Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1.Эколого-географическая характеристика и биологические особенности Serratula coronata L. 6
1.2.Эколого-географическая характеристика и биологические особенности Serratula inermis Gilib. 14
1.3. Химический состав и применение Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib. 16
Глава 2. Объекты и методы исследований 22
2.1. Метеорологические условия за годы проведения исследований и характеристика опытного участка 22
2.2. Материал и методы исследований 30
Глава 3. Биология роста и развития Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib. при интродукции на Севере 36
3.1. Динамика роста 36
3.2. Сезонный ритм развития 47
3.3. Биология цветения 53
3.4. Семенная продуктивность 63
3.5. Биологические особенности семян 73
3.6. Урожайность надземной массы 86
Глава 4. Внутривидовая изменчивость Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib. при интродукции в среднетаежную подзону Республики Коми 95
4.1. Эндогенная изменчивость 95
4.2. Индивидуальная изменчивость 99
Глава 5. Онтогенез Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib. при выращивании в культуре в среднетаежной подзоне Республики Коми 107
Глава 6. Содержание фитоэкдистероидов в надземной массе растений Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib. при интродукции на Севере 136
Выводы 145
Практические рекомендации 147
Литература 148
- Химический состав и применение Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib.
- Сезонный ритм развития
- Индивидуальная изменчивость
- Содержание фитоэкдистероидов в надземной массе растений Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib. при интродукции на Севере
Химический состав и применение Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib.
Интерес к растениям рода серпуха как источнику биологически активных веществ возник давно. Известно, что настойку из надземной массы с. венценосной применяли в народной медицине для полоскания горла при ангине и воспалительных процессах различной этиологии, а также при нервных, сердечных и желудочных заболеваниях и желтухе (Верещагин и др., 1959; Котухов, 1960; Крылов, 1972; Махлаюк, 1991). Отвар использовали при грыже, для лечения опухолей (Телятьєв, 1985). Надземную массу с. неколючей применяли для приготовления детоксикационных ванн при укусах бешеных собак (Гринцевич, 1933). В вареном виде использовали как корм для дойных коров (Бисенбаев, 1965). Корни и надземную часть растения - как средство для окрашивания шерсти, льна, хлопка в желтый цвет, по протраве - в другие оттенки (Борисова, 1963; Растительные ресурсы..., 1993). Растения данного рода являются витаминосодержащими, медоносными и кормовыми в ранней фазе развития (Гейдеман и др., 1962; Новосельская, 1976; Ганиев, 1980; Ганиев, 1987; Ревина и др., 1986; Саад, 1993).
Фотохимическими исследованиями было установлено, что действующим началом этих лекарственных растений являются фитоэкдистероиды (Новосельская и др., 1981; Холодова, 1987;Харина, 1990; Экдистероиды растений..., 1993).
Из надземной части с. венценосной был выделен ряд фитоэкдистероидов (ФЭС): 20-гидроксиэкдизон, экдизон, витикостерон Е (Новосельская и др., 1981), полиподин В, интегристерон А, птеростерон, 20,22 - моноацетонид 20Е, 2,3,20,22 -диацетонид 20Е (Kholodova et al, 1985), 25S - инокостерон, макистерон А (Володин и др., 1998), аюгостерон С, макистерон С, дакрихайнанстерон (Алексеева, 1999; Володин, 1999). В надземной части растений также содержатся: апиин (Шре-тер, 1975), флавоноиды, дубильные вещества, антоцианы, кумарины, эфирное масло, сесквитерпеновые лактоны, каратиноиды (Дощинская и др., 1984), терпеноиды (Bohlmann et al., 1976), аскорбиновая кислота (Панкова, 1949; Дощинская и др., 1988; Степанюк, Харина, 1989), каучук (Ильин, 1953), метиловые эфиры линоле-вой, линоленовой, пальмитиновых кислот (Bohlmann, Czerson, 1976). В стеблях -следы алкалоидов (Баньковский и др., 1947). Цветки содержат (—) - инозит (Plou-vier, 1960). В подземных органах с. венценосной обнаружены: полиацетиленовые соединения, флавоноиды (Bohlmann et al., 1967).
