Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологическая характеристика пижмы обыкновенной (Tanacetum vulgare L.) на территории Оренбургского Предуралья

ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Биологическая характеристика пижмы обыкновенной (Tanacetum vulgare L.) на территории Оренбургского Предуралья"

На правах рукописи

Кочукова Анна Александровна

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПИЖМЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (TANACETUM VULGARE L.) НА ТЕРРИТОРИИ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

03.02.01 - ботаника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 7 НОЯ 2014

005556026

Оренбург-2014

005556026

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный педагогический университет».

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Рябинина Зинаида Николаевна,

Официальные оппоненты: Немерешина Ольга Николаевна,

кандидат биологических наук, доцент кафедры биологической химии Оренбургской государственной медицинской академии

Фархутдинов Рашит Габдулхаевич, доктор биологических наук, профессор кафедры биохимии и биотехнологии Башкирского государственного университета

Ведущая организация: ГНУ Оренбургская опытная станция

садоводства и виноградарства ВСТИСП Россельхозакадемии

Защита состоится 26 декабря 2014 года в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 212.180.02 в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный педагогический университет» по адресу: 460044, г. Оренбург, ул. Советская, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» и на сайте http://www.ospu.ru

Автореферат разослан

2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Мунш некая Наталья Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Актуальны на данный момент ресурсные исследования по выявлению новых промышленных массивов лекарственных растений и инвентаризация запасов сырья. Выполнение ресурсных исследований основывается на знаниях местной флоры, элементов ботанической географии и владения основными геоботаническими методами. Это залог длительной эксплуатации зарослей дикорастущих лекарственных растений. Актуально также проведение интродукционных исследований перспективных растений для создания в дальнейшем промышленных плантаций, что позволит сохранить дикорастущие популяции лекарственных растений, а также повысить качество собираемого сырья. При закладке промышленных плантаций важно учитывать эдафические и климатические особенности территории произрастания лекарственных растений и экологическое состояние окружающей среды.

Одним из перспективных для культуры лекарственных видов Оренбургского Предуралья является пижма обыкновенная - Tanacetiim vulgare L. (семейство Asteraceae Dumort или Compositae Giseke). Ценность этого растения состоит как в лекарственных свойствах (желчегонное, спазмолитическое, противовоспалительное, противоглистное и инсектицидное), так и в пищевых (пря-ноароматическое растение) и декоративных качествах.

Tanacetum vulgare L. относится к сорным растениям и зачастую встречается в сильно загрязненных местах, где сбор лекарственного сырья недопустим. В связи с этим возникла необходимость в разработке методов интродукции и выращивания растения в культуре в условиях Оренбургского Предуралья.

Цель исследований. Изучение биологических особенностей Tanacetum vulgare L. на территории Оренбургского Предуралья для дальнейшей разработки перспективных зон возделывания лекарственного растительного сырья высокого качества.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Изучить влияние экологических факторов на особенности роста и развития Tanacetum vulgare L. в условиях Оренбургского Предуралья.

2. Изучить растительные сообщества с участием Tanacetum vulgare L. в Оренбургском Предуралье.

3. Изучить анатомо-морфологические особенности Tanacetum vulgare L., произрастающего на территории Оренбургского Предуралья.

4. Определить биохимические показатели качества сырья Tanacetum vulgare L. (содержание биологически активных веществ и микроэлементов).

5. Провести интродукционные исследования по введению Tanacetum vulgare L. в культуру на данной территории.

Научная новизна. Впервые в условиях Оренбургского Предуралья проведены исследования по введению в культуру Tanacetum vulgare L.

На основании проведённых исследований собран более полный материал по анатомо-морфологическому строению данного вида для диагностики сырья и определения данного вида.

Впервые было представлено анатомическое строение пыльцы и семени. Установлено, что у Tanacetum vulgare L., произрастающей на территории Оренбургского Предуралья, эфиромасличные железки состоят из большего количества клеток, чем указано в литературных источниках (Игнатьева, I960). На семенной кожуре присутствует большое количество эфиромасличных железок.

Получена информация о содержании биологически активных веществ, тяжелых металлов и микроэлементов в образцах Tanacetum vulgare L. Оренбургского Предуралья.

Практическая значимость. Полученные результаты интродукции в условиях Оренбургского Предуралья могут быть использованы для промышленного возделывания высококачественного сырья на данной территории и использования его в медицинских и фармацевтических целях. Теоретические и практические результаты исследований могут быть использованы ботаническими садами; в учебном процессе при изучении курсов «Экология», «Лекарственное растениеводство», «Ботаника», «Фармакогнозия» в различных высших учебных заведениях.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены и доложены: в сборнике статей аспирантов ОПТУ «Наука и образование: исследования молодых ученых» (Оренбург, 2010); на II Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в области химико-педагогического и естественнонаучного образования» (Оренбург, 2012); на Всероссийской научно-практической конференции «Физиологические и экологические аспекты деятельности, развития и устойчивости организмов» (Бузулук, 2013); в журнале «Альманах молодой науки» (Оренбург, 2013); на II международной конференции «Science, Technology and Higher Education» (Westwood, Canada 2013); на научной конференции «European Applied Sciences: modern approaches in scientific researches» (Stuttgart, Germany, 2013); в теоретическом и научно-практическом журнале «Известия» ОГПУ (Оренбург, 2014); в журнале «Вестник» ОГУ (Оренбург, 2014); на научно-методических семинарах кафедры ботаники и физиологии растений ОГПУ (2010, 2011, 2012, 2013 гг.); на научно-методических семинарах кафедры управления и экономики фармации, фармацевтической технологии и фармакогнозии ОрГМА (2011,2012, 2013 гг.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 научных статей, отражающих основное содержание работы. В их числе 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования научных результатов диссертаций; 2 статьи опубликованы в зарубежных журналах.

