Аллелопатическая оценка льна культурного Linum usitatissimum L Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (146-147), 2011

АЛЛЕЛОПАТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЛЬНА КУЛЬТУРНОГО ЫШМ и81ТАТ1881МиМ Ь.

Е.Ф.Семенова,

доцент, кандидат биологических наук,

Е.В.Преснякова,

кандидат биологических наук,

Н.А. Морозкина,

аспирант,

Т.М. Фадеева,

кандидат биологических наук

ГОУ ВПО Пензенский государственный университет

УДК 615.322:582.734.4+633:635

Введение. Лен культурный (синонимы: лен посевной или лен обыкновенный) Ьтиш Ь. возделывается преимущественно в северных и средних широтах европейской части России, в Западной Сибири. В Поволжском регионе (Ульяновская, Пензенская, Самарская, Саратовская, Волгоградская

области, республика Татарстан) в последнее десятилетие значительно увеличились площади, занимаемые этой культурой, в связи с возросшим интересом к ее целебным свойствам.

Семена льна (Semina Lini) содержат 30-50 % жирного масла, цианогенные гликозиды (ли-намарин, линустатин, неолинустатин), лигнаны (секоизоларицирезинол), 5-12 % слизи, 2030 % белковых веществ, фенолокислоты (сиреневая, кумаровая), макро- и микроэлементы, концентрируют селен; льняное масло (Oleum Lini) - глицериды олеиновой, линолевой, стеариновой, пальмитиновой и других жирных кислот, биологически активные вещества: токоферолы, стероиды, каротиноиды, хлоро-филлы [1-4]. Семена льна применяют внутрь в виде слизи как обволакивающее и мягчительное средство, наружно - для припарок. Они входят в состав биологически активных пищевых добавок (БАДов к пище: «Женская красота», «Сладкий лен+» и др.) и являются альтернативным источником пищевых (пищевые растворимые волокна: пектин, арабинога-лактан и др.) и биологически активных веществ (полифенольные соединения - флавоноиды, в частности, флаволигнаны и др.) [1; 6].

Масло обладает противовоспалительным, болеутоляющим и обволакивающим действием, используется в линиментах, в частности для лечения ожогов и лучевых поражений кожи. Его применяют при хроническом гастрите, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, хроническом энтерите, колите [5]. В качестве пищевого продукта и фармацевтической субстанции льняные масла (нерафинированные или купажированные): «Целебное», «Царевщино», «Лерант» и другие - содержат полиненасыщенные жирные кислоты, в том числе семейств ю-3 (а-линоленовая, эйкозапен-таеновая, докозагексаеновая) и ю-6 (линоле-вая, у-линоленовая, коньюгат линоленовой кислоты), фосфолипиды: фосфатидилхолин или лецитин, фосфатидилэтаноламин, фосфа-тидилинозит, фосфатидилсерин и др. [3; 4; 7].

По фармакологической классификации лекарственных растений, составленной Н.В. Сы-ровежко, К.Ф. Блиновой и Е.Е. Лесиовской, лен относится к растениям, применяемым при заболеваниях сердечно-сосудистой системы (антисклеротическим), желудочно-кишечного тракта (обволакивающим и гастропротектив-ным, слабительным), влияющим на эндокринную систему (антидиабетическим растениям) [1]. Таким образом, значение льна как эффек-

тивной лекарственной культуры многообразно. Возделывание его в Среднем Поволжье способствует расширению растительной сырьевой базы для получения лекарственных средств и препаратов: льняного семени, линетола, «Ви-низоля», «Левовинизоля», «Ливиана», «Лифу-золя» и др. [8].

Как известно, рост и развитие растений льна зависит не только от биологических особенностей культуры, но и от условий внешней среды в период вегетации. Одним из теоретических аспектов изучения взаимоотношений организмов является выяснение роли аллело-патии в естественных и искусственных биоценозах (экосистемах), знание которых позволяет создать лучшие условия для формирования растений с высоким уровнем продуктивности и качественных характеристик. Преобладающее большинство исследователей рассматривает аллелопатию как прямое, непосредственное влияние выделений (метаболитов, экскретов, фитонцидов и т.п.) одного организма (например, растения или микроорганизма) на другое [9; 10]. Согласно одним авторам [11; 12], алле-лопатия охватывает явление угнетения. Другие исследователи считают, что аллелопатия включает также явление стимуляции [12; 16]. Работы, непосредственно касающиеся аллело-патических взаимоотношений с льном культурным, в научной литературе единичны.

В связи с этим целью данного исследования являлось изучение аллелопатического взаимодействия растений льна и других на начальных этапах онтогенеза.

