Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1 Медицинское значение наперстянки шерстистой 8
1.2 Ботаническое описание, биологические особенности и химический состав Digitalis lanata Ehrh . 11
1.3 Агротехника возделывания наперстянки шерстистой .17
1.4 Направления и результаты селекции Digitalis lanata Ehrh .23
ГЛАВА 2. Материал, методика и условия проведения исследования
2.1 Характеристика почвенных условий опытного севооборота .30
2.2 Агроклиматические условия проведения опытов 31
2.3 Объекты, материалы и методика проведения исследований 36
ГЛАВА 3. Создание и исследование селекционного материала Digitalis Lanata Ehrh .
3.1 Биологические особенности цветения и плодоношения наперстянки шерстистой .42
3.1.1 Особенности строения репродуктивных органов Digitalis lanata Ehrh 43
3.1.2 Влияние сроков и условий хранения на качество пыльцы 46
3.1.3 Продуктивность качество семян при разных способах опыления 49
3.1.4 Влияние сроков уборки на продуктивность и посевные качества семян .52
3.1.5 Заключение по результатам исследования биологических
особенностей цветения и плодоношения наперстянки шерстистой 55
3.2 Оценка исходного материала для селекции наперстянки шерстистой .56
3.2.1 Изучение сезонного роста и развития Digitalis lanata Ehrh 56
3.2.2 Фенотипическая изменчивость количественных признаков 59
3.2.3 Корреляция морфологических и хозяйственных признаков 62
3.2.4 Заключение по результатам оценки исходного материала .65
3.3 Создание и изучение селекционного материала наперстянки шерстистой..66
3.3.1 Индивидуальный отбор биотипов в исходном материале 67
3.3.1.1 Индивидуальный отбор по морфотипу 68
3.3.1.2 Индивидуальный отбор по содержанию действующих веществ 75
3.3.2 Создание самоопыленных потомств индивидуальных биотипов .76
3.3.2.1 Биометрические и хозяйственные показатели самоопыленных потомств.78
3.3.2.2 Состав селекционного материала по признакам продуктивности 81
3.3.2.3 Оценка однородности и отличимости селекционного материала
3.3.3 Признаки проявления депрессии роста и развития в результате многократного самоопыления 88
3.3.4 Заключение по результатам исследования селекционного материала 90
3.4 Оценка перспективных селекционных образцов наперстянки шерстистой91
3.4.1 Характеристика перспективных селекционных образцов .91
3.4.2 Фенологические показатели селекционных образцов .92
3.4.3 Устойчивость к действию внешних неблагоприятных факторов 94
3.4.4 Заключение по результатам оценки перспективных селекционных образцов 97
3.5 Схема селекционной работы по наперстянке шерстистой .98
ГЛАВА 4. Практические результаты селекции
4.1 Новый сорт наперстянки шерстистой «Ритм» .102
4.2 Прогнозируемая экономическая эффективность возделывания нового сорта наперстянки шерстистой .105
Выводы .107
Рекомендации .109
Список литературы
- Ботаническое описание, биологические особенности и химический состав Digitalis lanata Ehrh
- Агроклиматические условия проведения опытов
- Влияние сроков и условий хранения на качество пыльцы
- Оценка однородности и отличимости селекционного материала
Введение к работе
Актуальность исследований. Среди средств, применяемых при лечении
сердечно-сосудистых заболеваний, препараты растительного происхождения
составляют около 80%. В последние годы заболевания сердечно-сосудистой
системы получают все большее распространение, с чем связано расширение
производства лекарственных препаратов для кардиотерапии на основе
сердечных гликозидов. Комплекс сердечных гликозидов, выделяемый из
растительного сырья наперстянки шерстистой, является одним из средств
кардиотонического действия. Наперстянка шерстистая (Digitalis lanata Ehrh.)
привлекла внимание фармакологов в связи с наличием индивидуальных
сердечных гликозидов – ланатозида С и дигоксина, обладающих меньшим
кумулятивным эффектом в организме, по сравнению с гликозидами
наперстянки пурпурной, которая и в настоящее время продолжает
использоваться для производства препаратов: Дигоксин, Ацетилдигитоксин.