С целью выяснения оптимальных сроков сбора лекарственного сырья с. венценосной рядом исследователей изучена динамика содержания ФЭС в процессе роста и развития растений. В местах естественного произрастания с. венценосной в Сибири большее количество 20-гидроксиэкдизона содержат равнинные ценопопу-ляции (Харина, 1990; Экдистероиды растений..., 1993). При выращивании растений в культуре происходит снижение накопления 20-гидроксиэкдизона по сравнению с природными популяциями (2,14 % - в природе, 1,86 % - в культуре) (Степанюк, Харина, 1989). В надземной массе особей с. венценосной первого года жизни содержание 20-гидроксиэкдизона составляет 0,33±0,06 %, второго - 0,83 %, третьего - 1,24±0,05 %. Максимальное накопление биологически активных веществ наблюдается у трехлетних особей в фазу вегетации. В эту же фазу отмечено и наибольшее содержание каротина - 2,7 мг % (Степанюк, Харина, 1989; Харина, 1990).
В фазу начала отрастания содержание 20-гидроксиэкдизона в листьях с. венценосной составляет 1,74 % (Осинская и др., 1992). В корневой системе накапливается до 0,2 % 20-гидроксиэкдизона (Володин, 1999).
В фазу бутонизации содержание ФЭС максимально в самом верхнем (молодом) метамере, при переходе к более старым оно снижается. Содержание 20-гидроксиэкдизона в листьях составляет 0,73 %, стеблях - 0,03 %, в цветочных корзинках - 0,3 %. В корневой системе большее количество ФЭС накапливается в более удаленных от каудекса участках корней (до 0,25 %).
В фазе цветения максимальное количество биологически активных веществ наблюдается в листьях верхних метамеров у побегов второго порядка (до 2,5 %). Высокое содержание в листьях центральных метамеров сохраняется до тех пор, пока не раскроются бутоны боковых побегов (Володин, 1999).
В фазе плодоношения максимальное количество ФЭС обнаруживается в семенах (0,9 %). Повышенное содержание 20-гидроксиэкдизона наблюдается также в листьях центральных метамеров, дающих ветвление (0,4 %) и участках корней, удаленных от каудекса (0,3-0,4 %) (Володин, 1999). В корнях накапливается до 0,09 % 20-гидроксиэкдизона (Экдистероиды растений..., 1993).
Исследования, проведенные in vitro показывают, что дедифференцированные клетки с. венценосной также способны к продуцированию ряда экдистероидов, типичных для целого растения (Саад и др., 1992; Anufrieva et al., 1995). Однако, содержание биологически активных веществ в каллусных культурах на порядок ниже, чем в интактных растениях и при продолжительном культивировании общее содержание экдистероидов в них снижается (Володин, 1999). Отмечено, что генотип растения, из органов которого были получены каллусные культуры, влияет на биосинтез экдистероидов гораздо сильнее, чем эпигенетические характеристики эксплантов. Поэтому перед получением клеточных культур необходимо проводить биохимический скрининг донорских растений и выбраковывать растения с низким содержанием фитоэкдистероидов (Ануфриева и др., 1995).
Надземная часть растений с. неколючей содержит каучук (Ильин, 1953), фи-тоэкдистероиды: 20-гидрокси-24-метилэкдизон, 5,20-дигидроксиэкдизон (полиподин В), 20-гидроксиэкдизон (Bathori et al., 1986; Фомовская и др., 1992); сесквитерпеноиды (Рыбалко и др., 1975; Растительные ресурсы..., 1993). Стебли и листья -20-гидроксиэкдизон (0,01-0,25 %) (Яцук, Сегаль, 1970; Kholodova, Mishunin, 1985). В соцветиях обнаружены флавоноиды, до 2 % 20-гидроксиэкдизона (Яцук, Сегаль, 1970; Глызин и др., 1972; Холодова, 1979). В цветках - флавоноиды: апигенин, лю-теолин; 20-гидрокиэкдизон (Яцук, Ляшенко, 1969). В корнях - 0,2-0,7 % 20-гидроксиэкдизона (Bathory, Szendrei, 1982). В условиях европейского северо-востока России содержание 20-гидроксиэкдизона в надземной массе растений в фазу вегетации составляет 0,29 % (Экдистероиды растений..., 1993).
