Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Ботанико-ресурсоведческая характеристика рода Thymus L. на территории Нижнего Поволжья

ВАК РФ 06.01.06, Овощеводство

Автореферат диссертации по теме "Ботанико-ресурсоведческая характеристика рода Thymus L. на территории Нижнего Поволжья"

На правах рукописи

КУЛАКОВА Юлиана Юрьевна

БОТАНИКО-РЕСУРСОВЕДЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РОДА THYMUS L. НА ТЕРРИТОРИИ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.06 - луговодство и лекарственные, эфирно-масличные культуры

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

1 9 МАЙ 2011

Москва-2011

4847107

4847107

На правах рукописи

КУЛАКОВА Юлиана Юрьевна

БОТАНИКО-РЕСУРСОВЕДЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РОДА THYMUS L. НА ТЕРРИТОРИИ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.06 - луговодство и лекарственные, эфирно-масличные культуры

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Москва-2011

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) РАСХН

Научный руководитель

кандидат биологических наук Занко Леонид Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук За1уменников Валерий Борисович

до]стор биологических наук Мучник Евгения Эдуардовна

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева

Защита состоится «30» мая 2011 г. в J4 часов на заседании диссертационного совета Д 006. 070. 01 во Всероссийском научно-исследовательском институте лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) РАСХН (117216, г. Москва, ул. Грина, 7) по адресу: 123056, г.Москва, ул. Красина, д.2. Факс: 8(495) 712-09-18, E-mail: vilarnii@mail.ru

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ВИЛАР по адресу: И 7216, г. Москва, ул. Грина, 7

Автореферат разослан 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 006.070.01, доктор фармацевтических наук

А.И. Громакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Изучение ресурсов лекарственных растений Нижнего Поволжья является крайне актуальной задачей в ботаническом ресурсоведении степных регионов России. Располагаясь на границе степной и пустынной зон, этот аридный регион обладает значительным потенциалом полезных лекарственных растений. Среди них особо следует отметить сборную группу эфироносов, представленных здесь высоким таксономическим разнообразием, и способных накапливать в своих органах значительное количество эфирных масел. Одним из такт ценных и малоизученных объектов, по нашему мнению, являются тимьяны.

Thymus L. - сложный в систематическом отношении и чрезвычайно полиморфный род, объем которого неоднозначно трактуется современными исследователями (Гогина, 1990). Сходство внешнего облика между разными видами, существование межвидовых гибридов, внугрипопуляционный полиморфизм, высокая модификационная изменчивость признаков, нестабильность химического состава сырья - все это существенно осложняет работу фармацевтов, ресурсоведов, заготовителей.

В документе, регламентирующем качество лекарственного сырья (ГОСТ 21816-90), указан один вид - тимьян ползучий (Th.serpyllum L. s.l.), что позволяет заготавливать сырье из ряда других видов, которые были в свое время выделены из этого сборного таксона (Крылова, Капорова, 1992). Традиционно наряду с сырьем тимьяна ползучего сборщики заготавливают траву Th.marschallianus Willd. и некоторых других видов. Это особенно характерно для заготовок в районах Северного Кавказа и Южной Сибири, где типичный т.ползучий по-видимому не встречается (Гогина, 1990).

Настоящее исследование посвящено изучению нижневолжских популяций тимьянов как перспективных источников эфирномасличного сырья. В работе охвачена лишь небольшая, эволюционно молодая и обособленная группа тимьянов секции Camptodromi подсекции Isolepides, распространившаяся по территории Нижнего Поволжья (Thymus calcareus Klok.et Shost., Th.kirgisorum Dub., Th.kirgisorum var. creticola Klok.et Shost., Th.eltonicus Klok.et Shost., Th.pallasianus H.Br.) в конце плиоцена, а также луговосгепной вид тимьян

Маршалла (77г. marschallianus Willd.), относящийся к секции Marginati подсекции Verticillati и имеющий здесь южную границу распространения.

Работа построена на принципах комплексного изучения данной группы тимьянов и охватывает широкий спектр вопросов: историю таксономических исследований рода Thymus L., современную систематику и номенклатуру изучаемых таксонов, диагностику сырья по совокупности морфологических признаков, эколого-ценотическую приуроченность видов, характеристику ресурсов нижневолжских тимьянов, содержание эфирных масел в траве, компонентный состав и антимикробную активность эфирных масел в отношении широкого спектра микроорганизмов.

Цель и задачи исследования.. Основной целью нашего исследования является поиск перспективных для фармации видов р.Thymus L. на территории Нижнего Поволжья на основе проводимой комплексной оценки запасов сырья, изучения химического состава и антимикробной активности эфирных масел (ЭМ).

Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

> провести исгорико-научный анализ имеющихся литературных сведений о тимьянах как объекте ботанико-ресурсоведческого исследования;

> дать краткую ботаническую и эколого-ценотическую характеристику нижневолжских видов р.Thymus L.;

> выделить диагностические признаки для идентификации видов в природе и лабораторной диагностики фармсырья;

> изучить характер распространения природных популяций тимьянов на территории Нижнего Поволжья;

> провести детальную оценку ресурсов Thymus marschallianus Willd., Th.calcareus Klok. et Shost., Th.pallasianus H.Br., Th.eltonicus Klok. et Shost., Th.kirgisorum Dub., Th. kirgisorum xzr.creticola Klok. et Shost. (выявить ключевые участки и конкретные заросли сырьевых видов, определить урожайность, биологический и эксплуатационные запасы сырья, объемы возможных заготовок), составить карты размещения зарослей; определить режимы проведения заготовок сырья.

> исследовать содержание и компонентный состав ЭМ тимьянов; изучить динамику сезонного накопления ЭМ;

> дать оценку антимикробной активности ЭМ исследуемых видов.

Научная новизна работы. В настоящей работе впервые для Нижнего Поволжья проведена оценка природных ресурсов б таксонов тимьянов: Thymus marschallianus Willd., Th.calcareus Klok. et Shost., Th.pallasianus H.Br., Th.eltonicus Klok. et Shost., Th.kirgisorum Dub., Th. kirgisorum vat.creticola Klok. et Shost. Установлены точные географические координаты зарослей и ценных природных популяций, определены площади промысловых участков, проективное покрытие сырьевых растений в различных биотопах, урожайность сырья, биологический и эксплуатационный запасы, объемы и сроки возможных ежегодных заготовок.

Выделены диагностические признаки, позволяющие идентифицировать сырье тимьянов в природе и в лабораторных условиях.

Проведены многолетние исследования по изучению качественного и количественного состава ЭМ, полученных из сырья исследуемых видов. Впервые приводятся данные по ЭМ Th.eltonicus, Th.kirgisorum, Th.kirgisorum var. creticola. Существенно дополнены сведения об ЭМ других видов. В образцах ЭМ идентифицировано в общей сложности более 50 компонент.

Установлена высокая антимикробная активность ЭМ тимьянов в отношении широкого спектра микроорганизмов.

Практическая значимость работы. Выявлены природные биотопы с разными показателями обилия тимьянов. Для продуктивных зарослей тимьянов приводятся географические координаты и точечные карты. Определены урожайность, эксплуатационный запа;с, сроки и объемы заготовок сырья по каждому виду сырья.

Данные об эфирномасличности сырья и антимикробной активности ЭМ исследуемых видов могут быть использованы для нужд медицинской, парфюмерно-косметической и пищевой отраслей.

Собранный гербарий (150 листов) передан в гербарные фонды ВИЛАР РАСХП, а также на кафедру ботаники Волгоградского государственного педагогического университета, что позволит использовать его в работе широкого круга специалистов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Диагностические признаки для идентификации сырья в природе и в лабораторных условиях;

2. Результаты ресурсных исследований запасов лекарственного сырья видов p.Thymus L. на территории Нижнего Поволжья;

3. Оценка содержания ЭМ в сырье исследуемых видов в разные стадии вегетации; компонентный состав ЭМ тимьянов;

4. Результаты антимикробной активности ЭМ тимьянов на широкий спектр микроорганизмов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены на VII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2003), IГ1 Международном симпозиуме «Степи Северной Евразии: Эталонные степные ландшафты: проблемы охраны, экологической реставрации и использования» (Оренбург, 2003), Всероссийской научной конференции, посвященной 130-летию со дня рождения И.И.Спрыгина (Пенза, 2003), XI съезде Русского ботанического общества (Барнаул, 2003), VIII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 2004); I (IX) Международной конференции молодых ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 2006), Международной научной конференции ВИЛАР (Москва, 2006), Всероссийской конференции-школы «Химия и технология растительных веществ» (Уфа, 2008), Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века» (Петрозаводск, 2008).