Материалы и методы. Объектами исследования служили лен масличный сорта Санлин (Linum usitatissimum L. var. intermedia Vav. et Ell.), тимофеевка луговая Карабиха (Phleum pratense L.), ежа сборная Торпеда (Dactylis glomerata L.), овсяница тростниковая Сура (Festuca arundinacea Schreb.), овсяница луговая Пензенская 1 (Festuca pratensis Huds.), суданская трава Лунинская (Sorghum sudanense (Piper.) Stapf.), гречиха Аромат (Fagopyrum esculentum Moench.), редька масличная Там-бовчанка (Raphanus sativus L. var. oleiformis Pers.), овес яровой Аллюр (Avena sativa L.), овес яровой Тюменский голозерный (Avena sativa L.), кострец безостый Пензенский 1 (Bro-mus inermis Leyss.), фацелия Ульяновская местная (Phacelia tanacetifolia Benth.), донник белый Чермасан (Melilotus alba L.), чечевица Веховская (Lens culinaris Medik.), ячмень яровой Одесский 100 (Hordeum vulgare L. sensu-

lato), райграс пастбищный Вейнар (Lolium perenne L.).

Оценка аллелопатической активности проводилась с использованием метода, который предусматривает проращивание в растильнях семян изучаемого вида растений с последующим вычислением процента всхожести как косвенного показателя степени аллелопатиче-ского воздействия [12]. Для этого четыре пробы семян (по 100 штук в каждой) льна замачивали в течение 20 минут в теплой (3540 оС) воде, после чего помещали в растильни с увлажненной фильтровальной бумагой, равномерно распределяя по поверхности в шахматном порядке (рис.1).

А

Б

Г

Д

В

Е

Рисунок 1 - Влияние сортов сельскохозяйственных культур на прохождение начальных этапов онтогенеза льна масличного Санлин: А - тимофеевка луговая Карабиха, Б - гречиха Аромат, В - редька масличная Тамбовчанка, Г -овес яровой Тюменский голозерный, Д - кострец безостый Пензенский 1, Е - чечевица Веховская.

Проращивание проводили в термостате при температуре 27±1 оС в течение 7 суток. Учитывали число семян и растений на разных стадиях онтогенеза, на основании чего делали заключение об активности изучаемых культур согласно предложенной нами градации уровня

аллелопатического взаимодействия: до 5 % -очень слабая, 5-10 % - слабая, 11-25 % -средняя, 26-50 % - сильная, свыше 50 % отклонений от контроля - очень сильная [по 14-16].

Результаты и обсуждение. Результаты проведенной оценки аллелопатического взаимодействия на начальных этапах онтогенеза представлены в таблице, на фото (рис.1) и диаграммах (рис. 2). Они свидетельствуют о различной выраженности и направлении влияния сельскохозяйственных растений друг на друга.

48%

0% 10%

Тимофеевка луговая Карабиха

8%

56%

14%

16%

6%

Овсянница тростниковая

Сура

12%

40%

28%

10%

Овес пленчатый Аллюр

40%

2%

0%

4% 14%

Суданская трава Лунинская

30%

26%

6%

38%

Фацелия Ульяновская местная

6% 8% 0% 18%

68%

Овсяница луговая Пензенская 1

■ 12% 0%

88%

Чечевица тарелочная Веховская

Рисунок 2 - Аллелопатический эффект сортов сельскохозяйственных культур в отношении льна культурного сорта Санлин на начальных этапах онтогенеза.

Стадии развития льняного растения к моменту учета:

■ образование первичного корешка

■ появление гипокотиля

24%

18%

0%

40%

Ячмень яровой Одесский 100

0%

12% 0%

18%

44%

44%

Редька масличная Тамбовчанка

развертывание семядолей

формирование первой пары настоящих листьев

непроросшие семена

Исследования показали, что сильное угнетение роста и развития льна отмечается в варианте с тимофеевкой луговой Карабиха, используемой в качестве второй изучаемой культуры: число нормально развитых растений на 26 % ниже контроля, что свидетельствует о повышенной агрессивности этой культуры. Слабая степень стимуляции выявлена при использовании такой культуры, как чечевица Веховская: отклонение от контроля составляет 10 %. В остальных случаях выраженность аллелопа-тического эффекта наблюдалась от очень сла-

бой до очень сильной. При этом положительное воздействие проявлялось при совместном проращивании семян льна масличного Санлин и ежи сборной Торпеда, а отрицательное - овса ярового Тюменский голозерный, фацелии Ульяновская местная (таблица). Другие сельскохозяйственные культуры реагировали различным образом, что, вероятнее всего, зависело от физиологического состояния семян (уровня всхожести) и сроков проведения опытов.

Структурный анализ аллелопатического взаимодействия (см. рис. 2), выражающегося в различных темпах прохождения начального развития льняных растений, позволил выделить к моменту учета 5 групп по стадиям: образование корешка, появление гипокотиля, развертывание семядолей, формирование пары настоящих листьев, рост и развитие растений до 10 см.

Наиболее высокие темпы отмечены у льна при совместном проращивании с кострецом безостым Пензенский 1 и донником белым Чермасан, низкими темпами характеризовался вариант опыта с суданской травой Лунинская. Однако максимальной неоднородностью прорастания отличался вариант с овсяницей тростниковой Сура. Напротив, в варианте с чечевицей Веховская семена одновременно прорастали и были выровнены по скорости дальнейшего роста растений, что свидетельствует об однородности льняной популяции и полной реализации физиологического потенциала. Анализ структуры аллелопатического взаимодействия на ранних стадиях льняного растения в определенной мере позволяет судить о критических пунктах в его развитии. В

наших модельных опытах таковым являлось формирование первой пары настоящих листьев, что согласуется с ранее установленными научными данными [9-11].