Личный вклад автора. Диссертация является обобщением материалов четырех лет полевых исследований. Автором определены цели и задачи исследования, проанализирован литературный и полевой материал, проведено анатомическое и морфологическое изучение Tanacetum vulgare L., и обработка полученных данных.

Положения, выносимые на защиту.

1. Условия Оренбургского Предуралья оказывают влияние на изменчивость анатомических и морфологических признаков Tanacetum vulgare L., произрастающего на данной территории в сторону улучшения качества лекарственного растительного сырья.

2. Растения, введенные в культуру, как правило дают сырье с более качественными характеристиками по требуемым показателям.

3. Зная специфику проявления растением адаптогенных механизмов в различных условиях произрастания, возможно заранее прогнозировать качество получаемого лекарственного растительного сырья Tanacetum vulgare L.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 184 страницах машинописного текста и включает в себя введение, шесть глав, заключение, выводы, список литературы (193 наименования, из них 35 - зарубежные источники). Текст иллюстрирован 18 таблицами и 48 рисунками.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИЗУЧЕННОСТИ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА TANACETUM L.

Глава посвящена обзору литературных данных и состоит из четырех подразделов. В обзоре литературы представлены материалы по некоторым осо^ бенностям биологии Tanacetum valsare L.: сроки зацветания, плодоношения, условия прорастания семян (Тали, 1955; Игнатьева, 1960; Полле, 1999, 2002; Губанов, 2003; Грязнов, 2006; Кириченко, 2012; Флора СССР, т.26, 1961; Тах-таджян, 1981; Рябинина, Князев, 2009; Пустырский, Прохоров, 2000; Цвелев, 1961; Мякушко, 1982). Представлен материал по химическому составу растений рода Tanacetum L. (Губанов, 1976; Тахтаджян, 1981; Слепцова, 1977; Муравьёва, 1981; Бодруг, 1973; Олешко, 1985; Кабата Пендиас, 1989; Минаева, 1978; Адиходжаева и др., 1978, 1979; Valadon et al, 1971; Appendino et al, 1983; Мильшина, 2012; Гаммерман и др., 1976; Яковлев, 1983; Chandler, 1982; Sanz, 1991; Ловкова, 1989; Плешков, Волобуева, 1984; Слепцова, Самытова, 1977). Рассмотрено применение растений рода Tanacetum L. в традиционной и народной медицине при различных показаниях разнообразными способами (Хотин, 1967; Абаимов, Громов, Кононова, 2001; Кощеев, 1980; Тулинцев, Белый, 1993; Hessayon, 2003; Орлов, 1990; Кочетков, 2003; Тлехас, 1974; Саньков, 2001; Но-саль, 1991; Волынский, Бендер, 1967; Земцова и др., 1972; Клюев, 1989; Яковлев, Сысоева, 1989; Махлаюк, 1992; Землинский, 1958; Николаев и др., 2003; Быков и др., 2004; Стекольников, Мурох, 1981; Сечин, 2006; Мякушко, 1982). Опыт интродукции Tanacetum vuleare L. (Лесная энциклопедия, 1985; Бази-левская, 1964; Русанов, 1967; Кучеров, 1979; Негробов, Филоненко, 2001; Грязнов, 2006; Кучеров, Гуфранова, 1971; Атлас ..., 1962; Бодруг, 1973; Мельникова, 2001; Загуменников и др., 2004; Мординова, 1987; Терехин, Ванды-шев, 2008).

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристика Оренбургского Предуралья. Характерной чертой климата области является его засушливость. Дефицит влаги в теплый период года зависит не только от малого количества выпадающих осадков и малой относительной влажности воздуха, но и от характера выпадения осадков, их быстрого стока. (Борисов, ¡967). Оренбургская область характеризуется резкой выраженностью сезонов. Климатические сезоны различаются здесь очень четко по изменению режима тепла и влаги (метеорологический ..., 1939; Мильков 1947).

2.2. Природные условия района полевых исследований. По территории Пономаревского района в направлении северо-запада на юго-восток проходит водораздел в виде южной окраины Бугульминско-Белебеевской возвышенности, которая далее на юге сливается с общим сыртом (Ряховский, 2004).

2.3. Краткая характеристика условий проведения интродукции. Уход за всходами заключался в прореживании всходов, путем их рассаживания, окучивании, прополке и поливе (Вехов, 1978). Сбор сырья производился во время цветения ножницами с соблюдением основных правил сбора лекарственного растительного сырья (Шретер, 1985). Метеорологические условия в годы проведения исследований различались (рис. 1-4).

--2010 год I, среднесут.

*—* 2010 осадки, мм

Рисунок 1. температура и количество осадков за 2010 год

30,0

•

| 20,0.

¿15.0 £

£10,0

I 5'°

0,0 -5,0

Алрель

"1-1- 1 1 2 1 * 1 | 2 | 3 1 | 2 | 3

Май Июнь Июль Август Сентябрь

Октябрь

Декады

Рисунок 2. температура и количество осадков за 2011 год

■ 2011 год I, среднесут. - 2011 осадки, мм

30,0; 25,0-

S 20,0 [ 15,0 io,o ; 5,0 ■ O.O -5,0

1 | 2 { 3 Апрель

1 j 2 | 3 1 | 2 | 3 \ 1 1 1 2 1 3

Май Июнь Июль Август Сентябрь

Декады

Рисунок 3. температура и количество осадков за 2012 год

- 2012 год t, среднесут.

- 2012 осадки, мм

- 2013 год t. средиесут.