Связь темы диссертационной работы с проблемным планом лекарственного растениеводства. Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ВИЛАР РАСХН «Изучение генетического потенциала лекарственных, ароматических и фитонцидных растений флоры РФ, исследование механизмов регуляции биопроцессов на клеточном, тканевом и организменном уровне, создание высокоэффективных лечебных и профилактических средств и разработка методов оздоровления среды обитания человека» (2001-2005 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в т.ч. 1 - в журнале, рецензируемом ВАК, 12 печатных работ в материалах международных конференций, 2 - в коллективных монографиях.

Объем и структура диссертации- Диссертация изложена на 180 страницах, состоит из введения, 4 глав и выводов, иллюстрирована 17 рисунками, включает 15 таблиц и 5 приложений. Список литературы содержит 302 названия, из них 80 - на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты исследования — природные популяции и заросли тимьянов на территории Нижнего Поволжья - тимьян Маршалла (Thymus marschallianns Willd.), т. известняковый (Th. calcareus Klok. et Shost), т. Палласа (Th. pallasianus H.Br.,1, т. казахский (Th. kirgisorum DubJ, т. сталинградский (77». kirgisoriim var. creticola Klok. et Shost.), т. эльтонский (Th. eltonicus Klok. et Shost.).

Материалом для работы послужили личные сборы, наблюдения и результаты полевых исследований, проведенные автором в степной зоне Нижнего Поволжья (Волгоградская и северная часть Астраханской областей) в период 2004-2010 гг.

Для установления видовой принадлежности тимьянов в ходе экспедиционной работы были отобраны образцы растений от каждой исследуемой природной популяции. Идентификация гербарных образцов тимьянов проводилась в гербариях ведущих научных центров: LE, МНА, MOSM, RV, VOLG и др. Номенклатура таксонов приводится согласно С.К.Черепанову (1981).

Для изучения особенностей морфологического строения вегетативных и генеративных органов тимьянов использовали бинокуляры Olympus SZ61 и Zeiss Stemi-2000; строения эпидермальных структур, эфиромасличных железок и устьиц - микроскоп Olympus СХ41; для получения изображений - цифровой фотоаппарат Olympus SP-350.

Маршруты полевых выездов были проложены через ключевые местообитания, где тимьяны проявляют значительное обилие в составе фитоценозов. Эти местообитания были предварительно выделены пугем

дешифрирования космических снимков (Landsat Geo Cover 2000) и анализа картографических материалов. Выделение ключевых участков проводили на ландшафтной основе.

В ключевых местообитаниях и конкретных зарослях тимьянов проводили географическую привязку на местности при помощи спутникового навигатора Garrnin GPSmap 60CSx, фиксировали наличие или отсутствие ресурсного вида, проводили полное геоботаническое описание растительности (Раменский, 1971). Опргделяли проективное покрытие сырьевого вида, его жизненность, стадию вегетации, фитоценотическую роль в сообществе (Бейдеман, 1974). Всего было сделано 180 геоботанических описаний. Названия ассоциациям были даны согласно доминантному принципу. Запасы сырья учитывали маршрутно-ключевым методом, а также на конкретных зарослях (Шретер, Крылова, 1986). Для каждого ключевого участка была рассчитана средняя урожайность сырья. Для средне- и высокопродуктивных ключевых участков был рассчитан эксплуатационный запас сырья.

При камеральной обработке результатов в компьютерной программе OziExplorer проводили визуализацию трюков и путевых точек экспедиций, окончательно устанавливали площадь и границы ключевых участков и зарослей, рассчитывали объемы возможных ежегодных заготовок.

Выделение ЭМ из травы тимьянов проводили водно-паровым способом (Гинзбург, 1932; ГФ, 1987). Содержание ЭМ вычисляли в объемно-весовых процентах по отношению к воздушно-сухой массе сырья.

Компонентный состав ЭМ исследовали на кафедре органической химии РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева методом ГЖХ на газовом хроматографе Биохром-I с пламенно-ионизационным детектором. Использовалась 50-метровая полиэтиленгликольная колонка HP, с внутренним диаметром 0,25 мм; газ-носитель - гелий; температура испарителя - 210°С, детектора 210°С, температура термостата 4 мин -65°С, затем подъем температуры 4°С в мин. Компоненты ЭМ идентифицировали по времени удерживания и с добавлением заведомо известных соединений.

Оценку антимикробной активности ЭМ тимьянов изучали в опытах in vitro методом серийных разведений по методике, разработанной проф. С.А. Вичкановой (1967) на широком спектре микроорганизмов.

Глава 2. Физико-географическая характеристика Нижнего Поволжья

Территория исследования расположена на юго-востоке европейской части России (Юго-Восток, 1971). Особенностью геоморфологического строения территории является закономерное чередование небольших возвышенностей и разделяющих их равнин, а также существование обширных для европейской части России выходов осадочных пород и песчаных массивов, где сосредоточены основные местообитания тимьянов (рис. 1).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Историко-научный анализ рода Thymus L. как объекта ботанико-реоурсоведческого исследования

Род Thymus L. - один из крупнейших родов семейства Lamiaceae (Яснотковые) - объединяет несколько сотен видов, распространенных на территории евроазиатского континента. Систематика рода имеет давнюю

историю и до сих пор остается весьма сложной и запутанной (Гогина, 1990). Взгляды исследователей на число и объем видов не всегда совпадают, что выражается в огромном количестве выделенных таксонов.

Все представители рода - низкорослые ползучие изредка прямостоячие ароматические кустарнички и полукустарнички, происходящие из Древнего Средиземноморья и характеризующиеся наличием эфирномасличных железок во всех неодревесневающих надземных частях. Все виды рода Thymus L. содержат в своем составе различные биологически активные соединения: дубильные и горькие вещества, флавоноиды, эфирные масла, органические кислоты, тритерпены, камеди, смолы, сапонины, гликозиды и пр. (Попа, 1976; Тихонов, 1998; Племенков, 2001, 2007). Основным компонентом, обуславливающим высокую фармацевтическую ценность сырья тимьянов, является эфирное масло (Рутовский, 1931; Горяев, 1952, 1953; ГФ, 1990).

В медицине используется водный экстракт травы, обладающий ярко выраженным отхаркивающим эффектом прямого действия на мерцательный эпителий легких (Щретер, Андронова, 1983). Настои травы применяют в качестве дезинфицирующего, болеутоляющего, спазмолитического средства при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, сопровождающихся сниженной желудочной секрецией, атонией и спазмами кишечника, метеоризмом для лечения различных кожных заболеваний, ревматизма, радикулитов, депрессий (Машковский, 1988).

ЭМ, полученное из цветущей травы, обладает спазмолитической, противовоспалительной, антимикробной, противоглистной активностью (Николаевский, 2000; Солдатченко и др., 2001) и широко используется в ароматерапии и борьбе с внутрибольничными инфекциями.

2. Систематическое положение исследуемых таксонов

На территории Нижнего Поволжья разными исследователями было выделено около 8 таксонов (Дубянский, 1910; Клоков, 1954; 1973; Клоков и Десятова-Шостенко, 1927; 1932; 1936; 1938; Меницкий, 1973, 1978). Объем и ранг некоторых из них до сих пор неоднозначно оценивается систематиками.

В данной работе были приняты за основу систематические подходы, предложенные ЮЛ.Меницким с некоторыми допущениями (Флора Восточной Европы, 1978). Так, в частности, мы позволили себе рассматривать Thymus

eltonicus Klok. et Shost. и Thymus kirgisorum \ar.creticola Klok. et Shost. в качестве самостоятельных таксонов в силу их обособленного географического положения и биохимической неоднородности ЭМ. Рассматриваемые таксоны имеют следующее систематическое положение:

1. Секция Marginati (A.Kern.) A. Kern. 1881

подсекция Verticillati (Klok.et Shost.) Menits. 1973 Бот.журнал 58, 7:991 Thymus marschallianus Willd. - Тимьян Маршалла

2. Секция Camptodromi (A.Kern.) A. Kern. 1881, Sched. Fl. Exsicc. Austro-Hung.