На основе гликозидов наперстянки шерстистой в ВИЛАРе разработаны
препараты кардиотонического действия: Целанид, Лантозид, Абицин
(Вичканова, 2009). До 1991 года наперстянка возделывалась в лесостепной
зоне Украины. Рядом исследователей было показано, что наперстянку
шерстистую возможно возделывать в условиях Нечерноземной зоны РФ
(Семенихин, 1976). Поэтому встал вопрос о создании и внедрении новых
сортов, адаптированных к условиям Центральной Нечерноземной Зоны РФ,
что позволит обеспечить фармацевтическую промышленность
отечественным лекарственным сырьем для осуществления
импортозамещающего производства фитопрепаратов кардиотонического действия.
Цель работы. Создание нового селекционного материала и сортов наперстянки шерстистой, со стабильной урожайностью сырья и семян, высоким содержанием действующих веществ и комплексной устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды в условиях НЗ РФ.
Задачи исследований.
1.Изучение биологических особенностей цветения и плодоношения
наперстянки шерстистой в условиях контролируемого опыления.
2.Выявление фенотипической изменчивости и корреляции количественных
признаков в исходном материале.
3.Комплексное изучение и оценка биотипического состава исходного
материала для отбора биотипов наперстянки с высокими показателями
урожайности сырья и содержания действующих веществ.
4.Создание нового селекционного материала – самоопыленных потомств
продуктивных биотипов.
5.Оценка селекционного материала и отбор перспективных образцов для
создания нового сорта наперстянки шерстистой.
Научная новизна исследований.
В условиях контролируемого опыления определен процент
завязываемости семян при принудительном самоопылении наперстянки шерстистой и проведена оценка посевных качеств изолированных семян. Предложены приемы получения изолированных семян наперстянки шерстистой и использования их в селекционной работе.
Впервые методом многократного систематического индивидуального отбора, на основе самоопыленных потомств, создан новый сорт наперстянки шерстистой «Ритм», характеризующийся стабильной урожайностью сырья на уровне 14-17 ц/га при устойчивом содержании ланатозида 0,42-0,45%. Научная новизна подтверждена патентом на селекционное достижение (№5739 от 13.01.2011) и авторским свидетельством (№ 54053).
Практическая значимость.
В результате многолетней работы получены селекционные образцы наперстянки шерстистой, имеющие четкий комплекс отличительных признаков по морфотипу, с содержанием ланатозида от 0,4 % до 0,6 %. Предложены методические приемы отбора, оценки и создания селекционного материала наперстянки шерстистой. Разработанная селекционная схема
использована автором при создании сортов других культур (душицы
обыкновенной, эхинацеи пурпурной) и при сохранении коллекции генофонда сортов Digitalis lanata Ehrh.
На основе результатов исследований разработаны методические
рекомендации по апробации сортовых посевов лекарственных и ароматических культур.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей, из них 3 – в изданиях, рецензируемых ВАК, получен 1 патент и 1 авторское свидетельство.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены
на X Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и
перспективы их использования», Москва, 2013 г. и 5 научных конференциях:
Научно-практической конференции «Научное обеспечение устойчивого
ведения сельскохозяйственного производства в современных условиях» (к
90-летию ТНИИСХ), Казань, 2010 г.; Всероссийской научно-практической
конференции «От растения к препарату: традиции и современность» (к 95-
летию со дня рождения проф. А.И. Шретера), Москва, 2014 г.; II
Международной научно-практической конференции «Современная биология:
актуальные вопросы», Санкт-Петербург, 2014 г.; Научно-практической
конференции «Аптекарские огороды–вчера, сегодня», Москва, 2014 г.;
Международной научно-практической конференции «Пути повышения
конкурентоспособности отечественных сортов, семян, посадочного
материала и технологий в условиях мирового рынка», Ялта, 2015 г.. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций, списка литературы (178 источников, в том числе 25 на иностранных языках) и приложения. Работа изложена на 141 страницах, включает 23 рисунка, 28 таблиц, 14 страниц Приложения.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Приемы получения изолированных семян наперстянки шерстистой в условиях контролируемого опыления.
