посвященной 80-летию ГНУ «Центральный ботанический сад Национальной академии наук Беларуси» (Минск, 2012);

Международной научной конференции «Ботаническому саду лекарственных растений - 60 лет», (Москва, 2012); Всероссийской с международным участием научной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова и современность», (Москва, 2012); Международной научно-практической конференции «Клеточная биология и биохимия растений», посвященной 85-летию кафедры физиологии и биохимии растений биологического факультета БГУ (Минск, 2013).

Основные положения, выносимые на защиту:

• перспективные для Нечернозёмной зоны РФ сорта и популяции иссопа овощного, эфирно-масличного и лекарственного направления;

• повышение укореняемости зелёных черенков иссопа лекарственного при применении фиторегуляторов;

• научно-обоснованые схемы применения регуляторов роста и микроудобрений для повышения продуктивности иссопа лекарственного;

• возможности выращивания иссопа на проточной линии;

• показатели экономической эффективности выращивания иссопа лекарственного в условиях Нечерноземной зоны.

• корреляции между фенотипическими признаками, урожайностью и содержанием БАВ.

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 4 в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 145 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Работа содержит 20 таблиц, 18 рисунков и 8 приложений. Список литературы включает 237 наименований, в том числе 87 на иностранном языке.

1 I

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 История применения и современное использование иссопа

лекарственного

Иссоп относится к древнейшим лекарственным растениям. Применяли его с античных времён Гиппократ, Диоскорид и Гален. Римляне использовали во время эпидемии чумы и как возбуждающее средство (Либусь В.Д., 2004). В Центральной Европе появился благодаря монахам-бенедектинцам (Либусь В.Д. и др., 2004) и упоминается с XII в. в трудах Хильдегарде Бингентской («Physica») и в IV в. Конрада Мегенбергского («Buch der Natur»). С VI-го в. широко распространен в городских и сельских садах пряных и лекарственных растений (Ennet D. ,1990). В VII в. аглийский ботаник Н. Кульпепер применял отвар иссопа с фигами (инжиром) для полоскания горла при потере голоса (Linford J., 2004).

Характеристику растению дает средневековый трактат «Салернский кодекс здоровья»: «....грудь очищает от флегмы трава, что зовется иссопом. Легким полезен иссоп, если с медом он вместе отварен. И говорят, что лицу доставляет то цвет превосходный» (Браун Э.Э., 1987; Кухарева Л.В.1989; Кузнецова В.И., 1998).

В разные времена и у разных народов иссоп имел различные названия: древние византийцы называли иссоп «уссуфуном», жители арабских странах — «зуфой», на Украине — «сусопом», «юзефкой», «гисопом», синим зверобоем, в Грузии - «усупи», в Армении - «мштик», «зопа» (Акулова A.A., 2000).

Масло используют для композиции в «Кёльноской воде» - О де Колонь (Linford J., 2004).

Как лекарственное сырье трава иссопа включена в фармакопеи Португалии, Франции, Германии, Румынии, Швеции (Алексенова Л.В., 1996).

Трава иссопа обладает слабым спазмолитическим действием. Одно из возможных применений, учитывая противовирусное действие - лечение простого герпеса (Bäumler S., 2007).

В Германии надземная часть иссопа применяется аналогично листу шалфея для уменьшения потоотделения, в частности у туберкулёзных больных (Новикова A.A., 2000).

В монастырях много столетий лучшие вина настаивались на иссопе. Такие вина обладали хорошими свойствами восстанавливать уставшему человеку силы и бодрость. Всемирно известные ликеры «Шартрез» и настойки «Стрижамент» изготавливаются с добавлением иссопа (Губанов В.Г., 1998, 2003).

Сушеную траву используют так же, как и свежую. Иссоп применяется для лечения астмы, катаракте верхних дыхательных путей, при конъюнктивитах, воспалении мочевых путей, желудочно-кишечных заболеваниях, ревматизме, глистах и как средство против потливости. Он может влиять на сердечнососудистую, нервную систему. Способствует рассасыванию подкожных, кровоизлияниях. Отвар рекомендуется пожилым людям как общеукрепляющее средство. Отвар и настой иссопа используют для промывания глаз и в виде полоскания при стоматитах, заболеваниях глотки, охриплости голоса, для компрессов при ушибах, кровоподтеках, и как ранозаживляющее средство (Машанов В.И.; 1991, Махлаюк В.П., 1967). Свежие и сухие листья имеют приятный горько-пряный вкус, их используют в качестве приправы к салатам, супам, мясным и овощным блюдам. Также рекомендовано использование его при выпуске ароматизированного «фиточая». Является ценным медоносом.

Кроме того, иссоп с успехом применяется в косметологии. Растения иссопа декоративны и пригодны для озеленения парков и скверов (Акопов И.Э., 1981; Растительные ресурсы СССР 1991; Кухарева JI.B., 1996; Кузнецова В.И., 1998; Губанов В.Г., 1999; Акулова A.A., 2000).

Иссоп - прекрасный медонос. Мед, собранный с иссопа, принадлежит к ряду лучших сортов. Обильное и продолжительное цветение, сильное нектаровыделение, активное посещение пчелами, делает эту культуру исключительно перспективной для выращивания, как около пасек, так и в хозяйствах. Среднее количество сахара в цветках иссопа достигает 0,25-0,27 мг. В

и

условиях средней полосы России сахоропродуктивность иссопа может колебаться от 60 до 120 кг/га (Балабанова Т.Б., 1994).

1.2 Систематика, происхождение и распространение иссопа лекарственного

Центры формирования многих эфиромасличных видов семейства Lamiacea связаны хорологически и флоргенетически с областью Древнего Средиземноморья (Серкова А.А., 1986) Всего род включает по данным разных авторов от 7 до 12 видов. Наибольшее разнообразие представителей рода Hyssopus отмечено в Средиземноморье. На Кавказе и юге Европейской части России распространены 7 видов представителей рода иссоп (Флора СССР, 1954).

Кроме того, в естественных условиях представители рода встречаются в Сибири, в Средней Азии и Южной Америке (Рогова Н.А., 1987).

Дикорастущий Hyssopus ambiguus (Trautv.) Iljin распространен на территории Восточного Казахстана. В нижней части склонов гор ущелий Уржар, Ермендыбулак и Косак вид Hyssopus ambiguus образует заросли более 20 га. (Егеубаева Р.А., 2006). Все представители рода Иссоп обладают выраженным ароматом.

Наиболее широко известен иссоп лекарственный {Hyssopus officinalis L.) -многолетнее полукустарниковое растение. Корневая система стержневая, ветвящаяся до 1-2-го порядка, проникающая в почву на глубину 7-10 см. Листья иссопа мелкие, почти сидячие, супротивные, цельнокрайние, жесткие, линейно-ланцетные, ланцетные 3-4 мм длиной, со слегка завернутыми краями (Кузнецова В.И., 1998). Иссоп имеет сложное фрондозно-брактеозное строение соцветия, в нижней ег