Подсекция Isolepides (Borb.) Halascy

Thymus calcareus Klok. et Shost. - Тимьян известняковый Thymus eltonicus Klok. et Shost. - Тимьян эльтоискни Thymus pallasianus H.Br. - Тимьян liaлласа Thymus kirgisorum Dub. - Тимьян казахский

Thymus kirgisorum \ar.creticola Klok. et Shost. -Th.creticola (Klok. et Shost.) Stank. - Тимьян сталинградский

3. Диагностические признаки для идентификации растительного сырья

Современная систематика рода строится на комплексе микропризнаков, таких как, тип побегообразования, опушение и форма стебля, форма прицветных листьев, опушение края листовой пластинки и верхних зубцов чашечки, строение эфирномасличных железок (Bentham, 1834; Velenovsky, 1906; Lyka, Gams, 1927; Винская, 1949; Клоков, 1954).

Нами был проанализирован большой гербарный материал, собранный в природных популяциях с целью выявить стабильные диагностические признаки для идентификации видов. Были изучены следующие параметры: длина и ширина листовой пластинки, форма, окраска и размер чашечек, окраска венчика, форма соцветия; опушение стеблей, листьев и чашечек; подсчитано количество эфирно-масличных железок на верхней и нижней стороне листа и в межреберьях чашечек. Самыми устойчивыми признаками оказались - опушение края листовой пластинки и опушение зубцов верхней губы чашечки. Они могут быть использованы для идентификации сырья. На основании полученных данных был составлен небольшой определитель сырья.

4. Эколого-ценотическая и ресурсная характеристика видов

На территории Нижнего Поволжья было выявлено 82 ключевых участка и конкретных заросли 6 таксонов тимьянов. Установлено, что каждый вид имеет определенную эколого-ценотическую приуроченность и связан с характерными элементами рельефа, почвенными и литологическими разностями.

Тимьян Маршалла. Характеризуется наиболее широкой экологической и фитоценотической амплитудами. Этот восточноевропейско-западносибирский в ид широко распространен по всей территории и тяготеет к степным и лугово-<;тепным сообществам на супесчаных почвах. Ресурсные угодья разбросаны крайне неравномерно (рис. 2). В подзоне богато-разнотравно-злаковых степей нстречается спорадически на лугах, среди высокого разнотравья, по опушкам, долинам балок, по обочинам с/х угодий. Проективное покрытие вида (ИПВ) не более 7%, урожайность - 10 г/м2. В подзоне сухих и опустыненных степей этот нид входит в состав сообществ склоновых фаций южной экспозиции и днищ (лепных балок, часто образует монодоминантные заросли. Нами была установлена площадь конкретных зарослей с Thymus marschallianus Willd. -1531,5 га. Реальная площадь потенциальных ключевых участков, по-видимому, в несколько раз больше. Необходимо доработать механизм дешифрирования космических снимков с последующим расчетом площади применительно к типичным для данного вида биотопам.

Рисунок 2 - Картосхема размещения ключевых участков и конкретных зарослей П.тапсЬаНапш по территории Н.Поволжья

с

Общий биологический запас сырья - не менее 30 т. ППВ в различных растительных сообществах колебалось 3,5-50%. Среднее проективное покрытие составило 12%, а средняя урожайность - 15 г/м2 (150 кг/га). Наибольшее обилие вида отмечено в степных сообществах под влиянием умеренного выпаса и сообществах пирогенного типа. Были выделены высокопродуктивные заросли т.Маршалла, отличающиеся значительной плотностью запаса сырья (до 300 кг/га). Для них был рассчитан эксплуатационный запас, который в общей сложности составил 18,6 т. Однако необходимо отметить, что запасы сырья нестабильны по годам и зависят от природно-климатических особенностей (в первую очередь, количества осадков) и степени антропогенного прессинга

Тимьян известняковый. На обнажениях мела и известняках Среднерусской и Приволжской возвышенностей развивается особая кальцепетрофитная растительность, близкая по структуре сообществ к тимьянникам и иссопникам Средиземноморья (Козо-Полянский, 1931), где одним из эдификаторов сообществ является г.известняковый (Талиев, 1904; Киреев, 1958; Селедец, 1967; Абрамова, 1973, 1980; Горбачев, 1974; Володина, 1979; Курепии, Абрамова, Горбачев, 1980; Курепин, Абрамова, 1981; 1989; Сохадзе, 1982). Это восточнопричерноморский эндемик, облигатный кальциефил, растущий по каменистым почвам и выходам осадочных пород, обнажающихся вдоль правых берегов рек Иловли, Медведицы, Хопра и междуречья pp.Волги и Иловли (рис.3). Установлено, что значительное обилие т.известняковый проявляет в составе пионерных тимьянниково-подорожниковых и иссоповых сообществ на плотных мелах и в сообществах с началом процесса почвообразования и значительным содержанием мелового рухляка. Территории, занимаемые местообитаниями с Thymus calcareits, по нашим данным составляют 7119 га. ППВ на меловых обнажениях колеблется от 3 до 45%. Средняя урожайность сухой травы с 1 м2 учетной площадки составила 10 г при среднем проективном покрытии 12% (100 кг/га). Эксплуатационный запас для всех зарослей составил 12,5 т. Рекомендуемый объем ежегодных заготовок - 2,1 т в случае ведения заготовок не чаще, чем один раз в 6 лет. Особо продуктивными оказались заросли в бассейне р. Большая Голубая.

Сарвтоыг.ая

Рисунок 3 - Картосхема размещения ключевых участков Th.calcare.us К1ок. й 5Ьо51:. по территории Н.Поволжья

Тимьян Палласа. Распространение этого восточно-причерноморско-прикаспийского вида на исследуемой территории связано с существованием крупнейших в Европе песчаных массивов - Арчединско-Донского (214 тыс.га), Цимлянского (96681,8 га), Голубинского (6271,7 га) и др. (рис.4). Это весьма значительные по протяженности массивы песчаных почв и супесей, которые совокупно занимают 316953,5 га. В пределах этих специфических ландшафтов тимьян Палласа встречается в различных ассоциациях, являясь характерным псаммофильным элементом степной зоны. Обилие и урожайность тимьяна Палласа зависят от степени задернованности песков, высоты песчаных бугров, степени их оводненности. Исследования показали, что тимьян Палласа наиболее обилен на среднебугристых песках в составе разнотравно-мятликово-типчаковых, ковыльно-типчаковых сообществ с общим проективным покрытием 45-55%. Площадь ключевых участков с участием т.Палласа на территории составляет примерно 16421 га. Проективное покрытие вида колеблется от 3 до 40 %. Средняя урожайность - 18 г/м2. Продуктивные заросли этого вида сосредоточены в Арчединско-Донских песках (Серафимовичский, Фроловский р-н Волгоградской обл.). Одновременно с этим были выявлены локальные высокопродуктивные заросли вблизи х;/т.Ларинский и хуг.Бесгшемяновский

(Алексеевский и Урюпинский р-ны). Биологический запас сырья составляет не менее 35 т. Эксплуатационный запас - 20,5 т. Рекомендуемый объем ежегодных заготовок - 3,9 т. Заросли тимьяна практически отсутствуют на разбитых песках и местах с усиленной пастбищной нагрузкой, где проективное покрытие вида не более 0,5%.

Счрамойс^ая

Рисунок 4 - Картосхема размещения ключевых участков '¡Ъ.раИскшпш Н.Вг на территории Н. Поволжья Тнмьяны эльтонский, казахский и сталинградский - являются узколокальными видами, имеющими ограниченное распространение на. изучаемой территории (рис.5). Популяции т.эльтонского расположены в, окрестностях крупнейшего в Европе соляного озера Эльтон в границах особо охраняемой природной территории «Природный парк «Эльтонский». Крупная популяция т. казахского была отмечена на территории федерального заповедника «Богдинско-Баскунчакский» в Астраханской области. В пределах них территории запрещен сбор сырья. Популяции тимьяна сталинградского были зарегистрированы по правобережью Волги в окрестностях г.Волгограда и южнее по балкам возвышенности Ергени (балка Отрада и др.), везде малочисленными популяциями. Для этих видов установлены координаты и площади конкретных зарослей.

Характеристика запасов исследуемых таксонов приведена в табл. 1.