ФЭС обладают разнообразным физиологическим действием (Koolman, 1990). У млекопитающих и человека ФЭС вызывают увеличение биосинтеза белка и гликогена в печени, сердце и мышцах (Сыров и др., 1975; Сыров, 1979; Абубакиров, 1981; Маликов и др., 1982; Маматханов и др., 1993; Тодоров и др., 2000), оказывают гепатопротекторное (Ташмухамедова и др., 1986; Ахрем, Ковганко, 1989; Ча-банный и др., 1994), гипогликемическое (Ахрем, Ковганко, 1989; Краснов и др., 1987; Плотников и др., 1998), иммуномодулирующее (Фомовская и др., 1992; Ази-зов и др., 1997) ранозаживляющее (Horchberg et al., 1991; Detmar et al., 1994) и антирадикальное действие (Степанюк, Харина, 1989; Максимов и др., 1990; Осинская и др., 1992; Шишкина и др., 1996), обладают антимикробной и антибиотической активностью (Степанов, 1973; Ширшова и др., 1999; Володин и др., 1999). На основе индивидуальных экдистероидов разработан и находит применение в медицинской практике тонизирующий препарат "Экдистен" (Куракина, Булаев, 1990; Ген-кина, 1993).
Премиксы, полученные из растительного сырья, содержащего ФЭС, оказывают стимулирующее действие на репродуктивную функцию крупного рогатого скота (Патент 2028806, Патент 2099963), позволяют существенно увеличить суточные привесы животных (Патент 2054267; Василенко, Рубцова, 1996; Василенко и др., 1999). Некоторые ФЭС в эксперименте на неполовозрелых крысах проявляют заметное эстрогенное действие (Сыров, Курмуков, 1975) и не оказывают андрогеиного (Сыров, Курмуков, 1976).
Малые концентрации ФЭС способствуют увеличению плодовитости насекомых и в ряде случаев повышают их жизнеспособность (Холодова, 1979; Боровикова, 2000). В случае использования высоких концентраций экзогенных ФЭС наблюдается развитие аномальных форм и гибель насекомых вследствие несбалансированного ускорения процессов образования кутикулы (Ахрем и др., 1973; Холодова, 1979). Биотесты по скармливанию ФЭС, то есть выращиванию личинок насекомых на экдистеронсодержащей диете, позволяют наблюдать за эффектом их действия и в дальнейшем оценить их влияние на выживаемость, изменения в процессах линьки, окуколивания и плодовитость (Slama, Lafont, 1995; Mondy et al., 1997; Дайнан, 1998). Влияние ФЭС на циклы развития паразитических организмов открывает возможность их применения в химиотерапии против паразитов человека и животных, особенно тех из них, которые имеют сложный цикл развития в макроорганизме (например, возбудитель малярии) (Ахрем и др., 1973).
Сезонный ритм развития
Основная цель большинства опытов по интродукции растений - определение возможностей приспособления растений к новым экологическим условиям и выявление способов такого приспособления. Наиболее наглядным и общим выражением сезонной ритмики служит последовательная смена отдельных фенологических фаз в зависимости от изменений погодных условий в течение вегетационного сезона. Изменение сроков и продолжительности прохождения фенофаз в направлении приспособления к новым условиям - один из показателей адаптации растений (Ав-рорин, 1965; Методика фенологических..., 1979; Методика..., 1984). Особый инте- , рее представляет изучение ритма развития видов одного рода в условиях интродукции, так как различия в сроках прохождения фенофаз обусловлены природой сравниваемых видов, проявляющихся в разной их реакции на одинаковые условия среды.