-
Методика и результаты оценки исходного материала наперстянки шерстистой.
-
Методика создания, результаты отбора и оценки селекционного материала наперстянки шерстистой.
4. Характеристика и экономическая эффективность возделывания нового
сорта Ритм наперстянки шерстистой.
Ботаническое описание, биологические особенности и химический состав Digitalis lanata Ehrh
Наперстянка шерстистая Digitalis lanata Ehrh. (семейство Scrophulariaceae) – многолетнее травянистое растение высотой 30-80 см, в культуре достигает 100-150 см и возделывается как двулетнее растение (рисунок 1). Корневая система короткостержневого типа. Стебли прямостоячие, красновато-фиолетовые, в нижней части голые, в верхней – густо опушенные, иногда ветвящиеся, равномерно облиственные. Прикорневые и нижние стеблевые листья 16–12 см длиной продолговато-ланцетные, с заметной главной жилкой и 3–4 боковыми жилками, цельнокрайные, реже – волнистые или зубчатые по краю. Верхние стеблевые листья ланцетные, сидячие, длиной 6–12 см, уменьшающиеся к концу побега и переходящие в прицветники. Соцветие - пирамидальная кисть. Цветки на железисто-опушенных цветоножках 20–30 мм длиной, с прицветниками. Венчик буро-желтый с лиловыми жилками, шаровидно-вздутый, двугубый. Плод – конусовидная, притуплённая двугнездная, коробочка 8–12 мм длиной, покрытая железистыми волосками. Семена мелкие, желтые или коричневые, неправильно четырехгранно- или шестигранно-призматические, слегка согнутые, 1,1–1,8 мм длиной, с мелкоячеистой поверхностью. Масса 1000 семян 0,3–0,5 г [79,111].
Жизненная форма растений (син. – габитус, биоморфа) наперстянки по совокупности всех признаков вегетативных органов по классификации Раункиера, уточненной А. П. Шенниковым, определяется как полурозеточный гемикриптофит [150]. У этой группы растений на неблагоприятный период года надземные части растения отмирают почти до основания, и конусы нарастания находятся на уровне поверхности почвы, некоторые нижние листья зимуют на неотмершей части стебля, зимующие почки находятся между листьями, прикрыты оставшимися листьями розетки, подстилкой, а зимой – снегом, вследствие этого гемикриптофиты хорошо переносят очень суровые зимы (Приложение А).
Наперстянка шерстистая: растение 1 года (1), 2 года (2) Эта жизненная форма типична для умеренных широт. По эколого-морфологической классификации И.Г.Серебрякова наперстянка шерстистая относится к стержнекорневым многолетним травянистым монокарпикам [116]. Растения этой группы в природе в форме розетки живут до 2–5 лет, после чего зацветают и отмирают, но в культуре ведут себя как двулетники: в первый год проходят вегетативную розеточную фазу, на второй год цветут (наперстянка шерстистая и пурпурная, тмин). Например, фаза розетки на протяжении 2-3 лет наблюдается у наперстянки ржавой (D. ferruginea) в условиях МО, а наперстянка сибирская (D. sibirica) развивается как поликарпик и цветет ежегодно. По классификации Т.А. Работнова, у монокарпиков выделяются все возрастные состояния жизненного цикла вплоть до генеративного периода, который не подразделяется [101,108]. Возрастные состояния (син. – физиологический возраст, биологический возраст) наперстянки шерстистой, по совокупности возрастных признаков, характеризующих ступень онтогенетического развития особи, имеют некоторые особенности (Приложение Б). В начале рассадного периода растения безрозеточные, лишь после образования 5–10 листьев, стебель приникает к поверхности почвы, формируются придаточные корни и надземная розетка; в первый год жизни образуется короткий утолщенный стебель и приземная розетка листьев; после перезимовки характерен сильный (взрывной) рост осевых органов (цветоносов), который продолжается до фазы начала формирования плодов; цветоносы облиственны, что типично для полурозеточных форм. Появление цветоноса, означающее переход к генеративному развитию, возможно лишь при условии яровизации — воздействия на растение в течение определенного периода низких положительных температур, что способствует прекращению периода покоя и стимулирует отрастание листьев. У наперстянки из зимующих почек отрастают только репродуктивные побеги, интенсивность цветения растений 2-го года достигает 98%, растений 1-го года – не более 0,7%. Особенность двулетних культур – большая продолжительность ювенильного периода (60–70%) по сравнению с репродуктивным (30–40%) [1].