- 2013 осадки, мм

Рисунок 4. температура и количество осадков за 2013 год

2.4. Материал и методы исследования. Объектом исследования являются представители рода Tanacetum L. Наиболее детальные исследования были сосредоточены на Tanacetum vulgare L. Исследования дикорастущих образцов проводились маршрутным методом. Для характеристики природных популяций использован метод учетных площадок. Учетные площадки площадью 1 м закладывались в количестве пяти методом конверта (четыре площадки по углам квадрата со стороной 10 м2 и одна центральная площадка). Жизненные формы растений выделялись на основе классификации, предложенной Г. Вальтером (1956). При описании растительных сообществ учитывали флористический состав, обилие по Друде, среднюю высоту растений, жизненность, фенологическую фазу, проективное покрытие (по Раменскому). Биологические типы определялись по методике Раункиера (1964). При определении видовой принадлежности растений были использованы следующие источники: «Определитель растений Башкирской АССР» (Шишкин, Грубов, 1966), «Флора Средней полосы Европейской части СССР» (Маевский, 1964), «Конспект флоры Оренбургской области» (Рябинина, 1998), «Определитель сосудистых растений Оренбургской области» (Рябинина, Князев, 2009). Номенклатура видов сверена по сводке С.К. Черепанова (1995). Фенологические наблюдения

проводили по методике И.Н. Бейдеман (1960). При определении возрастного состава ценопопуляций учитывались такие возрастные состояния, как проростки (р), ювенильные (/), имматурные (im), виргинильные (v), молодые генеративные (g;), средние генеративные (g2), старые генеративные (g3) (Работ-нов, 1950; Серебряков, 1964; Голубев, 1965, Уранов, 1967, 1975; Жукова, Хлестакова, 1997). Возрастную структуру ценопопуляций Tanacetum vulgare L. изучали методом трансект (Ценопопуляции..., 1988; Денисова, 2007; Чере-мушкина, 2008). Построение онтогенетических спектров проводили по общепринятой методике А.А. Уранова, 1975 (Ценопопуляции..., 1976, 1988). Биоморфологические исследования в природных условиях и культуре проводились согласно методу В.Н. Голубева (1962). Анатомические исследования образцов сырья осуществляли методом светлопольной микроскопии в проходящем и отраженном свете с помощью микроскопа марки «Motic» (Motic Microscopes), при увеличении ><20, х40, *100, х400. Препараты готовили по общепринятым методам (Прозина, 1960). Для выделения, обнаружения, идентификации и количественного определения биологически активных веществ в исследуемых образцах нами использовались химические и физико-химические методы: цветные и осадительные реакции, тонкослойная хроматография, УФ -и атомно-абсорбционная спектрофотометрии, фотоколориметрия (Ермаков и др., 1987; Краснов и др., 1985; Ноздрюхина, Гринкевич, 1980; Алексеев, 1897; ГОСТ 24027.2-80; ГОСТ 24556-89; ГОСТ 30692-2000; ГОСТ 30692-2000). Изучены сезонный ритм и развития, биоморфология и начальные этапы онтогенеза интродуцированных растений (Шулькина, 1971; Бейдеман, 1974; Шульц, 1981; Ресурсы и интродукция..., 1981). Полученные данные обрабатывались с помощью MS Excel 2003. При статистическом анализе количественных показателей использовали пакет статистических программ Statistica 5,0 (Доспехов, 1985; Зайцев, 1984, 1990).

ГЛАВА 3. ПОПУЛЯЦИОННАЯ И БИОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА TANACETUM VULGARE L. В ПРИРОДНЫХ МЕСТООБИТАНИЯХ

3.1. Флористическая характеристика района исследования. В результате исследования нами было описано 254 вида, которые относятся к 4 отделам и включают в себя 65 семейств и 190 родов. Ведущими семействами являются: Asteraceae Dumori. (Compositae Giseke) (14,57% от общего числа видов); Роасе-ае Barnh. (Gramineae Juss. (9,84%); Rosaceae Adans. (8,66%); Fabaceae Lindl. (Leguminosae Juss.J (6,3%); Lamiaceae Lindl. (Labiatae Juss.; - 3,94%; Salicaceae Mirb., Ranunculaceae Juss, Apiaceae Lindl. (Umbelliferae Juss; по 3,15%. По отношению к водному режиму основную долю всех видов составляют экологические группы: мезофиты, ксерофиты и их переходные формы - ксеро-мезофиты и мезо-ксерофиты (65%, 13%, 7% и 4% соответственно). Гидрофиты, гелофиты по 2%, гидро-мезофиты - 4% и мезо-гигрофиты - 3% (рис. 5).

Рисунок 5. Экологические группы по отношению к водному режиму (доли в %).

Условные обозначения: м - мезофиты; к - ксерофиты; гид - гидрофиты; гел - гелофиты; гиг - гигрофиты; м-к - мезо-ксерофигы; к-м - ксеро-мезофиты; м-гиг - мезо-гигрофиты; гид-м - гидро-мезофиты.

Им П гид

□ к

□ гел Я м-к

□ к-м

Э м-гиг, ■ гид-м

По основным фитоценотическим группам доминирует лугово-степная растительность (19%) (рис. 6). Лесная группа составляет 17% от общего числа видов. Равные доли составляют луговые, каменисто-степные и степные, а также полевые и лугово-полевые группы (по 14%). Прибрежно-водные, лугово-лесные и лесостепные составляют по 6%. Водные, болотные и лугово-болотные группы являются самыми малочисленными и занимают всего лишь по 2% каждая.

ш лес

И бол и луг-бол О луг 0 лес-степ ЕЗ луг-степ

И поле, луг-поле, поле-лес и луг-лес

поле, луг- / -^и П кам-степ, степ

J луг-степ 19% -6% ш 0 поле, поле- ——- иид

лес 14% --° п/в°Д

бол и

луг-бол 2%

кам-степ

степн 14%

луг-лес 6%

Рисунок 6. Фитоценотические группы.