Растения с. венценосной и с. неколючей первого года жизни к концу вегетационного сезона формируют 1-2 вегетативных побега. Все растения находятся в фазе вегетации. Особей, перешедших к фазе бутонизации, не обнаруживается. Для появления всходов с. венценосной в условиях теплицы требуется 5-7, с. неколючей -8-10 дней. Число дней, необходимых для появления всходов с. венценосной при весенних и летних сроках сева в открытый грунт составляет 12-23, с. неколючей -14-25 дней. При посевах нестратифицированными семенами этот период увеличивается до 19-27 и 19-30 дней соответственно. При подзимнем посеве всходы с. венценосной и с. неколючей отмечаются в конце мая-начале июня, в зависимости от погодных условий вегетационного сезона. Семядольное состояние до появления первого настоящего листа у с. венценосной длится 14-17, у с. неколючей - 17-20 дней. Развитие растений серпухи от появления всходов до конца вегетационного сезона продолжается в течение 73-113 дней, в зависимости от сроков и способов посева.
В среднетаежной подзоне Республики Коми весеннее отрастание с. венценосной отмечается с конца мая (Мишуров, и др., 1995; Мишуров, и др., 1999). В условиях Москвы - в апреле (Интродукция..., 1979).
В 1999 г. начало отрастания растений с. венценосной зафиксировано 26-27 мая, что на 9-11 дней позже, чем в 1998 и 2000 гг. Конец мая- начало июня 1999 г. были самыми холодными за годы исследования. Среднемесячная температура воздуха была ниже нормы на 4-7. Начало вегетации с. неколючей в 1998 г. по сравнению ее. венценосной наступило на 4 дня позднее, в 1999-2000 гг. - в те же сроки (табл.4). Отмечено, что возраст особей с. венценосной и с. неколючей не оказывал существенного влияния на сроки начала отрастания, в то время как метеорологические условия сезона непосредственно влияли на начало вегетации растений.
Массовое отрастание обоих видов наблюдается в промежуток времени с 24 мая по 7 июня, в зависимости от года исследований (табл.4). Продолжительность периода от массового отрастания до массовой бутонизации у с. венценосной за годы изучения составляла 48-51, у с. неколючей - 49-52 дня.
Фаза начала цветения с. венценосной зафиксирована в наиболее ранние сроки в 2000 г. (15-18 июля). Разрыв между датами начала цветения у растений разных лет жизни составил 2-3 дня, самое ранее наступление фазы отмечено у особей третьего года. Наступление начала цветения у с. неколючей в 2000 г. наблюдалось на 5-10 дней раньше, чем в предыдущие годы.
Период бутонизация-цветение с. венценосной в зависимости от года исследований составляет от 6 до 16 дней (табл. 5). Более коротким он был в 1999 и 2000 гг., чему способствовала высокая среднесуточная температура и малое количество осадков. У с. неколючей данный период равен 5-Ю дней.
Начало плодоношения растений с. венценосной фиксируется с третьей декады июля по начало августа. Более ранее начало плодоношения за исследованные годы отмечалось в 2000 г., а позже всего - в 1999 г., разрыв в датах составил 10-12 дней. Период массовое отрастание- массовое плодоношение в зависимости от года равен 98-103 дням.
По сравнению с с. венценосной начало плодоношения с. неколючей начинается на 11-17 дней позднее, во второй- третьей декаде августа. Наиболее ранее наступление фенофазы зафиксировано в 1998 г. у растений второго года. Наиболее позднее - в 1999 г. у особей третьего года жизни. Массовое плодоношение отмечается во второй декаде сентября. Период от массового отрастания до плодоношения составляет в зависимости от метеоусловий вегетационного сезона 104-113 дней.