Наперстянка в культуре чувствительна к влажности почвы, особенно в период прорастания семян. Семена не имеют периода покоя, их оптимальная температура прорастания – не ниже 16 С, преимущественно в присутствии света [111]. При нормальных температурных условиях семена начинают прорастать на 3–5 сутки, всходы появляются в течение 1,5–2 недель, развиваются медленно, слабо конкурируют с сорняками и могут погибать при образовании почвенной корки. В первый год растение образует прикорневую розетку листьев, масса сухого листа которой составляет 70–150 г. В условиях НЧ зоны цветение наступает на второй год в июне – августе, семена созревают в августе – сентябре. Продолжительность вегетационного периода 1года – до первого осеннего заморозка, второго года – 120–125 суток [41]. Исследователи указывают на низкую зимостойкость наперстянки, причем растения, выращенные в посевной культуре, более зимостойки, чем в рассадной [111,147].
Наперстянка шерстистая – перекрестноопыляемое растение, приспособленное к опылению определенной группой насекомых. Форма и окраска венчика цветков наперстянки приспособлены для привлечения насекомых: лопатообразная нижняя губа венчика является «посадочной площадкой» для насекомого и хорошо заметна, благодаря белой окраске, длиннотрубчатый венчик обеспечивает соприкосновение тела насекомого-опылителя с пыльниками [58]. В условиях Московской области основными опылителями цветков наперстянки шерстистой являются такие представители отряда Перепончатокрылые (Hymenoptera), как пчела медоносная (Apis mellifera), пчела-листорез обыкновенная (Mefachile centucularis), шмели (Bombus agrorum, B. Lapidarius, B. equestris), оса обыкновенная (Paravespula vulgaris), способные работать на цветущих растениях даже при неблагоприятных погодных условиях. Массовый лет насекомых приурочивается ко времени максимального раскрытия цветков (11–12 часов). В пасмурную и прохладную погоду лётная активность насекомых снижается. Наперстянки, производящие большое количество пыльцы, являются кормовыми растениями для бабочек: шашечниц (Euphydryas aurinia, E. aurinia beskeri, E. maturna), совки (Polymixis flanicincta) [167]. Цветки наперстянки служат убежищем для насекомых в холодные ночи, так как температура ночью внутри цветка значительно выше, чем температура окружающего воздуха (Приложение В).
Дикорастущая наперстянка шерстистая встречается в Средней и Южной Европе, Малой Азии, но наиболее распространена в бассейне реки Дунай [79]. При обширном природном ареале, природные запасы наперстянки шерстистой крайне ограничены. В России вид занесен в Красную книгу [7,8]. По данным филогенетических исследований, в роду Digitalis 12 видов, из которых на территории России встречаются: кавказские виды D.ferruginea L. – наперстянка ржавая и D. ferruginea L. subsp. schischkinii (Ivanina) – наперстянка Шишкина, D.ciliata Trautv. – наперстянка реснитчатая; в европейской части России и Ю.-З. Сибири – D.grandiflora Mill. (syn. D.ambigua Murr.) – наперстянка крупноцветковая. Все указанные виды внесены в региональные и областные списки редких и охраняемых растений (Алтайского края, Курганской, Курской, Новосибирской, Свердловской, Смоленской и Тверской областей, Татарии и Удмуртии) [62]. Некоторые виды культивируются как декоративные (н. крупноцветковая и н.ржавая – с XVI века, н.пурпурная – с глубокой древности [94].
