Научная статья на тему 'Биология развития и эфирномасличность некоторых видов рода Nepeta L. в степной зоне юга Украины'

Биология развития и эфирномасличность некоторых видов рода Nepeta L. в степной зоне юга Украины Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
135
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Свиденко Л. В.

В статье приводятся данные о росте и развитии Nepeta cataria var. citriodora Beck., Nepeta transcaucasica Grossh. и Nepeta grandiflora Bieb. в условиях степной зоны юга Украины, а также данные о содержании и составе эфирного масла у этих видов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

BIOLOGY DEVELOPMENT AND ESSENTIAL OIL OF SOME VARIETIES FROM GENUS NEPETA L. IN STEPPE ZONE OF THE SOUTH OF UKRAINE

The data about growth and development of Nepeta cataria var. citriodora Beck., Nepeta transcaucasica Grossh. and Nepeta grandiflora Bieb. in conditions of steppe zone of the south of Ukraine, and also the data about the content and structure of essential oil of these varieties have been give in the article.

Текст научной работы на тему «Биология развития и эфирномасличность некоторых видов рода Nepeta L. в степной зоне юга Украины»

особей всего 8,30%. Биосинтез сесквитерпенов у здоровых и пораженных ржавчиной растений варьирует в одних и тех же пределах, и особых различий у изучаемых сорто-клонов не наблюдается.

Таким образом, изучение компонентного состава эфирного масла пораженных ржавчиной растений Artemisia balchanorum показало, что у больных и здоровых растений идентифицирован 41 компонент, различий в количестве компонентов не наблюдается. Отмечены большие различия в массовой доле таких терпеновых соединений, как углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны и сложные эфиры. В целом количественные изменения терпеновых соединений не влияют отрицательно на качество эфирного масла полыни лимонной.

Список литературы

1. Машанов В.И. и др. Новые эфиромасличные растения. - Симферополь: Таврия, 1988. -160 с.

2. Работягов В.Д, Машанов В.И., Андреева Н.Ф. Интродукция эфиромасличных и пряно-ароматических растений - Ялта: ГНБС, 1999. - 31 с.

3. Ермаков А.И. и др. Методы биохимического исследования растений. - М., Л., 1962. - 520 с.

4. Горяев М., Плива И. Методы исследования эфирных масел. - Алма-Ата: Изд. АН Каз. ССР, 1962. - 752 с.

5. Jennings W., Shibamoto T. Qualitative analysis of flavor and fragrance volatiles by glass capillary gas chromatography. - N.Y.:Academic Press, 1980. - 380 p.

6. Визначник грибiв Украши. - К.: Наукова думка, 1971. - Т.4. - 313 с.

Рекомендовано к печати д.б.н., проф. Корженевским В.В.

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ И ЭФИРНОМАСЛИЧНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА NEPETA L. В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮГА УКРАИНЫ

Л.В. СВИДЕНКО, кандидат биологических наук Никитский ботанический сад - Национальный научный центр

Род Nepeta L., насчитывающий в мировой флоре свыше 200 видов, является крупным родом семейства Lamiaceae, главным родом трибы Nepeta Benth. [5]. Котовники в целом отличаются высокой экологической пластичностью. Они распространены на севере Западной Европы до Ирландии, Южной Норвегии, в Передней Азии - до Гималаев. Как заносное растение котовник встречается в Северной Америке, Южной Африке, Японии, в Европе, Западной Сибири, на Дальнем Востоке, в Северной Азии. Многие виды котовников характеризуются неустойчивостью признаков как макроскопической, так и микроскопической структуры тела и даже репродуктивных органов и дают колоссальную пестроту морфологических форм [2].

Род Nepeta представляет значительный интерес для изучения, так как многие виды являются декоративными садово-парковыми растениями, ценными медоносами, применяются в пищевой промышленности как пряности, а при производстве вин и коньяков - как ароматизаторы [1]. Кроме того, котовники - это природный источник для получения ценных эфирных масел. [6] Указания на практическое использование котовника встречаются даже в древних источниках. Это растение употреблялось еще в древних и средних веках для изготовления суррогата чая, а также как лекарственное средство от простуды, при воспалении легких, малокровии, судорогах и т.д.

Настоящая работа посвящена изучению роста и развития, а также эфирномасличности трех видов рода Nepeta (Nepeta cataría var. citriodora Beck., Nepeta transcaucasica Grossh. и Nepeta grandiflora Bieb.) в степной зоне юга Украины.