Условные обозначения: лес - лесные; луг - луговые; лес-степ - лесо-степные; луг-степ - лугово-сгепные; бол и луг-бол - болотные и лугово-болотные; поле, луг-поле, поле-лес - полевые, лугово-полевые, поле-лесные; луг-лес - лугово-лесные; кам-степ, степ - каменисто-степные, степные; вод - водные; п/вод - прибрежно-водные.

По хозяйственным признакам: декоративные (22%), кормовые и культурные (13 и 4%) и пище-технические (5%) (рис. 7). Сорные растения, как правило, обитают там, где произрастают кормовые и культурные растения (15%). Стоит отметить, что в число сорных растений входит большое количество лекарственных видов (Urtica dioica L„ Taraxacum officinale Wigg., Artemisia vulgaris L„ Capsella bursa-pastoris (L.) Medik, Poligonum aviculare L. и др.), что играет важную роль в использовании биологических ресурсов исследуемого района.

о 41%

с 15%

п-т 5%

д 22%

ку 4%

ко 13%

Рисунок 7. Группы по хозяйственным признакам.

Условные обозначения: с - сорные; ко - кормовые; ку - культурные; д - декоративные; п-т — пшце-технические; о - остальные виды.

3.2. Эколого-фитоценотическая характеристика сообществ с участием Tanacetum vulgare L. Tanacetum vulgare L. является лекарственным растением произрастание которого приурочено к лесным, лесо-степным, луговым участкам, территориям в поймах рек, березовым колкам, остепненным лугам. Tanacetum vulgare L. предпочитает хорошо освещенные места и умеренно увлаженные почвы, или соседство с небольшими кустарниками.

3.3. Популяционная характеристика. Было исследовано 6 ценопопуляций Tanacetum vulgare L. Анализ возрастной структуры ценопопуляций показал, что Tanacetum vulgare L., образуют неполночленные ценопопуляции (отсутствуют субсенильные и сенильные особи), что связано с особенностями их сезонного развития (Ценопопуляции ..., 1976, 1977; Жукова, 1995). Для Tanacetum vulgare L. характерно образование нормальных молодых и нормальных средневозрастных ЦП (рис. 8).

123

О

VO о

о

U

0

1 * 2. § 3 з

*

а.

и

о

яййвяв ......"£Л.5о - ..........

У i 'шшшттв -ШшШШ, •' • * й. шш ggf

1 f ЯЙШШШ

IS

20,9В

: 9.25 . . я V

}flZ ~Т~Т~" - шШШ

р j im V gl 1 —1—— gi

возрастное состояние

Рисунок 8. Усредненный спектр возрастного состояния пенопопуляций Tanacetum vulgare L.: р - проростки, j - ювенильные особи, im - имматурные особи, v - вир-гинильные особи, gl - молодые генеративные особи, g2 - средневозрастные генеративные особи, g3 - старые генеративные особи.

При популяционном исследовании Tanacetum vulgare L. было выявлено, что наиболее подходящими условиями для образования популяций с высокой плотностью вида обладают пойменные и остепненные луга.

ГЛАВА 4. АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСТЕНИЯ TANACETUM VULGARE L.

4.1. Анатомическое строение Tanacetum vulgare L. Лист пижмы обыкновенной имеет изолатеральное строение. Мезофилл представлен палисадной и губчатой паренхимой. Устьичный аппарат аномоцитного типа. Эпидермис представлен паренхимными клетками прямоугольной формы. На эпидермисе с нижней стороны листовой пластинки присутствует большое количество простых и железистых многоклеточных волосков, состоящих из 3-6 клеток, и железок. Согласно литературным данным железки состоят из 4-6 клеток (Игнатьева, 1960). Железки Tanacetum vulgare L. Оренбургского Предуралья состоят из 6-13 клеток. Клетки железок расположены в 2 ряда, над которыми как правило расположена 1 клетка (рис. 9 А, Б, В, Г). Данный диагностический признак возможно указывает на то, что Tanacetum vulgare L., произрастающая на территории Оренбургского Предуралья, вследствие большего количества клеток в железках, способна продуцировать и накапливать повышенное количество эфирного масла.

Рисунок 9. Эпидермис листовой пластинки.

А - строение усгьичного аппарата (хЮО); Б, В, Г - фрагменты эпидермы с железками (х400). 1 - замыкающие клетки устьиц; 2 - клетки эпидермы; 3 - железки; 4 - волоски; 5 - устьичная щель.

Палисадная ткань занимает более 50% толщины мезофилла, что говорит о проявлении признаков ксероморфизма Tanacetum vulgare L. на территории Оренбургского Предуралья.

Молодой стебель в районе цветоноса имеет пучковое строение. Проводящие пучки в районе цветоноса открытые коллатеральные и расположены по кругу. Стебель средней части и в основании растения имеет непучковое строение. Пучки сливаясь образуют почти сплошное кольцо древесины.

Генеративные органы. Ценокарпный гинецей цветков пижмы - пестик с нижней завязью. Столбик пестика, расположенный в трубке венчика, раздваивается на конце и имеет два рыльца, поверхность которых выстлана ворсинчатыми клетками в которых проросли пыльцевые зёрна (рис. 10). Андроцей обоеполых трубчатых цветков пижмы состоит из пяти сросшихся пыльниками тычинок. В двугнездных теках пыльников содержится пыльца желтого цвета, которая имеет округлую шаровидную форму, покрыта неровной зубчатой с шероховато-бугристой структурой оболочкой.

Рисунок 10. (А, Б) Рыльце пестика Tanacetum vulgare L. с проросшей пыльцой (х400).

1 - ворсинчатые клетки рыльца; 2 - проросшие пыльцевые зёрна.

Кожура семени состоит из однородных радиально вытянутых клеток. На поверхности кожуры семени в большом количестве присутствуют бичевидные, Т-образные волоски и эфиромасличные железки такого же строения, что и на листьях (рис. IIA, Б).

