Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Отбор видов и сортов рябины (Sorbus L. ), перспективных для выращивания в лечебно-профилактических и пищевых целях, на основе биохимического анализа ее плодов

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Кочегарова, Надежда Леонидовна

Введение.

1. Природно-климатические условия района исследования.

2. Задачи, методика и объекты исследования.

3. Биологически активные вещества в плодах различных видов и сортов рябины.

3.1. Краткая характеристика БАВ, содержащихся в плодах рябины.

3.2. Биологически активные вещества в плодах различных видов, сортов и форм рябины.

4. Связь между биологически активными веществами плодов рябины.

5. Связь между содержанием БАВ в плодах различных видов и сортов рябины и их плоидностью.

6. Накопление радионуклидов плодами рябины обыкновенной.

7. Влияние ионизирующих излучений на качества семян рябины обыкновенной.

8. Использование плодов рябины на экологически неблагоприятных территориях.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Отбор видов и сортов рябины (Sorbus L. ), перспективных для выращивания в лечебно-профилактических и пищевых целях, на основе биохимического анализа ее плодов"

Загрязнения окружающей среды, порожденные антропогенной деятельностью, возвращаются к человеку, как бумеранг, - угрозой повредить генетический аппарат. А с этими повреждениями связаны не только наследственные болезни, врожденные пороки и злокачественные опухоли, но и сердечно-сосудистые, нервные заболевания, преждевременное старение, сокращение продолжительности жизни и др.

Естественный процесс изменений в генетическом аппарате усиливается, умножается за счет загрязнений, вместе с ним растет и угроза повреждений. В природе, правда, существуют и противодействующие механизмы, один из них - антимутагенез. Естественные генетические изменения он держал в определенных рамках, но останется ли он действенным в новых экологических условиях?

В сложившейся экологической ситуации наиболее эффективен, видимо, компенсационный подход. Он основан на повышении устойчивости генетического аппарата к экстремальным воздействиям, увеличении надежности организма в целом, его способности приспосабливаться к новым экологическим условиям. На протяжении определенного исторического периода человечество будет сталкиваться с вредными веществами. Более того, даже если в обозримом будущем проблема охраны окружающей среды будет решена в глобальном масштабе, повсюду появятся о замкнутые технологические циклы, станут известны все вредные вещества - все же будет ограниченное локальное воздействие токсичных продуктов на здоровье и наследственность, хотя бы потому, что и на замкнутых циклах не исключены аварии с выходом в окружающую среду вредных выбросов, как это случилось, например, на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

Способностью снижать частоту мутаций и заболеваний обладают более 200 природных соединений. Среди них некоторые аминокислоты, витамины, ферменты, вещества с антиокислительными свойствами. Многие из этих веществ тормозят как природный мутагенез, так и вызванный действием ионизирующих излучений и химических веществ. В качестве примера можно назвать витамин Е, обладающий универсальным антимутагенным действием.

Существуют вещества, которые в обычном состоянии не оказывают токсичного действия, но, попав в организм человека, приобретают эти свойства. Например, некоторые соединения азота, широко распространившиеся из-за интенсивного использования азотных удобрений, могут преобразовываться в организме в активные канцерогены и мутагены. . Активно и успешно противодействуют этому витамины С и Е, хлорогеновая кислота, некоторые фенольные соединения, дубильные вещества и др.

Особую группу образуют вещества, подавляющие активность так называемых свободных радикалов, которые повреждают генетический аппарат, стимулируют образование опухолей, развитие заболеваний. Их активность возрастает в результате воздействия на организм таких экстремальных факторов, как радиация, химические токсиканты, вирусная и бактериальная инфекция. Им противостоят антиоксиданты, сдерживающие в организме процессы, в ходе которых и образуются свободные радикалы. Роль ан-тиоксидантов в организме человека успешно играют витамины Е о и С, соединения селена и ряд других соединений. Антимутагенами служат также витамины А и К.

Тем, кто проживает на загрязненных радионуклидами территориях, нужно увеличивать в своем рационе долю продуктов, повышающих антиоксидантную защиту организма. Это прежде всего продукты, содержащие витамины А, С,Е, бета-каротин. К радиозащитным веществам и элементам отнесены также пектины, Р-активные вещества, клетчатка, кальций и калий. Они нейтрализуют вредные вещества, образующиеся при хроническом воздействии облучения, препятствуют накоплению в организме радионуклидов стронция и цезия, связывают в кишечнике и выводят радиоактивные вещества. По данным В.А.Мещеряковой (1993), у 91 % жителей Брянской области обнаружено недостаточное обеспечение организма АК, почти у 20 % - бета-каротином, у 10 % витамином Е. Повышена потребность населения загрязненных зон в витаминах В1, В2, В6, уменьшающих чувствительность организма к ионизирующему облучению.