Объекты и методы исследования

Материалом для исследований служили семенные популяции Nepeta cataria var. citriodora, Nepeta transcaucasica и Nepeta grandiflora. Семена Nepeta cataria var. citriodora были получены из Никитского ботанического сада, семена Nepeta transcaucasica получены из Национального ботанического сада им М.М. Гришко, семена Nepeta grandiflora - из ВИЛАР. Семена были высеяны на интродукционном участке опытного хозяйства «Новокаховское» (Херсонская область) Никитского ботанического сада - Национального научного центра. В жаркие месяцы для растений проводились дополнительные поливы.

Целью нашей работы было изучение биологических особенностей данных видов котовника, а также содержания эфирного масла в растениях и его компонентного состава. За растениями проводились фенологические наблюдения согласно общепринятым методикам. Учет урожая проводили в период массового цветения растений по методике полевых опытов Б.А.Доспехова [3]. Массовую долю эфирного

масла определяли методом Гинзберга [4] на аппаратах Клевенджера и рассчитывали на абсолютно сухую массу растительного сырья.

Компонентный состав эфирного масла исследовали на хроматографе Agilent Technology 6890N с масс-спектрометрическим детектором 5973 N. Условия анализа: Хроматографическая колонка кварцевая, капиллярная НР 5MS Температура испарителя 250° С. Газ-носитель - гелий. Скорость газа носителя 1мл/мин. Ввод пробы с делением потока 1/50. Температура термоса 50°С с программированием 3°/мин до 220°. Температура детектора и испарителя 250°. Компоненты эфирных масел идентифицировали по результатам поиска полученых в процесе хроматографирования масс-спектров химических веществ, входящих в исследуемые смеси, с данными библиотеки масс-спектров NIST02 (более 174 000 веществ). Индексы удерживания компонентов рассчитывали по результатам контрольных анализов эфирных масел с набором нормальных алканов.

Результаты и обсуждение Котовник лимонный (Nepeta cataria var. citriodora Beck) интродуцирован в о/х «Новокаховское» в 1997 году. В условиях степной зоны юга Украины растение первого года достигает высоты 75-80 см, цветет и плодоносит. Вегетация после перезимовки начинается в первой половине апреля. На второй год на каждом кусте формируется 15 -20 побегов первого порядка длиной 110-115 см и 120-180 побегов второго порядка 30-45 см длиной. Побеги прямостоячие, сильно ветвистые, хорошо облиственные в зоне ветвления. Листья треугольнояйцевидные, опушенные, крупнозубчатые, с сердцевидным основанием, 5,5-7 см длиной, 4,5-5,5 см шириной. Массовое цветение наступает во второй половине июля, а плодоношение - в августе. Цветки пятичленные, двугубые, собраны в многоцветковых густых ложных мутовках, расположенных на концах стеблей и ветвей в виде кисти. Длина соцветия от 12 до 25 см, диаметр - 2,6-3 см. Количество ложных мутовок в соцветии - 7-12. Семена мелкие, масса 1000 шт. составляет в среднем 0,50 г.

В условиях степной зоны юга Украины урожай цветочного сырья котовника лимонного составляет 380-400 г с куста (растения второго года). Нами установлено, что амплитуда изменчивости массовой доли эфирного масла котовника лимонного в этом регионе варьирует в пределах от 0,13 до 0,40% от сырой массы или от 0,46 до 1,40% от абсолютно сухой массы растительного сырья. Наибольшее число растений синтезирует от 0,25 до 0,35% эфирного масла от сырой массы, что в среднем составляет 0,34% от сырой или 1,17% от абсолютно сухой массы растительного сырья.

Таблица 1

Основные компоненты эфирного масла трех форм (хемотипов) Nepeta сМопа гаг. с^^ога, полученного в условиях Херсонской области

Компоненты Содержание в масле у хемотипов, %

№1 №2 №3

а-пинен 0,35 0 0,19

ß-пинен 1,97 0 0,38

сабинен 0,45 0 0

мирцен 0,30 0 0,36

лимонен 0,11 0 0,22

1,8-цинеол 0,27 0 0,29

транс-ß -оцимен 0,44 0 0

у -терпинен 0,33 0 0,76

октанон-3 1,47 0,47 0,11

пара-цимол 0,60 0 1,04

нераль 0,15 7,70 4,12

гераниаль 0,17 10,37 5,76

цитронеллол 0,16 17,71 4,77

нерол 0,26 27,55 7,57

гераниол 0,55 28,69 10,51

непеталактон 1 21,26 0 11,52

непеталактон 2 57,18 0 29,95

неизв. 0,45 0 14,56

Нами установлено, что в условиях Херсонской области в эфирном масле Nepeta cataria var. citriodora содержится 24 компонента. Эфирное масло, полученное из растений, неоднородно по составу. Выделены три хемотипа, которые отличаются процентным содержанием основных компонентов эфирного масла: первый хемотип - с высоким содержанием непеталактонов (в сумме до 78%) и низким содержанием терпенов, второй хемотип с низким содержанием непеталактонов и высоким содержанием

терпенов (в сумме до 81%) и третий - промежуточного направления. Это, очевидно, результат переопыления.