Обобщая вышеизложенное, можно сказать, что растения с. венценосной и с. неколючей характеризуются ранневесенним отрастанием, причем основную роль в этот период играют метеорологические условия. По срокам наступления фенологических фаз особи разных лет жизни существенно не отличаются. Отмечено, что по годам изучения период от массового отрастания до бутонизации у обоих видов серпухи относительно стабилен. Высокие среднесуточные температуры воздуха и недостаток осадков приводят к сокращению периода бутонизация-цветение. В годы с более высокой суммой положительных температур продолжительность вегетации увеличивается.
Индивидуальная изменчивость
Индивидуальная изменчивость понимается в основном как проявление гено-типической дифференциации особей в пределах популяций (Мамаев, 1973). При соотнесении полученных нами данных со шкалой уровней изменчивости, получили следующее распределение признаков (табл. 21).
Для растений серпухи венценосной:
Высота годичного побега. Данный признак в годы наблюдения варьировал незначительно. Очень низкий уровень изменчивости этого структурного признака отмечен для растений пятого года жизни в 1998 г. (6 %) и растений третьего, четвертого годов - в 1999 г. (5 и 4 % соответственно). В основном для высоты побега характерен низкий уровень изменчивости.
Диаметр стебля у основания. Коэффициент вариации признака изменялся по годам исследования от 12 до 34 %. Наименьшим показатель был у особей третьего года в 2000 г. - 12 %. Необходимо отметить, что по уровню изменчивости этот признак относится к среднему уровню.
Число листьев. Данный структурный признак варьирует в пределах 14-24 %. Наименьшее его значение зарагистрированно для растений третьего, наибольшее -растений второго года в 2000 г. В целом признак можно отнести к группе среднего уровня изменчивости.
Длина и ширина листа. По годам исследования отмечается стабильное варьирование признака в основном на среднем уровне, не зависимо от года жизни особей.
Длина метелки. Коэффициент вариации изменяется по годам изучения от 18 до 28 %. Наименьшим этот показатель был у растений третьего года жизни в 1999 и 2000 гг. - 20 и 18 % соответственно. В основном можно сказать, что для длины метелки характерен повышенный уровень изменчивости.
Число боковых осей соцветия. По годам исследования коэффициент вариации данного структурного признака меняется. В 1998 г. для растений четвертого, пятого годов он составлял соответственно 32 и 36 % - что соответствует высокому уровню. В 1999 г. - варьировал на повышенном и высоком уровнях. В 2000 г. ко эффициент вариации у растений второго года равнялся 24, третьего - 22 %. Таким образом, анализ данных позволяет заключить, что для числа боковых осей соцветия характерен в целом повышенный уровень изменчивости.
Число корзинок на побег. Признак по годам изучения изменялся в пределах 20-54 %. Наиболее высокий коэффициент вариации зарегистрирован в 1999 и 2000 гг. у растений второго года - 54 и 41 %, что соответствует очень высокому уровню изменчивости. Нужно сказать, признак число корзинок на побег в целом варьирует на очень высоком уровне.
Число корзинок I порядка. Данный показатель варьирует на повышенном и высоком уровнях. Отметим, что высокий коэффициент вариации по этому признаку также зарегистрирован у растений второго года жизни.
Число корзинок П порядка. Признак за все годы изучения варьировал на очень высоком уровне. Особенно это характерно для растений второго года, когда коэффициент вариации по данному признаку достигал 113 и 142 % и растений пятого года жизни в 1998 г. (151 %).
Далее переходим к рассмотрению распределения признаков по уровням изменчивости для растений серпухи неколючей (табл. 22).
Высота годичного побега. Необходимо отметить, что как и у с. венценосной данный признак по годам варьирует незначительно. Очень низкий уровень изменчивости признака зафиксирован в 2000 г. для растений третьего и четвертого годов. В основном признак варьирует на низком уровне.
Диаметр стебля у основания. Наиболее вариабелен этот признак у растений второго года жизни не зависимо от года исследований. Говоря в целом, признак диаметр стебля у основания имеет повышенный уровень изменчивости.
Число листьев. Коэффициент вариации этого структурного признака меняется по годам в пределах 15-29 %, причем он также имеет повышенные значения для особей второго года.