Таким образом, проведенные исследования показали, что предлагаемая шкала аллелопа-тического воздействия может быть применена при оценке различных культур. При этом необходимо учитывать положительный (стимулирующий), отрицательный (угнетающий) или нейтральный характер взаимовлияния. Выяснение аллелопатической роли культур и сортов в искусственных биоценозах способствует оптимизации условий для формирования растений с высоким уровнем продуктивности и качественных характеристик, полной реализации их агро-экологического потенциала.

Выводы. 1. Аллелопа-тически агрессивной культурой для льна масличного Санлин на начальных этапах онтогенеза является тимофеевка луговая Карабиха: число нормально развитых льняных растений на 26 % ниже контроля.

2. Стимулируюшим эффектом на прорастание семян и развитие растений льна обладает чечевица Веховская: превосходство по сравнению с контролем составляет 10 %.

3. Темпы развития растений льна при алле-лопатическом взаимодействии культур неодинаковы: наибольшей неоднородностью отличается вариант с овсяницей тростниковой Сура, максимальной выравненностью - чечевицей Веховская.

4. Предложенная шкала аллелопатического воздействия может быть применена при прогностической эколого-продукционной оценке различных сельскохозяйственных растений с учетом характера их взаимовлияния.

Список литературы

1. Лекарственное сырье растительного и животного происхождения. Фармакогнозия / Под ред. Г.П.Яковлева. - СПб.: СпецЛит, 2006. - 845 с.

Таблица —Аллелопатическая активность некоторых культур в отношении льна масличного сорта Санлин (опыт 1/опыт 2)

Культура - Формиру- Отклон- Непро- Степень угнетения или

2 компонент ющиеся ение от росшие стимуляции

опытов растения льна, % контроля, ±% семена льна, %

Ежа сборная Торпеда 92/82 14/54 8/18 Средняя/Очень сильная

Чечевица Веховская 88/38 10/10 12/62 Слабая/Слабая

Контроль (лен масличный 78/28 0 22/72 Нет

сорт Санлин)

Овес яровой Тюменский голозерный 74/8 -4/-20 26/92 Очень слабая/Средняя

Фацелия Ульяновская местная 70/8 -8/-20 30/92 Слабая/Средняя

Тимофеевка луговая Карабиха 52/2 -26/-26 48/92 Сильная/Сильная

ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (146-147), 2011

2.Энциклопедический словарь лекарственных растений и продуктов животного происхождения / Под ред. Г.П. Яковлева и К.Ф. Блиновой. - СПб.: СпецЛит, 2002. - 407 с.

3. Семенова, Е.Ф. Биохимическая характеристика липидов семян некоторых сортов льна / Е.Ф. Семенова, А.Т. Прохорова, Т.Б. Алымова, Э.И.Горшкова // Вестник ВНИИ жиров. -2002. - № 2. - С.11-13.

4. Семенова, Е.Ф. Результаты исследований масличных культур в Поволжье // Материалы Всероссийской научно-практической конференции (Саранск, 6-8 июля 2005 г.). - Саранск, 2005. - Т. 2. - С. 228-230.

5. Лавренов, В.К. Полная энциклопедия лекарственных растений / В.К. Лавренов, Г.В. Лавренова. - СПб.: Издательский Дом «Нева»; М.: «ОЛМА-ПРЕСС»,1999. - Т.1. - 736 с.

6. Семенова, Е.Ф. Ценность нетрадиционных масличных культур // Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов / Материалы III Российской научно-практической конференции (6-7 июня 2005 года).- М.: РАЕН, 2005. - С. 38.

7. Исаев, В.А. Незаменимые факторы питания и физиологические аспекты их действия в организме человека. - М.: РАЕН, 2005. - 247 с.

8. Машковский, М.Д. Лекарственные средства (в 2 томах). - М.: Издательство Новая Волна, 2004. - Т.1. - 540 с.

9. Работнов, Т.А. Условия проявления ал-лелопатии в фитоценозах // Изв. АН СССР, сер. биол . - 1974. - № 6. - С. 811-820.

10. Райе, Э. Аллелопатия. - М.: Мир, 1978. - 392 с.

11. Матвеев, Н.М. Аллелопатия как фактор экологической среды. - Самарское книжное издательство, 1994. - 204 с.

12. Пат. 2131654. Способ оценки аллелопа-тической активности / А.П. Стаценко, О.А. Тимошкин, А.А. Галиуллин // Открытия. Изобретения. - 1999. - Бюл. № 8.

13. Платонов, А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы.- М.: Издательство РАМН, 2000. - 52 с.

14. Шмидт, В.М. Математические методы в ботанике. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984. -288 с.

15. Семенова, Е.Ф. Аллелопатия как фактор биотестирования культур в севооборотах со льном / Е.Ф. Семенова, А.А. Смирнов, Т.М. Фадеева, Е.В. Преснякова // Достижения науки и техники АПК. - 2008. - № 3. - С. 24-25.