Рисунок 5 - Картосхема размещения ключевых участков Th.kirgisorum Dub. (4), Th.kirgisorum var. creticola Klok. et Shost. (5-7), Th.eltonicus Klok. et Shost.(l-3) по территории Н.Поволжья

Таблица 1 - Характеристика запасов исследуемых видов

№ Таксон Площадь ключевых участков, га Среднее проектив ное покрытие вида, % Средняя урожай» ость, г/м2 Эксплуата ционный запас, т Объемы возможной ежегодной заготовки, т

1 Т.Маршалла 1531,5 12 15 18,6 3,1

2 Т.Палласа 16421 10 18 20,5 3,9

3 Т. известняковый 7119 15 10 12,5 2,1

4 Т.эльтонский 300,0 30 - - -

5 Т.казахский 215,0 15 - - -

6 Т.сталинграаский 50,0 20 - - -

5. Биохимическая характеристика сырья и оценка ЭМ

Было проанализировано 30 образцов ЭМ, полученных из травы 6 видов тимьянов, собранной в разные стадии вегетации в природных популяциях в

период с 2004 по 2008 гг. Все образцы представляли собой легкоподвижную жидкость от светло-лимонного до желто-оранжевого цвета со жгучим вкусом и специфическим ароматом. Наибольший выход ЭМ зарегистрирован для тимьяна эльтонского, т.казахского и т.сталинградского (4,08%; 1,89%; 1,87% соответственно). Стабильно высокий выход ЭМ отмечен для образцов т.Маршалла и т.известнякового (1,59%; 1,22%). Самое низкое содержание ЭМ в образцах травы т.Палласа (0,7%).

Дииамика накопления ЭМ за период вегетации отличалась у разных видов. В целом характерен плавный рост в накоплении ЭМ от стадии отрастания до цветения. Однако для т.Палласа максимальное накопление ЭМ характерно в период бутонизации (1,24%) (рис. 6).

Thymus Thymus с ale areui Thymus eflo'iicus Thymus kkglsonjrn Thymitt Mt^iewm Thymus рдиаг-вгню ВИД

пивcn*>tanus »«. ctiticota

□ фаза отрастания в фаза бутонизации я фаза цветения

Рисунок 6 - Динамика накопления ЭМ тимьянов в разные стадии вегетации

В составе ЭМ обнаружено более 50 компонент, идентифицировано - 47. Образцы ЭМ отличались друг от друга по набору доминирующих компонент (таблица 2). Так, в ЭМ т.Маршалла доминировали - тимол (49-55%), терпинен (15-18%), п-цимен (7-9%); в ЭМ т.эльтонского и т.казахского было также отмечено высокое содержание тимола (49-65%); в ЭМ т.сталинградского на фоне

полного отсутствия тимола были выделены - гераниол (11,66%), гераниаль (23,7%), нераль (16%); для ЭМ т.известнякового характерны - нераль (10%), борнеол + а-терпинеол (23%), гераниаль (12,39%); в ЭМ т.Палласа доминировали - мирцен (8,15%), цитронеллаль (8,20%), линалоол (5,49%), а-терпинен (5,36%). Все образцы ЭМ исследуемых видов продемонстрировали в целом значительное постоянство компонентного состава (Кулакова, Дмитриева, Дмитриев, 2008).

Среди изученных образцов следует выделить виды с высоким содержанием тимола - т.эльтонский, т.казахский, т.Маршалла. Эти образцы полностью отвечают требованиям Государственной фармакопеи СССР в отношении содержания ЭМ в лекарственном сырье (не ниже 1% от воздушно-сухой массы сырья) и по содержанию тимола в ЭМ (не ниже 30%). Два других вида -т.сталинградский и т.известняковый - отличались в целом значительной эфиромасличностью, но невысоким содержанием тимола. В составе их ЭМ доминировали компоненты, обуславливающие лимонный залах всех частей растения. Вероятно, ЭМ этих видов могут быть востребованы в парфюмерно-косметической отрасли. Для т.Палласа характерна умеренная эфиромасличность в феау бутонизации и специфический нетимольный аромат.

6. Антимикробная активность ЭМ тимьянов

ЭМ тимьянов обладают антимикробным, противовоспалительным,

спазмолитическим, радиопротекторным, антиоксидантным, иммуномодулирующим действием (Reynoylds, 1982; Janssen, 1987; Miura, 2002; Ismaili, 2002; Burt, 2003; Vardar-Ünlü, 2003; Kulisic, 2005; Farag, 2006; Kivan?, 2006; Вичканова, Рубинчик, 1964; Вичканова, 1971a; 19716; Турова, 1974; Зарубина, Тихонов, 1990).

Работа по изучению бактериостатической и фунгистатической активностями ЭМ тимьянов была проведена на базе лаборатории фармакологии и химиотерапии Всероссийского научно-исследовательского института лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) РАСХН.

Изучение бактериостатической активности ЭМ тимьянов

В качестве патогенных тест-микроорганизмов использовали грамположительные бактерии золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus 209-Р), грамотрицательные бактерии кишечной палочки (Escherichia coli АТСС 25922), вульгарного протея (Proteus vulgaris АТСС 6896) и синегнойной палочки (Pseudomonas aerugenosa ГИСК 453).

Антибактериальный эффект изучаемых ЭМ определяли по минимальному ингибирующему рост бактерий разведению, при котором визуально не наблюдали роста микроорганизмов. Установлено, что все исследованные образцы обладают бактериостатической активностью в отношении всех изученных штаммов патогенных микроорганизмов в разведении 1:1000 -1:16000. Наиболее высокой бактериостатической активностью в отношении всех изученных штаммов патогенных микроорганизмов в разведении 1:4000 -1:16000 обладают ЭМ тимьяна Маршалла, т. эльтонского, т. казахского, т. известнякового (таблица 3).

Изучение фунгистатической активности ЭМтимьянов

В качестве тест-микроорганизмов использовали штаммы патогенных грибов: дрожжеподобные грибы Candida albicans NCTC 885-653 и мицелиальные грибы Microsporum canis 3/84. При определении фунгистатической активности ЭМ использовали жидкую среду Сабуро.

Установлено, что все исследованные образцы обладают фунгистатической активностью в отношении всех изученных штаммов патогенных микроорганизмов в разведении 1:1000- 1:16000 (таблица 3). Наиболее высокой фунгистатической активностью в отношении дрожжеподобного гриба Candida albicans (NCTC 885-653) обладали ЭМ т. эльтонского, т. известнякового, т. Маршалла в разведении 1:4000. Наиболее высокой фунгистатической активностью в отношении мицелшшыюго гриба Microsporum canis 3/84 обладали ЭМ т. Маршалла в разведении 1:16000.

В целом ЭМ т. Маршалла отличалось высокой бактериостатической и фунгистатической активностями, соизмеримыми с действием ЭМ монарды дудчатой, известной своими высокими антимикробными свойствами.

Учитывая высокую антимикробную активность большинства изученных образцов ЭМ, можно рекомендовать их для использования в лечебно-профилактической косметике и ароматерапии.

Таблица 2 - Состав доминирующи* компонент п ЭМ исследуемых видов тимьяиов

Компоненты ЭМ Тллътсшский Т-казахский (".сталинградский Т.Паялаеа Т.нчвестняковый Т.Маршалла

Мирцеп 0.86 0,66 8,15 5,02 1,27

«-¡«рнииеп 0,97 1,38 следа 0,66 0,47 2,15

Лимонен 0.42 0.36 0,31 5,36 1.39 0.28

1.8-шшсол 1,69 2,88 1,19 6,73 1,9 0.84

^терпинен 0,08 11.94 0,08 1,30 1,10 15,56

л-цимен 8,4 7.00 0,26 0,58 0.25 8,70

цис-Р-ощжн 8.4 следы следы 0,40 0.08 следа

?яра»с-Р-оиимен 0,21 0,08 4,91 0,09 следы

Цктронеллаль 0,86 2,8 0,31 8,20 3.82 1.21

Лннаяоол 2.38 0,85 1,95 5,49 2,15 0.13

Лииолиланетах 0,86 0,32 2.24 2,03 0,56 0,32

/¿■кариофиллен 0,56 0,38 1.33 1,06 0,57 0,05

Терпииен-4-ол 0,05 0,84 0,35 0,06 1,29 1,51

Сабинен гидрат 1,06 1,18 0,46 3,61 3.23 0,71

Нераль следы 0,11 16,00 0,08 10,00 0.16

Борнсод'а-тсртшсол 6,55 8,75 9,99 30,04 23,06 1,94

а^терпинолен 3,71 0,15 0.02 0,32 0,27 следы

а-терпинеол 6.55 - - - - ■ .