Длина и ширина листа. Как и у с. венценосной для этих признаков характерен в основном средний уровень изменчивости.
Длина метелки. Вновь скажем, что как и для особей с. венценосной данный признак можно отнести к варьирующему на повышенном уровне. Коэффициент вариации составляет 20-25 %.
Число боковых осей соцветия. Коэффициент вариации признака по годам изучения менялся незначительно (23-37 %). В основном можно отметить, что признаку присущ высокий уровень изменчивости.
Число корзинок на побег. Данный показатель по годам исследования изменялся в пределах 30-64 %. Наибольший коэффициент вариации по этому признаку зарегистрирован для растений второго года жизни, не зависимо от года изучения. Он составил в 1998 г. - 64, 1999 - 32 и в 2000 г. - 45 %. В общем можно сказать, что этот признак у растений с. неколючей варьирует на высоком уровне. Как отмечалось выше, аналогичная закономерность выявлена и для особей с. венценосной.
Число корзинок I порядка. Показатель по годам варьирует на повышенном, высоком и очень высоком уровнях. Но в целом отметим, что варьирование происходит на повышенном уровне.
Число корзинок П порядка. Коэффициент вариации по данному структурному признаку независимо от года жизни и лет изучения варьирует на очень высоком уровне. Особенно это характерно для особей второго года жизни по всем годам изучения.
Необходимо сказать, что для внутривидовой индивидуальной изменчивости с. венценосной по структурным признакам характерны низкий, средний, повышенный и высокий уровень изменчивости (табл. 23). Из десяти изученных морфологических признаков генеративного побега низкий уровень варьирования имел один признак, средний - три, повышенный - два. На высоком уровне варьировало три, очень высоком - один признак. Уровень изменчивости зависел от размерности признаков - счетные признаки, такие как число корзинок I, II порядка, число корзинок на побег характеризовались большей индивидуальной изменчивостью, чем линейные признаки, описывающие длину побега, листа. С возрастом растений показатели индивидуальной изменчивости по морфологическим признакам менялись. Признаки высота годичного побега, длина и ширина листа, число листьев варьировали в основном на среднем уровне, колеблясь в пределах 12-23 %. По числу корзинок I, II порядка наибольший уровень изменчивости приходится на второй год вегетации. Значения коэффициента вариации составляют соответственно 36 и 113% (1999 г.), 39 и 142% (2000 г.).
Изучение характера внутривидовой изменчивости с. неколючей показало, что морфологические признаки варьируют также на низком, среднем, повышенном, высоком и очень высоком уровнях. Однако распределение признаков по группам изменчивости выглядит несколько иначе (табл.24). На низком уровне варьирует один признак, на среднем - три. Повышенному уровню соответствуют три признака, высокому - два и очень высокому - один признак. В возрастном аспекте можно сказать, что для растений второго года жизни по сравнению с другими годами характерна высокая вариабельность признаков. Также как и для особей с. венценосной отмечается варьирование счетных признаков на уровень или несколько уровней выше, чем размерных. Данная закономерность отмечена рядом авторов и по другим видам растений (Флипченко, 1934; Мамаев, 1970; Мамаев, 1974; Зайцева, 1974; Махнев, 1975; Васфилова, 1975; Воробьева, 1984; Мишуров, 1984; Шалаева, 1998; Шелаева, 2000). Индивидуальная изменчивость структурных признаков генеративной сферы выше, чем вегетативной. Это же, как было сказано выше, относится и к с. венценосной.