Котовник закавказский (Мере:а transcaucasica ОгоззЬ.) - многолетнее травянистое растение, которое в условиях Херсонской области в первый год своего развития достигает 35-40 см высоты при диаметре, 60-70 см. От центрального побега отходит 15-18 боковых побегов, длиной 52-53 см (нижние) и до 30 см (верхние). На нижних побегах первого порядка формируются от 9 до 12 побегов второго порядка длиной 15-30 см. Листья удлиненно-яйцевидные, городчатые. Листовая пластинка 3,5 см длиной и 2,5 см шириной (нижних побегов) и 2,5 см длиной, 1,5 см шириной (верхних побегов). Черешок листка от 0,6 до 1,3 см длиной. Диаметр центрального побега 0,5-0,4 см. Цветки обоеполые, пятичленные, двугубые. Чашечка цветка красновато-фиолетовая, опушенная, 0,8 см длиной. Венчик сине-фиолетовый, опушенный, 1,6 см длиной и 0,8-1,0 см шириной. Цветки собраны в многоцветковых ложных мутовках, состоящих из 18-20 цветков. Сложное соцветие 8,5-12,0 см длиной, 1,5-3 см шириной. По данным лабораторных исследований, масса 1000 штук семян (орешков) Nepeta transcaucasica составляет 0,70 г.

На втором году развития весеннее отрастание наблюдается в третьей декаде марта - первой декаде апреля. Фаза бутонизации наступает в конце второй - начале третьей декады апреля. Начало массового цветения отмечаем в конце первой - начале второй декады мая. Плодоношение начинается в июне. Цветение продолжается до конца октября, а некоторые побеги цветут до заморозков. На второй год жизни растения достигают 40-44 см высоты при диаметре 60-85 см.

Урожай цветочного сырья в первый год жизни составляет 80-100 г сырой массы с одного куста, или 25-33 г абсолютно сухой массы. На втором году жизни урожайность растительного сырья с одного куста варьирует от 180 до 200 г сырой массы или 60-70 г сухой массы.

В результате исследований установлено, что у Nepeta transcaucasica массовая доля эфирного масла в фазе массового цветения колеблется от 0,18 до 0,22%, в среднем 0,20% от сырой массы растительного сырья или 0,6-0,8% от абсолютно сухой. В эфирном масле идентифицировано 25 компонентов. В состав эфирного масла входят такие ценные компоненты, как цитронеллол (44,41%), гераниол (13,68%), цитраль (14,79%) и другие.

Таблица 2

Основные компоненты эфирного масла семенной популяции Nepeta transcaucasica, выращенной в Херсонской области

Компоненты Содержание в масле, % Компоненты Содержание в масле, %

сабинен 0,23 а-терпинеол 0,28

Р-пинен 0,32 цитронеллол 44,41

1-октен-3-ол 0,25 нераль 6,76

6-метил-5-гептен-2-он 0,84 гераниол 13,68

лимонен 2,06 гераниаль 8,03

1,8-цинеол 4,58 метил-4-оксициннамат 0,30

цис-оцимен 0,43 геранилацетат 0,24

транс-оцимен 2,70 непеталактон 1,50

линалоол 0,33 кариофиллен 0,75

транс-хризантемаль 0,24 гермакрен D 2,23

цитронеллаль 5,98 бициклогермакрен 0,53

цис-вербенол 0,29 спатуленол 0,21

транс-вербенол 0,42

Котовник крупноцветковый (Nepeta grandiflora Bieb.) - многолетнее травянистое растение, в условиях Херсонской области достигающее 70-120 см высоты. Диаметр центрального побега в нижней части 1,0-1,2 см. Листья короткочерешчатые, удлиненно-яйцевидные, городчатые с серцевидным основанием, светло-зеленые, 4,0-4,5 см длиной, 2,3-3,0 см шириной. Чашечка цветка 0,7-0,9 см длиной. Венчик голубой, 1,0-1,4 см длиной. Цветки собраны в ложные мутовки. В каждой полумутовке 34-40 цветков. Сложные соцветия редкие, удлиненные 24,0-29,0 см длиной, 3,5-5,0 см шириной.