Гераииаль следы 0,11 23.70 0,18 13,82 0.34

Гераяил ацетат 0,07 0,07 11.73 0.09 12,39 следы

Нерол 0,01 Следы 3,35 0.06 1.58 0,31

Гераниол следы - 11.66 0,12 2.16 ............... -

Тимол 65,68 48,6 следы 0,03 3,74 54,80

Карвакрол 0.05 2.48 1,32 1,38 0,88 2,32

Таблице 3 — Антимикробная активность эфирных масел различных видов тнмьянов и монарды дудчатой в разведении

Шифр образца НАЗВАНИЕ ВИДА МЕСТО ПРОИЗРАСТАНИЯ ДАТА сбом. СТАДИЯ ВЕГЕТАЦИИ компоненты '«>ит>1 о МАСЛА ШТАММЫ 1ГСТ-МИКРООРГАНИ1МО&. МИК ыктГмлЧ

Ii Я 3 и i я fS u и < а as s г 5 1 1 Is я * 1 = 1 ^ г i £ 3 s ó с z is - s 1

полная мдержка частич задержка поста

3 ГЬ»я*в* тагкЬиШчтма Wilkl -Тимьян Маршалла Волгоградская обл, Ка.ччеаскнй район, ковыдьно-тмпчякоаая степь, супесчаные почвы 29 05 2005 Фаза цветения р-цимол (13,33%), гамма-терпииен U2.SK), тимол (43,5%) и др 1 8000 1 16000 1 8000 1 4000 1.4000 1 8000 1 2000

4 Thymus ktrgtscnm Mgr. crtucoia Ktok ei Show - Тинин а««мК рази Лимонная Окрестности г Волгограда. балка Оград*. по «оодеииым суглинистым степным ешмнам балки 25.06.2005 Фаза иаетеии« Гсраиияль. нералъ. гераниол, гершимкт. мероя i 2000 1.4000 1:4000 1 4000 ( 4000 1:4000 i 1000

5 Thymus titoru ms KJofc « Sheet -ТИЧИИ ммтски! Волгаршкш обл.. Иалласяаский район, сухие степи в окр оэ Ъьтш 23.06 2005 Diu цветения Тимод (65,7%). о-лииен, 1-«амфси, Я оиимен (1.4%). а-терлмнолеи (3.71%), линалоол (2^84). ».»-икнеол (1,694). 1-р-иммол, 1-борнеп» 1 8000 1 16000 1 8000 1 4000 1 4000 1 8000 1 4000

7 Thymus kirgtsomm Dub • Тимьам aaxcкм* Астраханская обл, Акттобинский р»»он, стеля • окр г Б Бегло, по (фомои нам М 06 2005 Фяза илетемм» Тимол (65%). состав (ерпеииоде* как у предыдущего вида 1 8000 1 1601» 1 40001 8000 J 4000 t 4000 1 4000 ( 2000

1 Thymus с а!с art us Klok.et Shost -Тимьян «гместнякоаыЯ Волгоградом обл.. Камышииский район, по мелом« обнажениям 11 06 2005 Фаза бутоммж и*« -начало цветения Гсраиияль (21,49%). иераль (»га6н). гераимм (10. *«%). геранмлацет (9.29%), нерол (4,7%), борнзд (Э,53%Х » ,8-шчнеол (¿49%). 1 8000 1 40001 8000 1 >000 1 8000 1 8000 1 4000

II ТЪуммзраНазктил H.Br -Тимыш Пкалк* Окрестности г. Волгоград». Кировский район, урочише Горная подана, по песчаной степи 15 07 2005 Фаза цветемия о-терлинеол+боривод (57.84%). лимонен (6.92%), 1.8-иинеол (5,74%). п-шимол (5.65%). мирски (4.43%) 1 2000 1 1000 1000 1 2000 1 2000 i inm

13 Thymus marschaiikmta WilkL -Гииьм Маршалла Волгоградская обл. Светлоярский район, пос f ^жволжекмй. по днищу степной балки среди рпиотрии 04.06 2005 (рта цветения р-цимоЛ (13.33%), гаммя-термииен (12.8%). тимол (>45%) и др 1 8000 1 16000 1 8000 i 4аю 1 8000 1 16000 1 4000

12 Morxtrdaßsm/osa l. • Монарда дудчатая Сырье выращено на опытном участке автора я г Волгограде 15 07.2005 Фаза цветения Тимол (не менее 70%) 1 16000 1.40001 8000 1 2000 ( 8000 1 16000 ( 4000

') МИК. мкгЫя • минимальная иигибирукм

концентрация в мк|/мл

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа гербарных материалов нижневолжских тимьянов (т.Маршалла - 77г. тагисИаШапи$, т.Палласа - П.раНаз1апш\ т.известняковый - ТЪ.сакагеш, т.казахский - ТЪМг^'когит, т.эльтонский - ТЪ.еиотсш, т.сталинградский - Тк.кк^огит \ar.creticola) были выделен ряд морфологических признаков, имеющих диагностическое значение для, идентификации сырья изучаемых таксонов.

2. Установлены особенности эколого-ценотической приуроченности и закономерности географического распространения 6 таксонов тимьянов на территории Нижнего Поволжья.

3. Вьивлено 82 ключевых участка и конкретных заросли, где тимьяны проявляют высокое обилие, составлены инвентаризационные ведомости, где приводятся следующие данные: географические координаты участков, общая площадь, проективное покрытие ресурсного вида и урожайность сырья на учетных площадках. Составлены картосхемы расположения ключевых местобитаний тимьянов с применением космических снимков и современных навигационных систем.

4. Определены биологический и эксплуатационный запасы сырья, объемы возможных ежегодных заготовок. Для тимьяна Маршалла площадь конкретных зарослей составила 1531,5 га, биологический запас - не менее 30 т, эксплуатационный запас - 18,6 т, объем возможной ежегодной заготовки 3,1 т; для тимьяна Палласа площадь ключевых участков составила 16421,0 га, биологический запас - не менее 35 т, эксплуатационный запас - 20,5 т, объем возможной ежегодной заготовки 3,9 т; для тимьяна известнякового площадь ключевых участков составила 7119 га, биологический запас - не менее 20 т, эксплуатационный запас - 12,5 т, объем возможной ежегодной заготовки - 2,1 т. Природно-ресурсная база этих трех видов позволяет ведение умеренных заготовок для нужд региона без ущерба для природных запасов. Предложен следующий режим заготовки -1 раз в 6 лет.

5. Для группы видов - тимьян эльтонский, т. казахский, т.сталинградский - установлены координаты и площади конкретных зарослей. В виду малочисленности популяций этих видов, низкой плотности запаса сырья, ведение заготовок не представляется целесообразным. В то же время именно для этих видов установлены высокие показатели качества сырья: эфиромасличность (до 4%) и содержание тимола в ЭМ (до 65%). Необходим контроль за состоянием природных популяций этих видов путем ежегодных мониторинговых исследований, а также изучение возможностей введения их в культуру.

6. Изучено содержание и компонентный состав ЭМ тимьянов. Наибольший выход ЭМ зарегистрирован для образцов т. эльтонского (4,19%±1,13) и т.казахского (1,89%±0,35). Стабильно высокий выход ЭМ отмечен для всех образцов т. Маршалла (1,59%±0,24) и т. известнякового (1,22%±0,23). Самое низкое содержание ЭМ получено для образцов т.Палласа (0,7%±0,09). Компонентный состав ЭМ был специфичен для каждого вида. Наибольшее содержание тимола в ЭМ было отмечено для сырья

т.эльтонского (65%), т.казахского (45%), т.Маршалла (54%), что соответствует требованиям, предъявляемым Государственной Фармакопеей СССР к сырью чабреца. ЭМ других видов могут быть рекомендованы для целей парфюмерно-косметической промышленности. 7. Установлено, что все образцы ЭМ, полученные из травы нижневолжских тимьянов обладают значительной бактериостатической и фунгистатической активностями в отношении изученных штаммов микроорганизмов в разведении 1:1 ООО - 1:16000.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кулакова Ю.Ю. Семенное размножение некоторых представителей p. Thymus L. в Волгоградской области // VI] региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области. «Биология и география». Тезисы докладов, г. Волгоград, 12-15 ноября 2002 г. - Волгоград: Перемена, 2003. - С. 57-59.

