Особенности аллелопатической активности эхинацеи пурпурной первого и второго годов вегетации

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК: 581.524

Особенности аллелопатической активности эхинацеи пурпурной первого и второго годов вегетации

О.В.Мищенко

С.В. Поспелов

Полтавская государственная аграрная академия, Украина, 36003, г. Полтава, ул. Сковороды, 1/3.

Э.А.Головко

Национальный ботанический сад им. Н.Н.Гришко НАН Украины, Украина, 01014, г.Киев, ул.Тимирязевская, 1.

На основе биотестирования разных частей и органов растений эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurеa (L.) Moеnch), культивированной в Полтавской области, было установлено, что растения первого года вегетации проявляли более высокую аллелопатическую активность в сравнении с растениями второго года. Наиболее существенный тормозящий эффект был характерен экстрактам стеблей эхинацеи пурпурной первого года жизни. В надземной части накапливается больше аллелопатических компонентов, чем в корневой системе, что следует учитывать при агроэкологической оценке фитоценоза. эхинацея аллелопатический вегетация

На основі біотестування різних частин та органів ехінацеї пурпурової (Echinacea purpurеa (L.) Moеnch), що культивується у Полтавській області, було встановлено, що рослини першого року вегетації мали більш високу алелопатичну активність у порівнянні з рослинами другого року. Найбільш суттєвий гальмуючий ефект був притаманний екстрактам стебел ехінацеї пурпурової першого року життя. У надземній частині накопичується більше алелопатичних компонентів, ніж кореневій системі, що необхідно враховувати при агроекологічній оцінці фітоценозу.

On the basis of biotesting of the different parts and organs of Echinacea purpurea plants (Echinacea purpurea (L.) Moench) cultivated in Poltava region it has been established that plants of the first vegetation year showed higher alleopathy activity compared with plants of the second year. The most perceptible hamper effect was typical to stem extracts of Echinacea purpurea of the first year. Allelopathy components are accumulated more in an above ground part than in a root system. It should be taken into account under agroecological evaluation of phytocoenosis.

Эхинацея пурпурная (Echinacea purpurea (L.) Moench) в последние годы приобрела заслуженную популярность в мире. Следует отметить, что, несмотря на расширение сырьевой базы в странах СНГ, а особенно в Украине, до сих пор многие вопросы технологии ее выращивания остаются малоизученными. Например, отсутствует единая точка зрения на продолжительность использования эхинацеи в агрофитоценозах, ее место в севооборотах и, что особенно важно, - правильный выбор предшественников.

Решение указанных проблем прежде всего связано с особенностями биологии культуры, веществами, которые содержаться в эхинацее и выделяются в окружающую среду во время ее роста и развития. Известно, что химический состав фитомассы и корней эхинацеи пурпурной весьма разнообразный [6]. Среди основных компонентов следует указать на комплекс фенольных соединений, полисахариды, лектины, органические кислоты, сапонины, алкалоиды, эфирные масла [7]. Все они попадают в почву и оказывают разносторонние аллелопатические воздействия на последующие культуры в севообороте [8,9].

Существует достаточно много способов выявления биологической активности химических компонентов растительного происхождения [1,4]. Среди них одним их наиболее распространенных является тестирование с помощью проростков кресс-салата (Lepidium sativum L.) [2]. Именно этот метод мы применили для изучения аллелопатической активности эхинацеи пурпурной первого и второго годов вегетации.

Для этого использовали воздушно-сухое сырье разных частей и органов эхинацеи пурпурной первого и второго годов вегетации, заготовленное на протяжении вегетационного периода. Полученные данные усреднялись по разным срокам отборов, и, таким образом, приведенные ниже данные характеризуют общие закономерности аллелопатической активности водорастворимых компонентов эхинацеи пурпурной на протяжении вегетационного периода.

Во всех изученных нами образцах сырья прослеживается общая закономерность ингибирования проростков кресс - салата при концентрациях экстрактов 1,0% и 10,0%. При этом максимальная степень торможения (-75-82% относительно контроля) отмечалась при оценке листьев растений первого и второго годов развития (Рис.1).

Рис.1. Аллелопатическая активность экстрактов листьев эхинацеи пурпурной

Следует отметить, что листья первого года вегетации проявили ингибирующую активность во всех разведениях экстракта, однако в концентрациях 0,1-0,00001% она не превышала 13% (Рис.1). Динамика изменения аллелопатической активности экстрактов листьев второго года была более показательна и носила «классический» характер: ингибирование в концентрациях от 10%-0,001% переходило в стимуляцию при последующих разведениях, т.е. в концентрациях 0,0001-0,00001%.

Данные, приведенные на рисунке 2, свидетельствуют об ингибировании проростков кресс-салата экстрактами черешков из эхинацеи пурпурной первого года вегетации во всем диапазоне концентраций (-4,64 - 69,2% по сравнению с контролем). Иная закономерность прослеживается при изучении растений второго года жизни. Эффект ингибирования наблюдался только при 10%-ном разведении (-43,43% по сравнению с контролем). В других концентрациях отмечалась стимуляция, достигавшая максимума при разведении 0,01-0,001% (+14,2-14,7% по сравнению с контролем). Указанная закономерность свидетельствует о количественных и качественных различиях биохимических компонентов эхинацеи разных лет вегетации, и, возможно, связано с возрастной физиологией. Об этом косвенно свидетельствуют изменения содержания гидроксикоричных кислот в разные фазы развития культуры [5,7,10].