Химический состав наперстянки достаточно хорошо изучен. В листьях кожуре и ростках семян найдены сапонины: дигитонин, тигонин, холин, ацетилхолин [79,111]. В листьях – флавоноиды (апигенин, геспедулин, лютеолин и др.), феноловые кислоты, фитостеролы, макро- и микроэлементы [133]. Исследования выявили наличие бора, хрома, марганца, кобальта, никеля, меди, мышьяка и свинца, концентрация которых выше в стадии после цветения, чем до цветения – для большинства минералов, кроме марганца и кобальта, содержание которых выше в листьях растения до цветения [173]. Наперстянка накапливает микроэлементы: марганец, молибден, селен [79].
Основными действующими веществами наперстянки являются гликозиды типа карденолидов – кардиотонически активные гликозиды. Из них наиболее важны: ланатозид А – С49H76O19, ланатозид В – С50H76O21, ланатозид С – С49H76O20, ланатозид D – С49H76O21, ланатозид Е – С50H76O20, и их производные: дигитоксин, гитоксин, дигоксин. Первичные гликозиды, ланатозиды (А–Е), составляют более 80% всей суммы сердечных гликозидов. Помимо гликозидов типа карденолидов, в листьях наперстянки содержатся кардиотонически неактивные гликозиды: ланафолеин – С29H40O8, дигифолеин – С23H40O8, дигипронин – С29H40O9, дигинин – С28H40O7 [18].
Агроклиматические условия проведения опытов
Фенологические наблюдения в течение вегетации проводили по методике И.Н. Бейдеман [15]. Продолжительность фенологических фаз определялась датами начала (на отдельных растениях) и полного окончания фазы у всех растений. Фазы развития отмечали следующим образом: начало фазы – 10%, массовая фаза – 70% растений. Фенологические фазы: отрастание – появление молодых листьев в точках роста вторичной розетки растений наперстянки; формирование цветоносов – появление побегов в точках роста вторичной розетки; бутонизация – образование бутонов цветков в пазухах прицветников; цветение – раскрытие цветков на соцветии; плодоношение – образование плодов, созревание – усыхание, изменение цвета и частичное раскрытие плодов (коробочек).
Биометрические учеты проводили с использованием стандартных методик (Лакин Г.Ф., 1990; Зайцев Г.Н., 1984) и разработанных методик испытания на однородность, отличимость, стабильность для наперстянки шерстистой [60,72,85,97]. Для определения степени выраженности качественных признаков использовали шкалу, в которой признаки индексировались при помощи последовательных чисел (от 1 до 9), в зависимости от степени выраженности. Биометрические учеты проводили на 50 растениях наперстянки в фазу розетки в конце сезона 1 года вегетации, учитывая число листьев, длину и ширину листьев розетки, отмечая окраску и характер расположения листьев; в фазу массового цветения на 2 год вегетации учитывали высоту растений, размеры листьев, число цветоносов, длину соцветия. Статистическую обработку данных проводили по Б.А. Доспехову с использованием программного обеспечения Word Excell [56].
Учет урожайности сырья. Урожайность сырья наперстянки 1 года вегетации определяли при срезке листьев прикорневой розетки на учетной площади; продуктивность сырья индивидуальных растений наперстянки определяли по 25 растениям (розеткам 1 года вегетации и побегам растений 2 года вегетации).
Степень облиственности побегов (числовой коэффициент в %) определялся на 45–50 побегах как отношение числа листьев к длине облиственной части побега.