2. Кулакова Ю.Ю. О распространении и ресурсах Thymus kirgisorum Dub. в Приэльтонье // VII региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области. «Биология и география». Тезисы докладов, г. Волгоград, 12-15 ноября 2002 г. - Волгоград: Перемена, 2003. - С. 59-61.

3. Кулакова Ю.Ю. Об изучении тимьянников Арчединско-Донских песков Волгоградской области У/ III Международный симпозиум «Степи Северной Евразии». Эталонные степные ландшафты: проблемы охраны, экологической реставрации и использования. - Оренбург, 2003. - С.298-301.

4. Кулакова Ю.Ю. Лекарственные растения сухостепных комплексов Приэльтонья (Волгоградская область) // Охрана растительного и животного мира Поволжья и сопредельных территорий. Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 130-летию со дня рождения И.И.Спрыгина. 20-21 мая 2003 г. - Пенза, 2003. - С. 324-327.

5. Кулакова Ю.Ю. Опыт выращивания некоторых эфирномасличных растений в условиях аридного Юго-Востока // Ботанические исследования в Азиатской России. Мат-лы XI съезда Русского ботанического общества. Тезисы докладов Новосибирск-Барнаул 18-22 августа 2003 г. Т. 3. - Барнаул, 2003. - С. 197-198.

6. Кулакова Ю.Ю. О распространении и ресурсах тимьянов на территории Волгоградской области // Материалы VIII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге. 17-21 мая 2004 г. - Санкт-Петербург, 2004. - С.219-220.

7. Кулакова Ю.Ю. Тимьян Палласа // Онтогенетический атлас лекарственных растений. Йошкар-Ола, Том IV. - Йошкар-Ола, 2004. - С.53-56.

8. Дмитриев Л.Б., Кулакова Ю.Ю., Дмитриева В.Л. Исследование состава эфирных масел некоторых ценопопуляций рода Thymus L., произрастающих в Волгоградской области // Материалы 7 Международного симпозиума. Т.1. - Белгород: Политерра, 2006.-С. 197-201.

9. Кулакова Ю.Ю., Дмитриева В.Л. Об изучении эфирных масел тимьянов Волгоградской области // Материалы I (IX) Международной конференции молодых ботаников в Санкт-Петербурге. 21-26 мая 2006 г. - Санкт-Петербург, 2006. -С.254-255.

10. Кулакова Ю.Ю., Зайко Л.Н. Ресурсная характеристика тимьянов Волгоградской области // Материалы международной конференции посвященной 75-летию образования ВИЛАР. - М., 2006. - С. 160-166.

11. Кулакова Ю.Ю. Аптекарский огород // Волго-Ахтубинская пойма. Фотоальбом. -Волгоград, 2006. - С. 293-306.

12. Зайко Л.Н., Кулакова Ю.Ю., Жученко A.A. мл. Видовое разнообразие тимьянов и особенности их географического распространения по территории Нижнего Поволжья // Современные проблемы фитодизайна. Мат-лы Международной научно-практической конференции, г. Белгород, 28-31 мая 2007 г. - Белгород, 2007. - С.67.

13. Кулакова Ю.Ю., Дмитриева В.Л., Дмитриев Л.Б. Химический состав эфирных масел нижневолжских популяций видов р.Thymus L. II V Всероссийская конференция-школа «Химия и технология растительных веществ» Уфа, 8-12 июня 2008 г. - Уфа, 2008.-С. 180.

14. Кулакова Ю.Ю., Зайко Л.Н. Мониторинг ресурсов видов p.Thymus L. на территории Нижнего Поволжья. // Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века. Материалы всероссийский конференции (Петрозаводск, 22-27 сентября 2008 г.). Часть 3. - Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. -С.288-290.

15. Кулакова Ю.Ю., Зайко Л.Н., Дмитриев Л.Б., Дмитриева В.Л. Обзор рода Thymus L. на территории Нижнего Поволжья: экология, ресурсы, фитохимия сырья // Аграрная Россия. - 2009. - Xsl. - С.48-50.

В авторской редакции

Подписано в печать 26.04.11. Формат 60х84шб Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 146. Издательско-полиграфический комплекс ВГСХА «Нива» 400002, Волгоград, Университетский пр-т, 26

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кулакова, Юлиана Юрьевна

Введение.

Цели и задачи исследования. ^

Глава I. ИСТОРИКО-НАУЧНЫЙ АНАЛИЗ РОДА THYMUS L. КАК ОБЪЕКТА БОТАНИКО-РЕСУРСОВЕДЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Сведения о лекарственных свойства чабреца.

1.2. История таксономических исследований рода Thymus L.

1.3. Формирование ареалов и эколого-ценотическая характеристика нижневолжских тимьянов.

1.4. Изучение ресурсов тимьянов в Нижнем Поволжье.

1.5. Биохимические и хемотаксономические исследования рода

Thymus L.

1.5.1. Эфирные масла (ЭМ).

1.5.2. Влияние условий обитания на образование ЭМ.

1.5.3. Содержание ЭМ в связи с онтогенезом растений.

1.5.4. Биологическое значение ЭМ.

Глава II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЯ.

1 Глава III. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Сравнительно-морфологический.

3.2. Геоботанический и ресурсоведческий.

3.3. Биохимический.

3.4. Микробиологический.

ГЛАВА IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИДОВ РОДА THYMUS

L. И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.48,

4.1. Систематическое положение исследуемых таксонов.

4.2. Характеристика морфологических особенностей изучаемых видов.

4.3. Выявление диагностических признаков для идентификации растительного сырья. i 4.4. Эколого-ценотическая характеристика исследуемых видов.

4.5. Изучение ресурсов тимьянов с использованием элементов дешифровки космических снимков.

4.6. Результаты ресурсной оценки видов рода Thymus L. на территории

Нижнего Поволжья.

4.6.1. Характеристика ресурсов тимьяна Маршалла.

4.6.2. Характеристика ресурсов т. Палласа.

4.6.3. Характеристика ресурсов т. известнякового.

4.6.4. Характеристики ресурсов т. эльтонского, т.казахского, сталинградского.

4.7.Биохимическая характеристика сырья и оценка ЭМ.

4.7.1. ЭМ тимьяна Маршалла.

4.7.2. ЭМ тимьяна известнякового.

4.7.3. ЭМ тимьяна Палласа.

4.7.4. ЭМ тимьяна эльтонского.

4.7.5. ЭМ тимьяна казахского и тимьяна сталинградского.

4.8.Антимикробная активность ЭМ тимьянов.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Ботанико-ресурсоведческая характеристика рода Thymus L. на территории Нижнего Поволжья"

Изучение ресурсов лекарственных растений Волгоградской области является крайне актуальной задачей в ботаническом ресурсоведении степных регионов России. Располагаясь на границе степной и пустынной зон, регион обладает значительным потенциалом полезных лекарственных растений. Среди них особо следует отметить сборную группу эфироносов, представленных здесь высоким таксономическим разнообразием, и способных накапливать в своих органах значительное количество эфирных масел в условиях аридного климата Нижнего Поволжья. Одним из таких ценных и малоизученных объектов, по нашему мнению, являются тимьяны.

Thymus L. - сложный в систематическом отношении и чрезвычайно полиморфный род, объем которого неоднозначно трактуется современными исследователями (Гогина, 1990). Сходство внешнего облика между разными видами, существование межвидовых гибридов, внутрипопуляционный полиморфизм, высокая модификационная изменчивость признаков, нестабильность химического состава сырья — все это существенно осложняет работу фармацевтов, ресурсоведов, заготовителей.

В документе, регламентирующем качество лекарственного сырья (ГОСТ 21816-90), указан один вид - тимьян ползучий (Th.serpyllum L. s.l.), что позволяет заготавливать сырье из ряда других видов, которые были в свое время выделены из этого сборного таксона (Крылова, Капорова, 19926).