На второй и в последующие годы растения формируют куст из 20-25 центральных побегов. Весеннее отрастание наблюдается в первой - второй декаде марта. Начало бутонизации - третья декада мая. Начало массового цветения - вторая декада июня. Плодоношение наступает в первой-второй декаде июля. Растение дает полноценные семена. Вес 1000 шт. семян 0,30 г.

В результате исследований установлено, что в фазе массового цветения содержание эфирного масла в растении варьирует от 0,05 до 0,12%, в среднем 0,09% от сырой массы, или 0,28% - от

абсолютно сухой.

Нами установлено, что в эфирном масле содержится 52 компонента. Из них удалось идентифицировать 29 компонентов (табл. 3). Основными компонентами эфирного масла являются кариофиллен (17,48%), гермакрен D (17,81%), кариофилленоксид (7,61%) и гермакрен D - эпоксид (6,72%).

Таблица 3

Основные компоненты эфирного масла семенной популяции Nepeta grandiflora, выращенной

в Херсонской области

Компоненты Содержание в масле, % Компоненты Содержание в масле, %

сабинен 0,30 метилкарвакрол 0,38

Р-пинен 0,26 тимол 3,89

октанон-3 0,17 карвакрол 0,23

мирцен 0,15 а-копаен 0,55

цимен 0,73 Р-боурбонен 1,68

лимонен 0,52 Р-элемен 0,92

1,8-цинеол 8,84 кариофиллен 17,48

транс-сабиненгидрат 0,14 гумулен 1,13

линалоол 0,29 гермакрен D 17,81

транс-эпоксиоцимен 0,10 эремофилен 1,01

ментол 0,31 5-кадинен 0,28

терпинен-4-ол 0,22 кариофилленоксид 7,61

а-терпинеол 0,13 2-methylene-6,8,8-trimethyl-тricydo[5.2.2.0(1,6)]undecan-3-ol 1,48

цис-2,6-диметил-3,5,7-октатриен-2-ол 0,35 гермакрен D - эпоксид 6,72

транс -2,6 -диметил-3,5,7-октатриен-2-ол 0,49

Выводы

В результате исследований нам удалось установить, что выращиваемые в опытном хозяйстве «Новокаховское» три вида рода Nepeta в условиях степной зоны юга Украины растут и развиваются нормально, без отклонений. Растения проходят все фазы индивидуального развития и дают полноценные семена. Все виды в фазу массового цветения содержат эфирное масло, но в разном количестве и с разным химическим составом. Максимальное количество эфирного масла в условиях Херсонской области продуцирует Nepeta cataría var. dtriodora, а минимальное Nepeta grandiflora.

Химический анализ эфирного масла изучаемых видов показал, что состав масла не однороден и отличается как количеством идентифицированных компонентов, процентным содержанием отдельных компонентов, так и наличием разных по химическому составу компонентов.

Список литературы

1. Аксенов Ю.В., Работягов В.Д. Изучение морфобиологических особенностей новых гибридных форм котовника в условиях южного берега Крыма // Бюл. Никит. Ботан. сада. - 2001. - Вып. 82. - С. 5-7.

2. Гурвич Н.Л. Внутривидовая химическая изменчивость некоторых эфирномасличных растений Азербайджана // Эфирномасличное сырье и технология эфирных масел. - Изд-во «Пищевая промышленность», 1968. - Вып. 1. - С. 209-220.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1985. - 351с.

4. Ермаков А.М., Иконников М.И., Луковникова Г.А., Ярош Н.П. Итоги и перспективы биохимических исследований культурных растений // Тр. по прикл. бот., генетике и селекции. - Л. -1969. - Т. 41. - Вып. 1. - С. 326-363.

5. Тимчук К.С., Человская Л.Н. Изменчивость химических признаков котовника лимонного при семенном размножении // Четвертый съезд всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.И. Вавилова. - Кишинев: ШТИИНЦА, 1982. - С. 159.

6. Тропникова И.В., Буданцев А.Л., Зенкевич И.Г. Содержание и состав эфирных масел видов рода NepetaL. // Раст. ресурсы. - 1998. - Вып. 4. - С. 84-104.

Рекомендовано к печати д.б.н., проф. Работяговым В.Д.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.