Рисунок 11. (А, Бх400) Оболочка семени Tanacetum vulgare L.

1 - бичевидные волоски; 2 - Т-образные волоски; 3 - железки.

Корень Tanacetum vulgare L. имеет строение, характерное для двудольных. Снаружи покрыт пробкой, за которой расположена вторичная кора, представленная паренхимными клетками. Флоэма узкая, представлена ситовидными трубками. Камбий не выражен. Древесина занимает основную часть корня.

4.2. Морфологическая характеристика дикорастущего Tanacetum vulgare L. и в условиях интродукции. 4.2.1. Биоморфологические параметры Tanacetum vulgare L. в естественных условиях произрастания зависят как от самого генотипа растения, так и от различных факторов и условий произрастания (абиотических, биотических, антропогенных). Нами были изучены некоторые морфологические параметры растения Tanacetum vulgare L., произрастающего на территории Оренбургского Предуралья (окрестности с. Пономаревка). Были подсчитаны средние значения показателей за каждый год-, высота растения, число междоузлий, длина междоузлий, длина листовой пластинки, ширина листовой пластинки, число генеративных побегов на одном растении, число корзинок в соцветии, диаметр корзинок. 4.2.2. Биоморфологические параметры Tanacetum vulgare L. в условиях интродукции. Изучение биоморфологии проводилось на растениях первых двух лет жизни в фазу цветения с учётом весеннего и осеннего посева. Результаты измерений представлены. Данные изученных биоморфологических параметров Т. vulgare L. в условиях культуры показывают, что высота растений зависит как от возраста, так и от погодно-климатических условий, а показатели генеративных параметров в большей степени от возрастной группы растений (первый или второй и последующие годы вегетации) (таблица 1).

Таблица 1

Биоморфологические данные Tanacetum vulgare L. при различных

ВР, см 4M, шт. ДМ, см ДЛП, см ШЛП, см ЧГП, шт. ЧКС, шт. ДК, мм Продуктивность, г

Дикорастущие 116 ±5,4 9,9 ±0,33 7,2 ±0,44 11,73 ±0,7 7,08 ±0,6 11,66 ±0,7 20,13 ±2,25 6,37±0,5 30±0,5

Интродуцированные 131 ±4,9 9,8 ±0,4 8,5 ±0,51 12,7 ±0,3 8,3 ±0,52 9,8 ±2,48 45 ±3,7 7,94±0,4 67,5±0,3

ГЛАВА 5 БИОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ TANACETUM VULGARE L„ ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО НА ТЕРРИТОРИИ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

5.1. Исследование Tanacetum vulgare L. на содержание биологически активных веществ (БAB). В ходе исследования были рассмотрены основные качественные и количественные показатели надземной части (трава) и отдельных органов (цветки) Т. vulgare L., собранных на территории Оренбургского Предуралья в естественных фитоценозах и интродуцированные образцы. Эфирное масло в пижме обыкновенной является ведущей группой БАВ (Ловкова, 1989;

13

Громов, 1992). Второй группой, определяющей фармакологические свойства пижмы обыкновенной, являются флавоноиды (Куркин, 2009). Для определения наличия флавоноидов в лекарственном растительном сырье использовали ряд реакций. По появлению и интенсивности окрашивания по 3-балльной системе судили о количестве флавоноидов в разных частях растения. Для определения наличия в сырье дубильных веществ проводили качественные реакции (цветные и осаждения). Для обнаружения витамина С использовали тонкослойную хроматографию на пластинках «Силуфол» с последующей обработкой 2,6-дихлориндофенолятом. Предварительное исследование на наличие эфирных масел и флавоноидов в растительном сырье позволило провести дальнейшее изучение их количественного содержания. 5.2. Количественное содержание биологически активных веществ в Tanacetum vulgare L. В результате исследования нами было определено содержание эфирных масел в дикорастущем сырье Tanacetum vulgare L. Пономаревского района Оренбургской обл. и в сырье интродуцированных образцов Оренбургского р-на (рисунок 12). Сумму флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в пересчете на лютеолин определяли с помощью спектрофотомегрии по методике Государственной Фармакопеи на приборе СФ-2000 (ГФ XI, 1990). Количественное определение АК в сырье проводили согласно общепринятым методам (ГОСТ 24556-89). За период исследования среднее значение содержания витамина С в сырье дикорастущих растений остепнен-ного луга Пономаревского района составило =125 мг/кг. Интродуцированные растения содержат 115 мг/кг. Содержание АК в растениях суходольных лугов Пономаревского района на открытой местности составляет около 100 мг/кг.

I содери&ние Эфирных масел, %

О содержание суммы флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в пересчете н лютеолин,%

Рисунок 12. Содержание основных Б AB в соцветиях Tanacetum vulgare L

5.3. Микроэлементный состав Tanacetum vulgare L. Содержание микроэлементов определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии (ГОСТ 30692-2000). Сырье Tanacetum vulgare L. Оренбургского Предуралья по содержанию цинка, железа, меди, кобальта, хрома, свинца и кадмия не превышает значения предельно допустимых концентраций (таблица 2).

Таблица 2

Содержание микроэлементов в сырье Tanacetum vulgare L. различных фитоценозов (средние значения за 2011-2013 гг.)

Участки сбора сырья Элементы мг/кг

Zn* Fe* Си* Мп* Mg* Со* Cr* Pb Cd As

Остепненный луг 4,154 3,385 0,130 0,590 0,319 0,02 0,017 0,266 0,024 -

Суходольный луг 3,587 2,734 0,122 0,518 0,331 0,009 0,021 0,288 0,026 -

Экспериментальный участок 3,821 3,241 0,131 0,444 0,324 0,01 0,016 0,345 0,025 -

Стандартизированный образец 3,648 3,156 0,125 0,449 0,328 0,025 0,015 0,277 0,024 -

ПДКмг/кг 10 5 5 - - 0,03 0,2 0,5 0,03 0,2

* - данные элементы не оказывают вредного воздействия на организм (СанПиН 2.3.2.1078-01, 2002).