Учет урожайности семян проводили при срезке соплодий наперстянки в фазе технической спелости при потемнении и частичном раскрытии коробочек в нижней трети соцветия на учетных площадках; семенную продуктивность индивидуальных растений определяли по семенной продуктивности составляющих соплодий. Уборка семян производилась путем срезки соплодий, подсушивания и дозревания их в течение 1–3-х недель. Обмолот семян проводили с разрушением коробочек. Очистка семян включала отсев на круглых ситах №3, №2 и отвеивание по весу на классификаторе семян КСП–1. В лабораторных условиях определяли массу 1000 семян и всхожесть семян по ГОСТ Р 51096–97. Технические Условия на сортовые и посевные качества семян лекарственных и ароматических культур [46]. Энергию прорастания семян наперстянки определяли на 6-е сутки в соответствии с ГОСТ 12038–84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести [45]. Определение содержания биологически активных веществ проводили в Отделе стандартизации и сертификации лекарственного растительного сырья ФГБНУ ВИЛАР. Содержание ланатозида С в воздушно–сухих листьях наперстянки определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по методике, разработанной в лаборатории алкалоидов ВИЛАР [11,12,47,121]. Сырье наперстянки для анализа высушивали в течение 16–18 часов в теплой вентилируемой сушке при температуре 50...55С. Химический индивидуальный анализ исходного материала 1 года вегетации проведен на образцах листьев 30-ти розеток, отобранных по высоте, компактности, окраске и ширине листьев. С розеток были собраны листья – по половине розетки, чтобы не нарушить жизнеспособность растений в течение зимнего сезона. При этом обрезанные розетки зимовали в полевых условиях. Пересадка растений не производилась, чтобы не снизить жизнеспособность растений на 2-ом году вегетации. Химический массовый анализ исходного материала проводился по смешанным образцам листьев 10-ти розеток с делянки.
Учет густоты стояния растений культуры при оценке состояния питомников после зимнего сезона в фазе отрастания, проводили при рассадном способе закладки подсчетом числа растений на 1 погонный метр в 4-х повторностях на делянке; при посевном способе закладки – методом определения наземного проективного покрытия делянки культурой в % во всех вариантах и повторностях опытов [107].
Учет пораженности наперстянки септориозом оценивали по степени развития заболевания в опытных вариантах. Визуально учитывали число поражённых растений и оценивали степень пораженности листовой поверхности в баллах по 4-х-балльной шкале. Визуальная балльная оценка степени развития поражения септориозом надземных органов растений наперстянки включала следующие признаки и степень их выраженности: без признаков изменения тургора, окраски и т.д. – поражение отсутствует (0 баллов); отдельные пятна на нижних листьях – единичное поражение до 5% органов (1 балл); многочисленные пятна на листьях в нижнем и среднем ярусе – слабое поражение до 25% органов (2 балла); многочисленные пятна на большинстве листьев и начальные признаки усыхания листьев и побегов – среднее поражение до 50% органов (3 балла); пятна на всех листьях, массовые признаки усыхания листьев и побегов – сильное поражение более 50% органов (4 балла). Степень развития заболевания в % по каждой повторности и варианту опыта рассчитывали по формуле: R = (a x b)100 / NK, где: R – степень развития болезни в %; (a x b) – сумма произведений числа растений на соответствующий им балл поражения; N – общее число учтенных растений K – высший балл шкалы учета Методика проведения отдельных экспериментов. С целью определения завязываемости семян при механической изоляции в пределах соцветия, растения, группы соцветий наперстянки, изолировали по 1 и 7 соцветий бязевым изолятором, проводя периодическое доопыление под изолятором. Групповая механическая изоляция проводилась на посевном материале и использовалась для получения большего количества изолированных семян на завершающих этапах селекционного процесса. Бязевый изолятор высотой 40– 50 см и длиной 0,7 до 1 м устанавливался врастяжку вдоль рядка на 2-х кольях– опорах, высотой не менее полной высоты цветущих растений (до 150 см). Под изоляторами проводилось принудительное самоопыление вручную, одноразовой ватной палочкой, с периодом 2–3 дня. Изоляторы снимали при полном окончании цветения осевого соцветия, придаточные соцветия удаляли. Уборка и очистка семян – как при учете урожайности семян. С целью изучения продолжительности цветения одного растения наперстянки брали по 10 экземпляров; одного соцветия – по 10–15, одного цветка – по 25–30 штук, предварительно пронумеровав образцы пергаментной этикеткой; во всех вариантах отмечали дату начала и окончания цветения.
При определении сроков и оптимальных условий хранения пыльцы, свежесобранную пыльцу помещали: в эксикатор над 54%-ой серной кислотой при относительной влажности 27%; в морозильную камеру при температуре минус 10…12С; хранили в лабораторных условиях (контроль). Жизнеспособность хранившейся пыльцы определяли ежедневно по «методу прижизненных красителей» [152].