Традиционно наряду с сырьем тимьяна ползучего сборщики заготавливают траву Th.marschallianus Willd. и некоторых других видов. Это особенно характерно для заготовок в районах Северного Кавказа и Южной Сибири, где типичный т.ползучий по-видимому не встречается (Гогина, 1990).

Настоящее исследование посвящено изучению нижневолжских популяций тимьянов как перспективных источников эфирномасличного сырья. В нашем исследовании охвачена лишь небольшая, эволюционно молодая и обособленная группа тимьянов секции Camptodromi подсекции

Isolepides, распространившаяся по территории Нижнего Поволжья (Thymus calcareus Klok.et Shost., Th.kirgisorum Dub., Th.kirgisorum var. creticola Klok.et Shost., Th.eltonicus Klok.et Shost., Th.pallasianus H.Br.) в конце плиоцена, a также луговостепной вид тимьян Маршалла (Thymus marschallianus Willd.), относящийся к секции Marginati подсекции Verticillati и имеющий здесь южную границу распространения.

Работа построена на принципах комплексного изучения данной группы тимьянов и охватывает широкий спектр вопросов: историю таксономических исследований рода Thymus L., современную систематику и номенклатуру изучаемых таксонов, диагностику сырья по совокупности морфологических признаков, эколого-ценотическую и ресурсную характеристику тимьянов, оценку биологического и эксплуатационного запасов лекарственного сырья, содержание эфирных масел в траве, компонентный состав и антимикробную активность эфирных масел в отношении широкого спектра микроорганизмов.

Цель и задачи исследования

Основной целью нашего исследования является

- поиск и выделение на территории Нижнего Поволжья перспективных для фармации видов р.Thymus L., на основе проводимой комплексной оценки запасов сырья, изучение химического состава и антимикробной активности эфирных масел (ЭМ).

Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести историко-научный анализ имеющихся литературных сведений о тимьянах как объекте ботанико-ресурсоведческого исследования;

2. Дать краткую ботаническую и эколого-ценотическую характеристику нижневолжских видов р.Thymus L.;

3. Выявить диагностические признаки для идентификации видов в природе и лабораторной диагностики фармсырья;

4. Изучить характер распространения природных популяций тимьянов на территории Нижнего Поволжья;

5. Провести детальную оценку ресурсов Thymus marschallianus Willd., Th.calcareus Klok. et Shost., Th.pallasianus H.Br., Th.eltonicus Klok. et Schost., Th.kirgisorum Dub., Th. kirgisorum var.creticola Klok. et Shost. (выявить ключевые участки и конкретные заросли сырьевых видов, определить урожайность, биологический и эксплуатационные запасы сырья, объемы возможных заготовок), составить карты размещения зарослей;

6. Исследовать содержание и компонентный состав ЭМ тимьянов; изучить динамику сезонного накопления ЭМ;

7. Дать оценку антимикробной активности ЭМ видов рода Thymus L.

Объекты исследования — природные популяции и заросли всех дикорастущих видов p.Thymus L. на территории Нижнего Поволжья - Thymus marschallianus Willd., Th. calcareus Klok. et Shost., Th. pallasianus H.Br., Th. kirgisorum Dub., Th. kirgisorum var. creticola Klok. et Shost., Th eltonicus Klok. et Shost

Научная новизна и значимость полученных результатов. В настоящей работе впервые для Нижнего Поволжья проведена оценка природных ресурсов шести видов тимьянов; установлены точные географические координаты продуктивных зарослей и природных популяций, площади промысловых участков; проективное покрытие сырьевых растений в различных биотопах, урожайность сырья, биологический и эксплуатационный запасы, а также объемы возможных ежегодных заготовок.

Выявлены диагностические признаки, позволяющих идентифицировать сырье тимьянов в природе и в лабораторных условиях.

Проведены многолетние исследования (2004-2010 гг.) по изучению качественного и количественного- состава эфирных масел, полученных из сырья исследуемых видов: Thymus marschallianus, Th. calcareus, Th. • pallasianus, Th. kirgisorum, Th. kirgisorum var. creticóla, Th. eltonicus. Впервые приводятся данные по эфирному маслу Th. eltonicus, Th. kirgisorum, Th: kirgisorum var. creticola. В образцах эфирных масел идентифицировано более 50 компонентов.

Установлена высокая антимикробная активность ЭМ тимьянов в отношении широкого спектра микроорганизмов.

Практическая ценность работьи На основании проведенных исследований были выявлены природные биотопы с разными показателями обилия тимьянов. Закартированы ключевые местообитания и отдельные заросли, рекомендуемые к проведению заготовок. Определены сроки и объемы заготовок сырья по каждому виду.

Данные об эфирномасличности сырья и антимикробной активности ЭМ исследуемых видов могут быть использованы для нужд медицинской, парфюмерно-косметической и пищевой отраслей.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены, на VII Региональной конференции молодых исследователей

Волгоградской области (Волгоград, 2003), III Международном симпозиуме «Степи Северной Евразии: Эталонные степные ландшафты: проблемы охраны, экологической реставрации и использования» (Оренбург, 2003), Всероссийской научной конференции, посвященной 130-летию со дня рождения И.И.Спрыгина (Пенза, 2003), XI съезде Русского ботанического общества (Барнаул, 2003), VIII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 2004); I (IX) Международной конференции молодых ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 2006), международной научной конференции ВИЛАР (Москва, 2006), Всероссийской конференции - школы «Химия и технология растительных веществ» Уфа, 2008; Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века» Петрозаводск, 2008.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в т.ч. 1 — в рецензируемом ВАК издании.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 180 страницах, состоит из введения, 4 глав и выводов, иллюстрирована 17 рисунками, включает 15 таблиц, 5 приложений. Список литературы содержит 302 названия, из них 80 - на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Овощеводство", Кулакова, Юлиана Юрьевна

ВЫВОДЫ:

1. В результате анализа гербарных материалов нижневолжских тимьянов (т.Маршалла — Тк.тагзскаШапш, т.Палласа - Th.pallasia.nus, т.известняковый — Тк.са1сагеш, т.казахский — Th.kirgisorum, т.эльтонский

Тк.еЫотсш, т.сталинградский - 77г.Ыг§г$огит уаг.сгеИсо1а) были выделены морфологические признаки, имеющие диагностическое значение для идентификации сырья изучаемых таксонов.

2. Установлены особенности эколого-ценотической приуроченности и закономерности географического распространения 6 видов тимьянов на территории Нижнего Поволжья.

3. Выявлено 82 ключевых участка и конкретных заросли, где тимьяны проявляют высокое обилие, составлены инвентаризационные ведомости, где приводятся следующие данные: географические координаты участков, общая площадь, проективное покрытие ресурсного вида и урожайность сырья на учетных площадках. Составлены картосхемы расположения ключевых местобитаний тимьянов с применением космических снимков и современных навигационных систем.

4. Определены биологический и эксплуатационный запасы сырья, объемы возможных ежегодных заготовок. Для тимьяна Маршалла площадь конкретных зарослей составила 1531,5 га, биологический запас - не менее 30 т, эксплуатационный запас - 18,6 т, объем возможной ежегодной заготовки 3,1 т; для тимьяна Палласа площадь ключевых участков составила 16421,0 га, биологический запас — не менее 35 т, эксплуатационный запас - 20,5 т, объем возможной ежегодной заготовки 3,9 т; для тимьяна известнякового площадь ключевых участков составила 7119 га, биологический запас - не менее 20 т, эксплуатационный запас - 12,5 т, объем возможной ежегодной заготовки

- 2,1 т. Природно-ресурсная база этих трех видов позволяет ведение умеренных заготовок для нужд региона без ущерба для природных запасов. Предложен следующий режим заготовки - 1 раз в 6 лет.

5. Для группы видов - тимьян эльтонский, т.казахский, т.сталинградский - установлены координаты и площади конкретных зарослей, а также урожайность на учетных площадках. В виду малочисленности популяций этих видов, низкой плотности запаса сырья, ведение заготовок не представляется целесообразным. В то же время именно для этих видов установлены высокие показатели качества сырья: эфиромасличность (до 4%) и содержание тимола в ЭМ (до 65%). Необходим контроль за состоянием природных популяций этих видов путем ежегодных мониторинговых исследований, а также изучение возможностей введения их в культуру.