Под воздействием радиации происходит снижение иммунитета, что провоцирует более длительное и тяжелое течение заболеваний, ранее легко переносимых. В большинстве районов, особенно в зоне радиоактивного загрязнения, наблюдается рост экологозависимых заболеваний зндокриной и мочеполовой системы, крови, органов пищеварения и дыхания. Отмечен значительный рост онкологических заболеваний, особенно у детей. Так, по данным РАМН, 44 % заболеваний раком щитовидной железы обусловлено последствиями радиоактивного загрязнения; 65 % российских детей, болеющих раком щитовидной железы, проживают на территории Брянской области. Реальная заболеваемость превысила официальный прогноз, данный на сессии АН СССР в сентябре 1989 г., в 60 раз. Научные исследования, проведенные в

Федеральном детском научно-практическом центре противорадиационной защиты Минздрава РФ, показали, что у большинства детей, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС, развивается симптомокомплекс, характеризующийся значительными изменениями приспособительных механизмов организма (синдром напряженной адаптации, дизадаптации, нервно-психической и соматической гиперчувствительности к малым дозам радиации). Жизнь людей в зонах экологического загрязнения протекаем на фоне выраженной социально-психологической напряженности, что также отрицательно сказывается на состоянии здоровья.

Одним из важнейших средств защиты организма от неблагоприятных факторов различной природы, позволяющих сохранить психофизиологическое и физическое здоровье и работоспособность человека, служат лекарственные средства. При острых радиационных поражениях наиболее эффективны синтетические радиопротекторы, а радиозащитные препараты природного происхождения рекомендуются преимущественно в случаях хронического воздействия ионизирующих излучений (что мы и наблюдаем на территории Брянской и ряда других областей России, а также Украины и Беларуси). Для последней группы радиопротекторов характерно усиление степени противорадиационной защиты с уменьшением мощности дозы излучения. Не имея ограничений по срокам применения, природные радиопротекторы повышают общую радиорезистентность организма к радиационному воздействию длительное время, особенно на фоне общего техногенного загрязнения. Наиболее перспективно изучение комбинированного действия различных радиопротекторов для усиления защитного действия и создания лечебно-профилактических рецептур.

Дикоплодные растения могут помочь человеку в борьбе за здоровье, ибо их плоды содержат много полезных веществ. В частности, плоды рябины содержат целый комплекс необходимейших организму человека БАВ, особенно много в них витаминов. Обеспечение населения высоковитаминными продуктами питания составляет существенное звено профилактики и лечения целого ряда заболеваний, спровоцированных или обостренных радиацией. В связи с этим значение плодов рябины трудно переоценить. По содержанию ценных веществ они превосходят плоды многих видов и сортов растений.

Данные по содержанию БАВ в плодах рябины имеют значение для селекции рябины на повышенное содержание тех или иных ценных веществ, а также при использовании плодов рябины для лечебных целей и профилактики заболеваний.

Итак, рябина обладает уникальным спектром целебных свойств, поэтому ее стоит выращивать как лекарственное растение. Тем более, что в садоводстве наметилось новое направление. Оно ставит своей задачей введение в сад плодовых и ягодных культур, плоды которых защитили бы (а при необходимости - лечили) от различных заболеваний. Стала осуществляться высказанная когда-то И.В.Мичуриным мысль о необходимости выведения лечебных плодов. Однако развитие лечебного садоводства проходит далеко не теми темпами, которых оно заслуживает по своему значению. Одна из причин этого кроется в недостаточном знакомстве садоводов, селекционеров, врачей и биохимиков с содержанием БАВ в плодах различных растений. С увеличением знаний о полезных свойствах растений меняется отношение к ним. Хочется верить, что так случится и с рябиной.

Известно, что профилактика заболеваний - основная задача медицины. В арсенале способов профилактики заболеваний важное место принадлежит правильному питанию, полностью обеспечивающему потребность организма в БАБ, т.е. витаминах, микро- и макроэлементах, а также веществах, предупреждающих или уменьшающих отрицательное влияние радиоактивных элементов и ядовитых соединений, поступающих в организм человека. В Германии добавки из лекарственных растений введены в 232 пищевых продукта, а в Брянской области, где население нуждается в оздоровлении, таких продуктов пока крайне мало. Растительные препараты, завозимые из-за рубежа, дороги, поэтому в сложной социально-экономической ситуации не доступны большей части населения.

Сейчас плоды рябины служат предметом тщательного изучения биохимиками, т.е. интерес к рябине, природной кладовой биологически активных и лечебных веществ, в последнее время возрос. Отметим, что несмотря на большое видовое разнообразие рода ЗогЬиэ, для практических целей используется весьма ограниченное число видов, главным образом Б.аисираг1а, обладающая широким ареалом (в России на площади около 1 млн га она произрастает в количествах, дающих экономический эффект при эксплуатации).