Влияние сроков и условий хранения на качество пыльцы
При создании нового селекционного материала основное внимание сосредоточено на двух аспектах: урожайность сырья и качество сырья по содержанию действующих веществ. Фармакологически активные вещества лекарственных растений, являясь вторичными метаболитами, вовлекаются как в обменные процессы роста и развития растений, так и в процессы, сопровождающие их адаптивные реакции, в связи с чем между урожайностью сырья и содержанием биологически активных веществ часто существует отрицательная корреляция, обусловленная конкуренцией физиологических систем растительного организма за ограниченные ресурсы ассимилятов [59,145]. Данный характер зависимости, выявленный в том числе и у наперстянки шерстистой, является предпосылкой для проведения отбора на урожайность при контроле содержания д.в. [111,170]. Для достижения оптимального сочетания этих двух важнейших показателей, при реализации селекционной схемы в данной работе мы руководствовались принципами, методами и правилами, предлагаемыми традиционной селекцией в отношении слабо проработанных или недавно введенных в культуру видов. Принцип многократно повторяемого многолетнего отбора с оценкой потомства каждого отбираемого растения; планомерное расчленение популяции и сравнительное изучение составляющих ее компонентов по хозяйственно-биологическим свойствам; фенотипический отбор по комплексу хозяйственно-ценных признаков и выравненности морфологических признаков; всесторонняя оценка растения, как целого, а не только по отдельным признакам, на которые ведется селекция; проведение направленного отбора в пределах наследственного разнообразия; возможно более полное выявление и использование потенциала естественной изменчивости вида, многократно усиливающегося в культуре [40,50,81,98,151,153, 175]. С учетом вышеупомянутых принципов, новый селекционный материал создан с использованием метода индивидуального отбора биотипов.
Сравнительное изучение исходного материала коллекционных образцов наперстянки при рассадном способе размножения установило наличие наследственно-различающихся растений в пределах каждого образца и между образцами. У перекрестноопыляемых видов совокупность морфологически и генетически различающихся особей представляет собой совокупность биотипов – высокооднородных групп растений с определенной численностью в составе популяции, вида, сорта [20,25,40]. Таким образом, мы наблюдали набор биотипов, каждый из которых был константным по комплексу признаков, в т.ч. признаков, связанных с урожайностью сырья. При индивидуальном отборе, в биотипе отбирается не просто индивидуальное растение, а типичное растение, представляющее группу морфологически аналогичных особей. В нашем случае проводился двухэтапный отбор биотипов: по морфотипу и содержанию д.в. (рисунок 8).
Выделение биотипов всегда связано с наличием высокой степени внутривидового полиморфизма. Биотипы характеризуются прежде всего внутригрупповой фенотипической однородностью, но отражают также изменчивость, возникающую в результате взаимодействия особей внутри популяции своего вида, в т.ч. внутри возделываемых популяций культивируемых видов [20,27].
Отбор в исходном материале наперстянки был направлен, во-первых, на выделение форм, которые по косвенным признакам морфотипа (ширине и окраске листьев) могли быть отнесены к группе высоколанатозидных; во-вторых, по комплексу агротехнических признаков (высоте розетки, числу и расположению листьев) были бы пригодны для механизированной уборки розеточного листа. Агротехнические признаки облегчают, ускоряют и стандартизируют проведение агротехнических мероприятий, косвенно влияя на урожайность, увеличивая сбор или снижая потери сырья и семян [151].
По результатам исследования корреляции был сформирован комплекс признаков отбора продуктивных биотипов по морфотипу на 1 и 2-ом году вегетации (таблица 11). Проявление морфотипической изменчивости по размеру, форме, окраске листьев у наперстянки шерстистой: 1– стеблевых; 2–прикорневой розетки На втором году вегетации растений наперстянки шерстистой вторичная розетка отсутствует, и критерием отбора становиться комплекс морфологических признаков, характеризующих цветонос: длина, ширина стеблевых листьев и высота цветоноса (r=0,83…0,85), учитывались также длина соцветия, степень облиственности (рисунок 11). Как показали ранее исследования корреляции, размеры стеблевых листьев соответствовали размеру розеточных листьев по ширине (r= 0,74) и по длине (r=0,71), что очень важно, т.к. может быть оценено и на первом, и на втором году вегетации, уже в фазе отрастания цветоноса.