6. Изучено содержание и компонентный состав ЭМ тимьянов. Наибольший выход ЭМ зарегистрирован для образцов т.эльтонского (4,19%±1,13) и т.казахский (1,89%±0,35). Стабильно высокий выход ЭМ отмечен для всех образцов т.Маршалла (1,59%±0,24) и т.известнякового (1,22%±0,23): Самое низкое содержание ЭМ получено для образцов т.Палласа (0,7%±0,09). Компонентный состав ЭМ был специфичен для каждого вида. Наибольшее содержание тимола в ЭМ было отмечено для сырья т.эльтонский (65%), т.казахский (45%), т.Маршалла' (54%), что соответствует требованиям, предъявляемым Государственной. Фармакопеей СССР (XI изд.) к сырью чабреца. ЭМ других видов могут быть рекомендованы для целей парфюмерно-косметической промышленности.

7. Установлено, что все образцы ЭМ, полученные из травы нижневолжских тимьянов обладают значительной бактериостатической и фунгистатической активностями в отношении изученных штаммов микроорганизмов в разведении 1:1000 — 1:16000.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Кулакова, Юлиана Юрьевна, Москва

1. Абрамова Т.И. Растительность меловых обнажений степной части бассейна реки Дон в Ростовской и Волгоградской областях // Бот. журнал. 1973. - Т.58. - №4. - С. 562 - 570.

2. Абрамова Т.И. Распределение растительности меловых обнажений в связи с разными экологическими условиями // Вопросы экологии растений. Грозный, 1980. - С. 50-55.

3. Алексеева Л.И., Тетерюк Л.В. Фенольные соединения Thymus talijevii Klok. et Shost. // Химия растительного сырья. 2008. - Т.4. - С.65-68.

4. Антимикробные вещества высших растений / Дроботько В.Г., Айзенман Б.Е., Швайгер М.О., Зелепуха С.И., Мандрик Т.П. Киев: Изд-во Академии наук Украинской ССР, 1958. - 240 с.

5. Антимикробное действие эфирных масел мяты перечной, лаванды, полыни лимонной / Макарчук Н.М., Кривенко В.В., Акимов Ю.А., Смородинская В.Г., Марченко К.П. // Химическое взаимодействие растений. Киев: Наукова Думка, 1981. - С. 146-150.

6. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений СССР. М., 1983. — С. 55,312.

7. Атлас Волгоградской области. — М.: Главное управление геодезии и картографии при совете министров СССР, 1967. 32 с.

8. Атлас лекарственных растений России. М., 2006. - С.288-291.

9. Балковая E.H. Физиолого-биохимическая характеристика эфиромасличных растений. Днепропетровск, 1958. — 183 с.

10. Балковая E.H. Перспективы культуры эфирномасличных растений на Юго-Востоке Украины // Труды БИН РАН. 1959. - серия VI. - Вып. 7. -С. 91-96.

11. Балковая E.H., Позлевич П.А. Динамика эфирного масла в течение индивидуального развития' растений // Научные записки Днепропетровского гос.университета. — Днепропетровск, 1955. — Т. 54.- С.164-168.

12. Банаева Ю.А., Покровский Л.М., Ткачев A.B. Исследование химического состава эфирного масла представителей рода Thymus L., произрастающих на Алтае // Химия растительного сырья. 1999. — №3.1. С.41-48.

13. Банаева Ю.А., Гордеева Н.И., Гуськова И.Н. Биологические особенности Thymus serpyllum L. (.Lamiaceae) при интродукции в Новосибирскую область // Растительные ресурсы. 2006. - Т.42. - № 4. - С. 22-28.

14. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск, 1974. - 156 с.

15. Биологически активные вещества растительного происхождения: в 3-х т.- М., Наука, 2001. Т.1 (А-К). - С. 82-85, 239.

16. Биро П., Дреш Ж. Средиземноморье. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960.-T.I Западное Средиземноморье. - С.51-61.

17. Бондаренко A.C., Омельчук Т.Я., Скоробогатько Т.И. Антимикробная активность некоторых растений семейств лилейных, лютиковых, губоцветных и сложноцветных // Фитонциды. — Киев: Наукова Думка, 1967.-С. 85-88.

18. Бонуцкий Б.В., Николаевский В.В., Иванов И.К., Еременко А.Е., Синченко H.H., Тихомиров A.A. Некоторые стороны механизма действия ЭМ монарды на клетку // VII совещание по проблеме фитонцидов 16-18 октября 1979. Киев, 1979. - С. 26-27.

19. Бринк Н.П. Пряные растения. М.: Сельхозгиз, 1956. - 175 с.

20. Бубенчиков A.A., Трембаль Я.С., Васильченко Т.И. Морфологические диагностические признаки некоторых видов рода Thymus L. // Фармация.- 1983. №1. - Том XXXII. - С. 15-17.

21. Буданцев A.JL, Харитонова Н.П. Ресурсоведение лекарственных растений: Методическое пособие к производственной практике для студентов фармацевтического факультета. / Под ред. Г.П.Яковлева. — СПб.: Изд-во СПХФА, 2003. 86 с.

22. Васильев А.Е. Функциональная морфология секреторных клеток растений. JL, 1977.

23. Винская С.С. Структура железистых органов губоцветных // Известия Зап.Сиб. филиала АН СССР. 1949. - Т.З. - Вып.1. - С.59-79.

24. Виноградов Н:П., Голицын C.B. Сниженные альпы и тимьянники Среднерусской возвышенности // Ботан; журнал. 1954. - Т.39. - №3. — С. 423-430.

25. Виноградов Н.П., Голицын C.B. К истории флоры сниженных альп Среднерусской возвышенности // Материалы по истории флоры и растительности СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. - Вып.4. - С. 423-437. л

26. Вичканова С.А. К вопросу об изучении антимикробных свойств эфирных масел // Лекарственные растения. Т. 14. Фармакология и химиотерапия. М., Колос, 1971а. С.221-230.

27. Вичканова С.А., Кузнецова С.М. Противогрибковая активность эфирного масла из семян настурции большой // Фитонциды. Киев: Наука Думка, 1967. - С. 137-141.

28. Вичканова С.А., Рубинчик М.А. Антимикробная активность эфирных масел in vitro II Изучение и использование лекарственных растительных ресурсов. Баку, 1964. -С. 218-222.

29. Войткевич С.А. Эфирные масла для парфюмерии и ароматерапии. М.: Пищ. промыш., 2001. - 153 с.

30. Володина Н. Г. Флора меловых обнажений по р. Иловле. // Флора и экология растений Нижнего Поволжья. — Волгоград, 1974 С. 13-27.

31. Володина Н. Г. К флоре меловых обнажений Волгоградской области // Бюллетень МОИП. Отд. биол. 1978. - Т. 83. - Вып. 4. - С. 142-147.

32. Володина Н.Г. Флора меловых обнажений Волгоградской области // Флора степей и полупустынь. — Волгоград, 1982. — С. 34-46.

33. Воробьев A.B. Землеустройство и кадастровое деление Волгоградской области: Справочное издание. Волгоград: Станица-2, 2002. - 92 с.

34. Воронина* Е.П., Горбунов Ю.Н., Горбунова Е.О. Новые ароматические растения для Нечерноземья. М.: Наука, 2001. - С. 127-133.

35. Вюстенфельд Г., Гезелер Г. Производство наливок, настоек, ликеров. — М. Пищепромиздат, 1959. 414 с.

36. Высоцкий Г.Н. Ергеня. Культурно-фитологический очерк. // Труды Бюро по прикладной ботанике. 1915. - №8.

37. Гаель А.Г. Облесение бугристых песков засушливых областей. — М.: Географиздат, 1952. — 218 с.

38. Гаель А.Г. Пески Нижнего Дона // Труды по лесному опытному делу. -Вып.1У. -М.-Л.: Сельхозгиз, 1929. 193 с.

39. ГЖХ-МС метод анализа эфирных масел / Замуреенко В.А., Дмитриев Л.Б., Клюев H.A., Грандберг И.И. // Изв.ТСХА. 1985. - Вып.6. - С. 138-142.

40. Гинзбург. Упрощенный способ определения количества эфирного масла в эфироносах // Хим. фармацев. пром. 1932. — №8-9. - С. 326-328.

41. Гмелин Путешествие по России для исследования трех царств естества. 4.1, 1771, ч.2,1771, ч.З 1785. СПб., изд.Палласом.45