ГЛАВА 6. ИНТРОДУКЦИЯ TANACETUM VULGARE Ь.

Работа по интродукции выполнялась с 2010 по 2013 гг. в стационарных условиях в Оренбургском районе. В ходе работы были изучены основные показатели интродуцированных растений. Рассмотрены фенологические фазы, динамика сезонного роста и развития и основные этапы онтогенеза.

6.1. Характеристика сезонного роста и развития. Начало вегетации, цветения, плодоношения и окончания вегетации представляют основные этапы сезонного ритма развития растения. Tanacetum vulgare L. относится к феноритмо-типу длительно вегетирующих весенне-летнезеленых многолетников с весенним сроком пробуждения и периодом зимнего покоя. Растение долгоцветущее со среднелетне-осенним периодом цветения и продолжительностью вегетации от начала вегетации до массового плодоношения в среднем 130-140 дней. Интродукция проводилась в трехкратной повторности. Семена собирались предварительно с осени с дикорастущих растений, произрастающих на территории Пономарёвского района. В 2010 году 4 мая был произведен первый посев семян пижмы обыкновенной на экспериментальном участке. Через 34-40 дней появились проростки растений. В первой половине вегетационного периода растения развивались медленно, но затем растения активизировались в росте и развитии. В начале августа того же года 40% растений перешли в фазу цветения. Массовое цветение наблюдалось в первых числах сентября. Семена созревали в сентябре-октябре. Последующие повторности эксперимента интродукции отличались незначительно. Сроки наступления основных фенологических фаз у растений первого года жизни практически совпадали с разницей до 5 дней. Осенью 2010 (10 октября) был произведен посев семян пижмы обыкновенной под зиму. Во второй декаде мая 2011 года появились проростки семян. Следует отметить, что в этом же году у большинства растений так и не наступила генеративная фаза. Как и описано во множестве литературных источников на первый год жизни растения сформировали лишь прикорневую розетку, цветение и созрева-

ние плодов наступило только на второй год жизни растений (в 2012 г.). В ходе работы для наглядности были составлены усредненные феноспектры Tanacetum vulgare L. в условиях культуры на разных этапах эксперимента. При изучении динамики роста Tanacetum vulgare L. в зависимости от способов посева и возраста растений было установлено, что всходы весеннего посева в первый год жизни проявляют большую активность в росте на начальном этапе и концу сезона способны переходить в фазу цветения и плодоношения. Всходы Tanacetum vulgare L. осеннего посева появляются по срокам раньше, но на первом году жизни менее активны и, как правило, не имеют фазы цветения. На втором и последующих годах жизни рост растений весеннего и осеннего посевов приблизительно одинаков и различается незначительно в зависимости от погодных условий.

В*

о С

2012 г. 2011г. 2010 г.

Н-

IV

vi

IV V VI

/_-_---_ -ЖнМ II Щ-Х]

VH

Vffi

IX

ш

Вегетация

Бутоншацня Цветение Плодоношение Зимний

покои

Рисунок 13. Феноспектр Tanacetum vulgare L. (2010-2012 гг.) в условиях культуры (весенний посев: растения I года жизни)

&

о в

I • V- -/V V V

1 ШЗг^Г-■

I 1

I 2011 r.-t

L

Ш

VI

VI!

Ш

Ш

и

Вегетация Бутоншация Цветение Плодоношение Зимгоей

покой

Рисунок 14. Фсноспектр Tanacetum vulgare L. (2011-2013 гг.) в условиях культуры (весенний посев: растения II года жизни).

\1

vm

к

Вегетациа

Зимний покой

Рисунок 15. Фсноспектр Tanacetum vulgare L. (2011—2013 гг.) в условиях культуры (осенний посев: растения I года жнзпи)

\ 2Ш г. -----т/V V VSf — - К

! 2012 гГъ^*----

VI

IX

Вегетация Бутонмаащга Шетенне ¿¿зодоношение Зимний

покой

Рисунок 16. Феноспектр Tanacetum vulgare L. (2012—2013 гг.) в условиях культуры (осенний посев: растения II года жизни)

6.2. Онтогенез Tanecetum vulgare L. в условиях культуры. В онтогенезе Т. vulgare L. в условиях культуры было установлено три возрастных периода (латентный, прегенеративный, генеративный). В прегенеративном периоде — четыре возрастных состояния (проростки, ювенильное, имматурное, вирги-нильное), а в генеративном периоде - два возрастных состояния (молодые и средневозрастные особи) (рисунок 17).

Рисунок 17. Онтогенетические состояния Т. vulgare L. в условиях культуры:

р - проросток; j - ювенильное; im - имматурное; v - виргинильное; gl— молодое генеративное; g2 - средневозрастное генеративное.

6.3. Успешность интродукции и рекомендации по практическому применению Т. vulgare L. Оценка успешности интродукции и перспективности в культуре проведена на основе балльной шкалы по комплексу биолого-хозяйственных признаков, предложенных P.A. Карписоновой (1979) и дополненной Л.И. Томиловой (1982). По трехбалльной системе оценивались данные о состоянии растений по нескольким признакам: семенное и вегетативное размножение, габитус в культуре, повреждаемость болезнями и вредителями, холодостойкость и засухоустойчивость. Баллом 3 оценивается наилучшее состояние растений, баллом 1 — наихудшее. Сумма баллов по всем признакам показывает об успешности интродукции растения и перспективности возведения его в культуру (10-13 баллов - малоперспективное, 14—17 баллов — перспективное и 18-21 баллов — очень перспективное). По набранному количеству баллов (14 баллов) можно сказать, что растение относиться к перспективному виду для культуры в зоне Оренбургского Предуралья.