Оценка однородности и отличимости селекционного материала
Как следует из данных таблицы 21, в годы наблюдений сорт «Ритм» стабильно сохранял хозяйственно-полезные признаки: урожайность листа, содержание ланатозида С и устойчивость к основным видам заболеваний. Урожайность листа сорта Ритм находилась в пределах 15–20 ц/га, урожайность семян в пределах 9–11 ц/га, превышение значений в сравнении с сортом стандартом Спектр по урожайности сырья и семян составило 10–12%, по содержанию ланатозида – 30 %. По морфологическим признакам растения сорта «Ритм» в первый год вегетации характеризовались тёмно-зелёной окраской листьев с размытым антоцианом в основании листа, с вертикальным или слабо отклонённым радиальным расположением листьев, линейной формой листа с острым кончиком, без опушения; во второй год вегетации – высокорослые растения, с тёмно-зелёной окраской листьев, выраженной антоциановой окраской побега, с крупным соцветием, длинно-язычковыми цветками белого цвета с красно-бурыми прожилками (рисунок 28) .
Степень поражения септориозом, балл 2 1 Зимостойкость, % 93,8 98,6 На первом году вегетации растения имели высокую (до 21–23 см) розетку, в связи с удлинением листа до 21 см и увеличением числа листьев розетки на 40% (до 109–121 штук), что поддерживало стабильную урожайность сырья. На втором году вегетации растения сорта «Ритм» имели высоту 104–110 см, при длине соцветия 42–54 см, что при большом числе цветоносов обеспечивало высокую урожайность семян. По высоте цветоносов сорт Ритм близок к сорту-стандарту, но по облиственности побегов на 13%, по числу побегов на 40% превосходит стандарт.
Растения сорта «Ритм» наперстянки шерстистой: в фазе розетки –1; в фазе массового цветения –2. Таким образом, новый сорт «Ритм» имеет оптимальное сочетание хозяйственных и морфологических признаков, по основным показателям урожайности и качества сырья превышая сорт-стандарт «Спектр» (рисунок 29).
Сравнительная характеристика сорта «Ритм» по основным хозяйственным полезным признакам Прогнозируемая экономическая эффективность возделывания нового сорта наперстянки шерстистой Цель экономической оценки – прогнозировать эффективность возделывания нового сорта Ритм наперстянки шерстистой в условиях НЧ зоны РФ по стандартной 1-летней технологии с одноразовой уборкой розеточного листа.
Наперстянка – сложно-технологичная культура. Для производителя сырья факторами эффективности выращивания культуры являются ее урожайность и производственные затраты (себестоимость) в расчете на 1 ц сырья. Чем выше урожайность и ниже себестоимость выращенного сырья, тем эффективнее процесс выращивания сырья. Затраты производителя сырья зависят от применяемой технологии – от возможности максимально механизировать агротехнические операции. Один из основных факторов эффективности – прибыль и рентабельность, которые непосредственно зависят от сложившейся на потребительском рынке цены сырья. Рыночная цена формируется в зависимости от спроса потребителей и предложения производителей этой продукции. Ввиду отсутствия отечественной сырьевой базы, фармацевтическими производствами используется лекарственное техническое сырье, завозимое по мировым ценам из-за рубежа, поэтому можно ожидать, что отечественное сырье будет пользоваться спросом, как более дешевое. Таким образом, урожайность, технологические затраты и рыночная цена – основные факторы, определяющие экономическую эффективность возделывания наперстянки шерстистой.
Исходя из рентабельности, можно прогнозировать экономическую эффективность возделывания нового, более урожайного сорта наперстянки (таблица 23).
Как свидетельствуют данные таблицы 23, возделывание нового сорта Ритм является экономически обоснованным. Уровень рентабельности составляет 40%, что на 17% выше, чем у сорта Спектр. Выращивание данного сорта обеспечивает дополнительный чистый доход 4800 рублей на центнер воздушно-сухого сырья.