Сравнивая характер индивидуальной изменчивости с. венценосной и с. неколючей нужно подчеркнуть, что для однотипных признаков характер варьирования сходен (табл. 23,24). Так, для обоих видов на низком уровне варьирует высота годичного побега, на среднем - длина и ширина листа. На повышенном уровне варьирует признак диаметр стебля у основания. Высокий уровень изменчивости отмечается для признаков: число боковых осей соцветия, число корзинок на побег. Очень высокий - для числа корзинок II порядка. Таким образом, по уровню изменчивости признаки отличает отсутствие четкой видоспецифичности и наличие при-знакоспецифичности. Наши данные по характеру изменчивости признаков согласуются с выводами С.А. Мамаева и Н.М. Чуйко (1975) изучавших эндогенную и внутривидовую изменчивость двух видов Rubus. Ими отмечено, что характер и особенности изменчивости Rubus arcticus и R. saxatilis почти аналогичны, и их признаки варьируют приблизительно на одинаковых уровнях изменчивости. Также однотипна картина перехода от одной формы изменчивости к другой.
Результаты анализа внутривидовой изменчивости с. венценосной и с. неколючей показали их высокую адаптивную приспособленность к условиям Севера. В состав популяций видов входят особи, значительно варьирующие по изученным признакам, что дает реальную возможность для целенаправленного отбора форм по хозяйственно-ценным показателям и формирования устойчивых популяций в условиях культуры.
Содержание фитоэкдистероидов в надземной массе растений Serratula coronata L. и Serratula inermis Gilib. при интродукции на Севере
Основными фитоэкдистероидами (ФЭС) с. венценосной являются: 20-гидроксиэкдизон, 258-инокостерон, экдизон (Володин и др., 1998). Структурные формулы ФЭС приведены на рис. 41. Следует отметить, что ранее в Институте биологии Коми НЦ УрО РАН в работах ряда авторов было проведено изучение сезонной динамики накопления ФЭС в органах с. венценосной (Ануфриева и др., 1998; Володин, 1999; Чадин, 2001). Однако, результаты биохимических исследований растительных образцов не всегда имеют исходные данные по сезонам вегетации и возрасту растений.
Содержание ФЭС определено в 1998 и 2000 гг. у растений с. венценосной второго-шестого годов жизни. В 1998 г. проведены исследования динамики накопления и распределения ФЭС в надземных органах с. венценосной четвертого-шестого годов по фазам развития (начала бутонизации, массовой бутонизации, массового цветения, плодоношения). Определение содержания ФЭС в надземной массе растений с. неколючей второго и четвертого годов жизни проводили в 2000 г. Идентификацию компонентов ФЭС с. неколючей осуществляли по временам хро-матографического удерживания; времена удерживания трех основных компонентов практически совпадали со временами удерживания 20-гидроксиэкдизона, инокос-терона и экдизона в экдистероидных фракциях, выделенных из листьев с. венценосной.
Максимальное содержание ФЭС в надземных органах с. венценосной отмечено в фазе бутонизации. В период от начала до массовой бутонизации в листьях наблюдается максимальное накопление ФЭС, к фазе плодоношения оно постепенно снижается. Массовая доля ФЭС в цветочных корзинках максимальна в фазу массовой бутонизации, затем снижаясь к фазе цветения, вновь возрастает к фазе плодоношения (рис. 42). Содержание ФЭС в стеблях наибольшее в фазу массовой бутонизации (0,3 %), к фазе плодоношения этот показатель составляет 0,05 %. Итак, массовая доля ФЭС наибольшая в листьях, затем по убывающей, в корзинках и стеблях. К фазе плодоношения в листьях и стеблях она заметно снижается, тогда как в корзинках остается близким к максимальным значениям. Описанная закономерность характерна также и для растений пятого и шестого годов. Массовая доля ФЭС в листьях особей пятого года в фазу бутонизации составляет 1,8 %, шестого -2,2 %; к фазе плодоношения она снижается до 0,4 % у растений обоих годов жизни. В корзинках массовая доля ФЭС составляет к фазе плодоношения у четвертого года 0,7 %, пятого и шестого - 1,4 и 1,6 % соответственно.