В качестве рекомендации по практическому внедрению Т. vulgare L. в культуру на территории Оренбургского Предуралья следует отметить следующее. По результатам нашего исследования установлено, что наиболее подходящими условиями для производства лекарственного растительного сырья Т. vulgare L. высокого качества являются хорошо освещенные, с большим доступом солнечного света умеренно увлажненные, черноземные почвы. Такими условиями обладает территория Пономаревского района, на которой мы и рекомендуем закладывать промышленные плантации лекарственного растения Т. vulgare L. По содержанию «Золы общей» все образцы соответствуют требованиям Государственной фармакопеи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом проведенных исследований явилось определение особенностей анатомической и морфологической изменчивости растения Tanacetum vulgare L. в результате воздействия на него внешних факторов условия произрастания и генетического потенциала. Флористический состав территории заложения учетных площадей Tanacetum vulgare L. отличается большим видовым разнообразием среди которых преобладают экологические группы: мезофиты, ксерофиты и их переходные формы ксеро-мезофиты и мезо-ксерофиты. До 30% во флоре района занимают лекарственные виды. Ресурсы многих из них востребованы незначительно, одновременно с высоким потенциалом использования. Возрастной состав популяции Tanacetum vulgare L. характеризуется способностью к самоподцержанию и определяет ее устойчивость (Уранова, Смирнова, 1969). Возрастная структура ЦП Tanacetum vulgare L., является неполночленной (отсутствуют субсенильные и сенильные особи), что связано с особенностями их сезонного развития (Ценопопуляции ..., 1976, 1977; Жукова, 1995). Tanacetum vulgare L. образует на изученной территории нормальные молодые и нормальные средневозрастные ЦП. В результате исследования нами было выявлено, что Tanacetum vulgare L. в условиях Оренбургского Предуралья предпочитает хорошо освещенные места и умеренно увлаженные почвы, или соседство с небольшими кустарниками.

Проведенные исследования и анализ имеющихся литературных источников показали, что некоторые из основных диагностических признаков проявляют изменчивость в зоне Оренбургского Предуралья. Так количество клеток в железках больше, чем указано в литературе (Игнатьева, i960) почти в два раза. Оболочка семян Tanacetum vulgare L. имеет большое количество эфирно-масличных железок, такого же строения. Этот адаптационный механизм проявления признаков в ответ на повышенную инсоляцию и низкое количество осадков имеет положительные моменты для производства на данной территории высококачественного лекарственного сырья с высоким содержанием БАВ. Нами установлено, что другим адаптационным механизмом Tanacetum vulgare L. в условиях Оренбургского Предуралья является проявление ксероморфных признаков растения мезофита. Климатические, почвенные и экологические особенности Оренбургского Предуралья оказывают влияние не только на анатомо-морфологические признаки, но и на биохимический состав растений. Исходя из полученных данных по фотохимическому исследованию сделано заключение, что растения, произрастающие в луговых фитоценозах на хорошо увлажненной весенними паводками почве, показывают наилучшие результаты по содержанию БАВ (эфирные масла, флавоноиды и др.) без дополнительного ухода, что является следствием более подходящих условий произрастания растений. Фотохимическое исследование показало перспективность заготовки лекарственного сырья Tanacetum vulgare L. на территории Оренбургского Предуралья (Пономаревского района). Проведенные интродукци-онные исследования по введению Tanacetum vulgare L. в культуру на территории Оренбургского Предуралья показали, что растение относиться к перспективному виду для выращивания в данной зоне. Следует также отметить, что выращивание Tanacetum vulgare L. в культуре на территории Оренбургского Предуралья (По-номаревский район) дает множество положительных моментов.

Во-первых, сокращается затрата временного ресурса, который тратится на поиски дикорастущего сырья с подходящими параметрами (неповрежденные растения в фазе начала цветения).

Во-вторых, из-за того, что места естественного произрастания Tanacetum vulgare L. часто не подходят для сбора лекарственного сырья (вблизи дорог, населенных пунктов) благодаря заранее спланированным мероприятиям, возможно выбрать подходящую территорию для выращивания и заготовки высококачественного лекарственного растительного сырья.

В-третьих, при возделывании растений в культуре появляется возможность повысить продуктивность и качество лекарственного сырья путем своевременного ухода, подкормкам и прополками сорняков. Еще одно преимущество заключается в том, что качество лекарственного сырья можно проконтролировать заранее перед массовой заготовкой и сделать заключение о выгодности затрат ресурсов на его заготовку. Установлено, что закономерность в наступлении фенологических фаз зависит от сроков посева растения семенным способом. Растения, посеянные весной, имеют ниже процент всхожести, но ускоренное развитие в наступлении фенофаз (фаза цветения и плодоношения наступают в первый год вегетации у 40%). При осеннем посеве растения про-

растают массово и дружно, но в первый год вегетации развиваются значительно медленнее и соответствуют литературным данным о сроках наступления фенологических фаз (Грязнов, 2009). При срезании соцветий и обрезке растения примерно до средней высоты наблюдается повторное зацветание около 50% растений, с которых уже собрали сырье. Следовательно, имеется возможность сбора сырья дважды за сезон, что повышает экономическую эффективность.

ВЫВОДЫ

1. Во флоре изученной территории нами отмечено 254 вида, относящихся к 65 семействам и 190 родам. Ведущими семействами являются: Asteraceae Dumort (Compositae Giseke); Poaceae Ramh.(Gramineae Juss.); Rosaceae Adans.; Fabaceae Lindl. (Leguminosas Juss.); Lamiaceae Lindl. (Labiatae Juss.); Saiicaceae Mirb.; Ranunculaceae Juss; Apiaceae Lindl. (Umbelliferae Juss). Значительную роль в составе флоры района исследования сыграли роды: Stipa, Salix по пять видов (2%), Potentilla, Galium по четыре вида (1,6%), Carex, Populus, Artemisia, Salvia, Filipéndula, Ranunculus по три вида (1,2%). Основными экологическими группами по отношению к влаге являются мезофиты, ксерофиты и их переходные формы ксеро-мезофиты и мезо-ксерофиты.