Рис.2. Аллелопатическая активность экстрактов черешков эхинацеи пурпурной

Высоким аллелопатическим потенциалом характеризовались стебли эхинацеи пурпурной первого года вегетации (Рис.3). Во всех разведениях, от 10% до 0,0001%, регистрировался ингибирующий эффект на уровне -28,63 - 60,58% по сравнению с контролем. Однако, на второй год развития подобного эффекта не наблюдалось. Наоборот, в некоторых концентрациях наблюдали стимулирующей эффект на уровне 4,4 - 10,9% по сравнению с контролем.

Возможно, это объясняется синергическим эффектом некоторых соединений. На это указывает тот факт, что если в концентрации 10% рост корешков кресс - салата снижался на 42,96%, то в разведении 1% этот показатель увеличивался до -60,58%, а не уменьшался, как это происходит на других вариантах опыта. Аналогичная закономерность наблюдалась также и при более низких концентрациях экстракта (Рис.3).

Рис.3. Аллелопатическая активность экстрактов стеблей эхинацеи пурпурной.

Рис.4. Аллелопатическая активность экстрактов соцветий эхинацеи пурпурной.

В условиях Полтавской области агроклиматические условия благоприятно сказываются на развитии эхинацеи, что позволяет ей образовывать соцветия уже на первом году вегетации [5,6]. В этой связи нами была изучена аллелопатическая активность соцветий растений разных лет (Рис.4).

Рис.5. Аллелопатическая активность экстрактов корневищ с корнями эхинацеи пурпурной.

Для соцветий растений первого года свойственна незначительная стимуляция тест-обьекта в концентрациях 0,01-0,001% (4,69 - 5,77% по сравнению с контролем). При других разведениях наблюдалась реакция ингибирования, причем весьма существенная, до -73,61% к контролю. У соцветий эхинацеи пурпурной второго года вегетации аллелопатическая активность была значительно ниже. В концентрациях от 0,1% до 0,00001% длина корешков тест - объекта была близка к контролю (от +2,89% до -6,51%).

Основным фармацевтическим сырьем эхинацеи пурпурной являются корневища с корнями [6]. При их выкапывании в период уборки урожая значительная часть придаточных корней обрывается и остается в почве. Кроме того, глубина выкапывания не превышает 25 - 30 см., тогда как корневая система разрастается гораздо глубже. Таким образом, корневые остатки могут быть наиболее реальными источниками аллелопатически активных соединений.

Оценка активности экстрактов корневищ с корнями первого года вегетации свидетельствует, что только в 1,0 и 10,0% концентрациях наблюдается торможение роста корешков кресс-салата (Рис.5). При последующих разведениях отмечается незначительная стимуляция (5,42 - 9,94% к контролю). При тестировании вытяжки из корневищ с корнями второго года вегетации регистрируется незначительная стимуляция тест - объекта только в концентрациях 0,1% и 0,01% (+12,42 - 17,55% по отношению к контролю). Во всех других концентрациях было ингибирование теста на 8,65 - 57,97%.

Изложенное выше позволяет отметить, что надземная часть эхинацеи пурпурной (листья, черешки листьев, стебли, соцветия) первого года вегетации проявляли более высокую аллелопатическую активность в сравнении с растениями второго года. При этом наибольший ингибирующий эффект был характерен для стеблей растений первого года вегетации. Что касается корневищ с корнями, то отмечается обратная закономерность - в первый год вегетации незначительная, а на второй - более выраженная аллелопатическая активность. Указанные закономерности не совсем согласуются с данными по содержанию гидрооксикоричных кислот в эхинацеи пурпурной [5]. Например, цикориевой кислоты в соцветиях первого года накапливается гораздо выше, чем в стеблях. Однако результаты биотестирования показывают обратную закономерность. Вероятно, аллелопатическая активность эхинацеи пурпурной определяется комплексом соединений, компонентный состав которого нуждается в более детальном изучении.

Литература

1. Гродзинский А.М., Головко Э.А., Горобец С.А. и др. Экспериментальная аллелопатия.- Киев: Наук.думка,1987.- 236 с.

2. Гродзинский А.М. Аллелопатия растений и почвоутомление: Избранные труды.- К: Наук.думка,1991.- 432с.

3. Гродзинский А.М., Горобец С.А., Крупа Л.И. Руководство по применению биохимических методов в аллелопатических исследованиях почв.- К.: ЦРБС АН УССР.- 1988.- 18 с.

4. Мороз П.А. Аллелопатия в плодовых садах.- К.: Наук.думка, 1990.- 208 с.

5. Поспелов С.В., Самородов В.Н., Мищенко О.В. особенности накопления гидроксикоричных кислот у эхинацеи пурпурной первого года вегетации // Вісн. Полтав. держ. аграрн. Академії.- 2002.- №4.- с. 34-38.

6. Самородов В.Н., Поспелов С.В. Эхинацея в Украине: полувековой опыт интродукции и возделывания.- Полтава: “Верстка”, 1999.-52с.

7. Самородов В.Н., Поспелов С.В., Моисеева Г.Ф. и др. Фитохимический состав представителей рода эхинацея (Еchinacea Moench) и его фармакологические свойства (обзор) / Хим.- фарм. журнал.- т. 30, №4.- 1996.- с. 32-37.

8. Щербакова Т.О. Аллелопатические свойства семянок видов рода Еchinacea Moench.- Материалы Международной научной конференции Полтава, 7-11 июля 2003 г. - Полтава, 2003.- с.111-114.

9. Щербакова Т.О. Алелопатичні особливості інтродукованих видів роду ехінацея // Наук. вісн. Ужгородського ун-ту.- сер. Біологічна- №9.- Ужгород, 2001.- с. 225-227.

10. Bauer R., Wagner H. Еchinacea Handbuch fьr Arzte, Apotheker und andere Naturwissenschaftler.- Stuttgart, 1990.- 182 р.

Размещено на Allbest.ru