В целом ряде работ приводятся данные о биохимическом составе плодов различных видов, сортов и форм рябины.

Подробную биохимическую характеристику 22 видов и 2 сортов р.обыкновенной, интродуцированных в Ставропольском ботаническом саду, дала М.А.Кольцова (1977, 1979, 1980, 1981).

И.П.Петрова (1982), И.П.Петрова и С.М.Соколова (1982) изучили состав плодов 17 видов, садовой формы и межродового гибрида рябины, произрастающих в коллекции ГБС.

И.И.Чекалинская и Т.В.Довнар (1976) приводят биохимическую характеристику 9 видов и 8 сортов рябины, интродуцированных в Минске. В Беларуси же провели исследования плодов ю рябины Г, И Маргайлик (1961), Е.З. Бо боре ко и П«ЯПетровский (1974), а также А.А.Чаховский и дрЛПерспективные плодово-ягодные растения Белоруссии, 1986).

Биохимические исследования нескольких видов и сортов рябины, произрастающих на Украине, провели В.П.Петрова -(1986, 1987), С.И.Ивченко и др. (1967).

Г.В.Максимова (1977, 1979) изучала виды рябины, интро-дуцированные ботаническим садом Узбекистана.

Т.И.Заиконникова (1975) и М.И.Мелконян (1986) исследовали кавказские виды рябины, Э.Н.Новрузов (1988) - рябины в Азербайджане, П.Г.Сорокин (1947) - в Крыму, Н.В.Усенко (1953) - на Дальнем Востоке, Н.М.Александрова и П.Д.Бухарин - на Полярном Севере, В.И.Запрягаева (1964) - в Таджикистане, Н.И.Орлова (1959) - в Мурманской области, С.С.Шанин (1946) - в Красноярском крае.

Биохимический состав плодов S.aucuparia изучали: А.Я. Трибунская (1961, 1968), а также Л.И.Вигоров с сотр. (1972) на Среднем Урале; С.Т.Давыдов (1964, 1968, 1972) - на Южном Урале и в Зауралье; Г.К.Байков (1959) ~ в Башкирии; Н.Ф.Фед-чук и др. (1972) - в Волынской области; В.Ф.Буткус и др. (1965) - в Литве; М.Д.Данилов (1963, 1972) и П.Н.Федоров (1964, 1971, 1972) - в Среднем Поволжье; Е.Н.Кондратюк и др. (1969) - на Украине. Данные по составу плодов S.aucuparia приведены также в работах О.Г.Каппера (1928), Т.Т.Трофимова (1964), Л.О.Шнайдмана (1970, 1971), С.А.Деревенько и др. (1980) и ряде других работ.

В.Гомилевский (1887), а позднее Б.М.Махмет (1959) сосредоточили свое внимание на S.torminalis. К.П.Попов (1958) изучал различные виды рябины, но в основном S.domeetica, в Крыму. Н.В.Колесов (1938) - S.sambucifolia на Камчатке.

Подробные исследования плодов рябины сорта 'Невежино-кая' проводил Е.М.Петров (1936, 1937, 1940, 1946, 1947,

1949, 1950, 1956, 1957) во Владимирской области, а Д.С.Буяновский (1943) определил содержание АК в ее плодах.

БАВ в плодах рябины исследовали К.В.Станкевич и др. (1968). Л.И.Вигоров (1964) изучал биохимический состав плодовых и ягодных растений, в том числе и рябины, на Среднем Урале. Состав дикорастущих плодовых определяли также Н.В.Сабуров и В.С.Грживо (1931). Н.В.Павлов (1947) исследовал плоды рябины как растительное сырье в Казахстане.

В.И.Базарова, Т.Я.Соловьева и Г.В.Фролова (1968) изучали содержание АК и незаменимых аминокислот, а В.В.Арасимович (1948, 1962) - пектиновые вещества в плодах дикорастущих растений, в том числе и рябины; Е.В.Сапожникова (1963) - пектиновые вещества и их превращения при созревании и переработке плодов; Е.М.Степанова (1959, 1961) - витаминность плодов рябины; З.В. Коробкина (1969) - витамины и минеральные вещества в плодах некоторых видов рябины; Ю.И.Сильянова(1957, 1961, 1962) - содержание АК в плодах культурных сортов рябины; П.Н.Федоров (1964, 1971,1972) - АК, сорбит, каротин, витамины и другие БАВ в различных формах р.обыкновенной; Л.И. Вигоров с соавт. (1972) - амигдалин, витамин К и иод; М.Н. Запрометнов (1959, 1964) - биохимию катехинов и витамина Р; А.А.Колесник и Л.Г.Елизарова (1972) - динамику каротиноидов в плодах культурных сортов рябины. Ю.Розенблюм и Л.Левина (1948) изучили химический состав веществ, выделенных из плодов рябины, с точки зрения их целебных свойств. К.К.Гутманис (1961) изучил содержание и динамику АК и рибофлавина в плодах р.обыкновенной. Е.А.Дороганевская (1964) исследовала географическую изменчивость и химизм р.обыкновенной. f л/