2. Выявлено, что на территории Оренбургского Предуралья (Пономарев-ский район) Tanacetum vulgare L. образует нормальные молодые и нормальные средневозрастные ценопопуляции. Во всех изученных ценопопуляциях отсутствуют субсенильные и сенильные возрастные состояния, поэтому все онтогенетические спектры являются неполночленными. Абсолютный максимум приходится на средневозрастные генеративные особи (61,5%). Самые низкие значения имеет показатель «старые генеративные особи» (1%)

3. Отмечено, что Tanacetum vulgare L. в условиях Оренбургского Предуралья предпочитает хорошо освещенные места с умеренно увлаженной почвой или соседство с небольшими кустарниками.

4. Нами установлено, что клетки эпидермиса листовой пластинки и кожура семян Tanacetum vulgare L. имеют большое количество эфиромасличных железок, состоящих из 6-13 клеток, расположенных ярусами в два ряда, в основании железки и на ее вершине расположены по одной клетке. Данный признак является характерным для растений степной зоны Оренбургского Предуралья. Отсюда следует, что большое количество клеток в эфиромасличных железках способствует выработке и накоплению повышенного количества эфирного масла. Мезофит Tanacetum vulgare L. в условиях зоны степей Оренбургского Предуралья проявляет признаки ксероморфизма и является ксеро-мезофитом.

5. Фитохимическое исследование выявило зависимость накопления основных групп БАВ в Tanacetum vulgare L. от эдафических и климатических условий произрастания в сторону повышения качества лекарственного растительного сырья, выращенного на территории Оренбургского Предуралья.

6. Интродукционные исследования по введению Tanacetum vulgare L. в культуру на территории Оренбургского Предуралья показали перспективность данного вида для выращивания на черноземных почвах в лугово-степной зоне Оренбургского Предуралья (Пономаревский район).

20

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в научных журналах, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов н пзданиП для опубликования основных научных результатов диссертаций

1. Кочукова А. А. Особенности развития Tanacetum vulgare L. с учетом влияния абиотических и антропогенных факторов / А. А. Кочукова // Известия Оренбургского гос. аграрного ун-та. - 2014. -№1 - С. 134-137.

2. Кочукова А. А. Зависимость основных показателей качества лекарственного растительного сырья «цветки пижмы» (Flores Tanacetî) от биометрических параметров растения (Tanacetum vulgare L.), произрастающего на территории Оренбургской области // А. А. Кочукова, З.Н. Рябинина, А. Н. Саньков // Вестник Оренбургского гос. ун-та. - 2014. - №1 - С.108-111.

Зарубежные публикации

3. Кочукова А. А. Эколого-биологические особенности растений космополитов Оренбургской области / А. А. Кочукова, М. В. Рябухина, 3. И. Рябинина, А. И. Саньков // 2-я междунар. конф. ORT Publishing. - Stutgart, Germany, - 2013. - 4.1. - C.20-23.

4. Кочукова A.A. Влияние климатических и экологических факторов на биологические параметры растений / М.В. Рябухина, A.A. Кочукова, З.Н. Рябинина, А.Н. Саньков // Материалы II междунар. конф. - Westwood, Canada, - 2013. - 4.II. - С. 54-58.

Публикации в других изданиях

5. Докучаева А. А. Характеристика некоторых видов лекарственных растений южной окраины Бугульминско-Белебеевской возвышенности / A.A. Докучаева // Наука и образование: исследования молодых ученых. - Оренбург: Изд-во ОГПУ, 2010. - С.18-22.

6. Кочукова А. А. Биохимический состав лекарственного растения Tanacetum vulgare L., произрастающего на территории Оренбургской области / А. А. Кочукова, 3. Н. Рябинина, А. Н. Саньков // инновационные процессы в области химико-педагогического и естественнонаучного образования: материалы II всероссийской науч.-практич. конф. — Оренбург: Изд-во ОГПУ, 2012. -С. 143-146.

7. Кочукова А. А. Выявление особенностей интродукции пижмы обыкновенной (Tanacetum vulgare L.) в зависимости от эколого-фитоценологических условий / 3. Н. Рябинина, А. А. Кочукова // физиологические и экологические аспекты деятельности, развития и устойчивости организмов: материалы всероссийской науч.-практич. конф. - Бузулук. - 2013. — С.37-41.

8. Кочукова А. А. основные показатели качества лекарственного растительного сырья цветков пижмы обыкновенной {Tanacetum vulgare L.), произрастающего на территории Оренбургской области / А. А. Кочукова, З.Н. Рябинина, А. Н. Саньков // Альманах молодой науки, Ор.ГМА. - 2013. - № 4 - С. 21-23.

Кочукова Анна Александровна

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПИЖМЫ

ОБЫКНОВЕННОЙ (TANACETUM VULGARE L.) НА ТЕРРИТОРИИ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Заказ № 5238. Тираж 100 экз. Формат 64x84/16. Усл.-печ. л. 1,37. Печать оперативная. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Оригинал-макет изготовлен с помощью текстового редактора Microsoft Office Word 2010. Подписано в печать 27.10.2014 г.

Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Агентство «Пресса» ЛР№ 063109 от 04.02.1999 г. ИНН/КПП 5610056518/561001001 460015, г. Оренбург, ул. Пролетарская, 15 тел. 30-61-83, e-mail: presa 1999@maiI.ru