В течение вегетационного сезона изучали динамику компонентного состава основных ФЭС с. венценосной: 20-гидроксиэкдизона (20Е), 258-инокостерона (In) и экдизона (Е). Выяснено, что в листьях с. венценосной присутствуют все три компонента, наибольшее их накопление наблюдается в фазу массовой бутонизации (рис. 43). Типичная хроматограмма представлена на рис. 44. Следует отметить, что соотношение между 20Е и In в листьях в течение вегетационного периода существенно не меняется и составляет 5:1. В цветочных корзинках содержатся 20Е и In. Наибольшее содержание компонентов наблюдается в фазы начала бутонизации и в плодоношение (рис. 45). Соотношение 20Е и In в процессе вегетации меняется: в фазе начала бутонизации оно равно 6:1, массовой бутонизации - 4:1, массового цветения - 5:1 и плодоношения соответственно 5,5:1. В среднем оно составляет, как и в случае листьев 5:1. Аналогичная закономерность обнаружена для растений пятого, шестого годов. В стеблях с. венценосной содержатся 20Е и In. Основным компонентом ФЭС является 20Е, In по сравнению с ним содержится в шесть раз меньше. Как уже указывалось выше, максимальное накопление ФЭС в стеблях наблюдается в фазу массовой бутонизации.
Исследование динамики структуры урожая и содержания ФЭС в процессе вегетации растений позволяет определить наиболее перспективные элементы биомассы. Наибольший выход ФЭС из надземной массы растений независимо от года жизни особей приходится на фазы начала бутонизации и массовой бутонизации, наиболее продуктивными из надземных органов по выходу ФЭС являются листья (табл. 26). Например, из 1 т сырья с. венценосной четвертого года жизни, заготовленного в фазу массовой бутонизации, теоретически можно получить 9680 г ФЭС, причем основная часть их будет извлечена из листьев (7820 г). Использование биомассы растений в фазу плодоношения делает ее малопригодной для получения ФЭС (ожидаемый выход составляет 1270 г). Следует отметить, что несмотря на относительно высокое содержание ФЭС в соцветиях растений в течение вегетации (0,3-1,6 %), выход ФЭС будет невелик, что связано с небольшой их массовой долей в структуре урожая (табл. 26).
Исследование возрастной динамики ФЭС в надземной массе растений с. венценосной второго-шестого годов жизни не выявило достоверного увеличения содержания. Массовая доля ФЭС у особей второго и третьего годов в фазу массовой бутонизации составляет 0,9 %, четвертого года - 1,0 %, шестого - 1,1 %. Как уже отмечалось ранее, растения второго года жизни являются молодыми генеративными, особи с. венценосной третьего-шестого годов жизни относятся к средневозрастным генеративным растениям. В этой связи можно сказать, что для растений, находящихся в генеративном периоде, в средневозрастном генеративном состоянии содержание ФЭС в надземной массе находится в интервале 0,9-1,1 %.
В фазу массовой бутонизации у особей с. неколючей второго года массовая доля ФЭС составляет 1,1 %. На четвертый год жизни данный показатель равен 1,9% , в том числе: 20Е - 1,6 %, In - 0,3 %, Е - 0,1 %. Соотношение 20Е/ІП составляет 5,6:1. Хроматограмма ФЭС с. неколючей представлена на рис. 46.
Анализ содержания ФЭС по органам растений с. венценосной показал, что наибольшее их количество приходится на период от начала до массовой бутонизации. В эти же фазы развития наблюдается наибольший выход ФЭС из надземной массы растений. Наиболее продуктивными по сбору ФЭС являются листья. Изучение динамики компонентного состава ФЭС в надземных органах растений по фазам развития показало, что основным компонентом является 20Е, которых составляет порядка 80-85 % от общего количества ФЭС. Соотношение 20Е/ІП в процессе вегетации меняется, но в среднем составляет 5:1. 20Е и In в большей или меньшей степени содержат все надземные органы с. венценосной, независимо от года жизни. В листьях также присутствует третий компонент - Е, массовая доля которого в зависимости от фазы развития и возраста особей составляет 7-10 % от общего количества ФЭС. В фазу массовой бутонизации в надземной массе растений с. неколючей обнаруживаются 20 Е, In, Е.