A.A.Кулик и Е.П.Франчук (1934) дали химико-технологическую оценку плодов мичуринских сортов рябины. М.А.Курьянов (1967, 1968, 1972, 1986) изучил плоды различных видов и сортов рябины с производственно-биологической точки зрения; Ф.В.Церевитинов (1946, 1949) - БАВ в плодах рябины и продуктах их переработки; А.А.Шмук и А.Замыслов (1945, 1951) -плоды рябины как сырье для получения каротина и каротиновых препаратов.

Для удобства анализа и обобщения литературные данные о содержании БАВ в плодах различных видов и сортов рябины сведены нами в таблицы приложений, отдельно по каждому веществу или элементу.

Работы, дающей представление о роде Sorbus в целом, с точки зрения биохимического состава плодов, нет. Мы постарались дать возможно полную характеристику плодов представителей рода Sorbus в предлагаемой работе, основываясь на обобщении литературных данных и результатах собственных исследований .

АКТУАЛЬНОСТЬ. У людей, проживающих на загрязненных радионуклидами территориях, снижена общая иммунобиологическая резистентность организма и развивается астенический системо-комплекс, т.е. снижен функциональный тонус организма. Особенно выражено это у детей. Наиболее эффективными корректорами гомеостаза служат растения с адаптогенными, иммуноукрепляю-щими, радиопротекторными и тонизирующими свойствами. Во всем мире сейчас ведется поиск растений-протекторов, позволяющих снизить отрицательные техногенные воздействия на здоровье человека. Возврат к этим источникам БАВ оправдан в связи с возникновением масштабных экологических проблем, затрагивающих большие контингенты населения. Препараты типа адаптогенов и корректоров, предназначенные для столь широкого применения, должны быть близки по своей сути к пищевым добавкам, именно поэтому биогенные препараты более предпочтительны для указанных целей, чем синтетические вещества. Актуальность биохимических исследований плодов растений рода БогЪиз объясняется их практической ценностью для витаминной и пищевой промышленности, широкой распространенностью некоторых видов и сортов, а также недостаточной изученностью и отсутствием комплексной оценки. Во всем мире ведется поиск растений-протекторов, позволяющих снизить отрицательные техногенные воздействия на здоровье человека.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые проведена селекционно-генетическая ревизия видов рода ЗогЬие Ь. и дана комплексная биохимическая характеристика его представителей, обоснована ценность целого ряда видов, сортов и форм рябины для человека, особенно в сложной экологической ситуации, даны границы изменчивости биохимических признаков,по средним для видов значениям признаков разработаны шкалы ценности плодов рябины, отобраны формы Б.аисираг1а, перспективные для последующей селекционной работы, подобран ассортимент растений для плантаций целевого назначения, с которых можно будет получать плоды, используемые в качестве сырья в разных отраслях народного хозяйства.Впервые выявлена связь между различными признаками плодов, а также зависимость количества БАВ в плодах от некоторых условий произрастания растений. Кроме того, изучено накопление радионуклидов в плодах р.обыкновенной в зависимости от плотности загрязнения почв, на которых она произрастает. Исследованы некоторые качества семян в доаварий-ный и послеаварийный периоды.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Препараты с адаптогенными и

1Н тонизирующими свойствами должны применяться в самых различных лекарственных формах, композиционных сочетаниях и в виде пищевых добавок, удобных для использования в условиях естественной жизни и быта людей. Такие препараты могут иметь большой сбыт в России, поскольку проблемы оздоровления населения в зоне Чернобыльской и других экологических катастроф, как и в целом в стране, огромны по своим масштабам. Предложенные шкалы оценки видов, сортов и форм по биохимическим показателям позволят создавать рябиновые плантации целевого назначения с преобладанием в плодах необходимых человеку БАВ

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА состоит в разработке программы, выборе и разработке методики работы, сборе экспериментальных данных, математической их обработке, анализе полученных результатов и литературных данных, разработке рекомендаций по использованию плодов рябины в различных отраслях народного хозяйства.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ система оценки видов, сортов и форм рябины в экологически неблагоприятных регионах с точки зрения использования их плодов в витаминной и пищевой промышленности с помощью разработанных по результатам исследований шкал, а также обоснование использования рябины в селекции .