CC BY
33
УДК 631.8 DOI 10.24411/2311-6447-2020-10091
Исследование аллелопатической активности экстрактов дурнишника обыкновенного Xanthium strumarium с некоторыми сельскохозяйственными растениями
Study of allelopathic activity of common Xanthium strumarium stubble extracts with some agricultural plants
Ст. науч. сотрудник Д.К. Магзанова (ORCID 0000-0002-4654-296Х), науч. сотрудник А.С. Баймухамбетова (ORCID 0000-0001-5788)
(Астраханский государственный университет) научно-образовательный центр «Осетроводство», тел. +79608520020, E-mail: d m a gxa по vafernail.ru
Senior researcher D.K. Magzanova (ORCID 0000-0002-4654-296X), Researcher A.S. Baimukhambetova (ORCID 0000-0001-5788)
(Astrakhan State University) Scientific and Educational Center «Ossetirovodstvo»,
tel. +79608520020,
E-mail: [email protected]
Реферат. При планировании защитных мероприятий и составлении последовательности чередования культур в севообороте особое внимание нужно уделять аллелопатически активным видам сорных растений, которые оказывают значительное влияние на прорастание семян и развитие проростков: задерживают или ускоряют развитие семян, изменяют или преодолевают состояние их покоя, воздействуют на прорастание семян и формирование органов проростка. Цель работы - исследовать в лабораторных условиях аллелопатические взаимоотношения дурнишника обыкновенного Xanthium strumarium с различными сельскохозяйственными растениями. Экспериментальные исследования были выполнены на базе научной лаборатории биотехнологий АГУ. Заготовку материала проводили на территории Астраханской области согласно классическим методам сбора и хранения растительного сырья. Фитостимулируюшую активность X. Strumarium изучали методом влажных камер (ГОСТ). Для оценки влияния фитостимулирующей активности на ростовые процессы кулыур использовали 2,5-, 5,0, 10,0 %-ные водные вытяжки из разных частей растения (стебли, листья н соплодия). В качестве тест-объектов использовали семена редиса (Raphanus sativus) и салата (Lactiica sativa). Данные проведенных исследований показывают, что экстракты из соплодий, стеблей и листьев дурнишника обыкновенного по-разному действуют на энергию прорастания, всхожесть и мор-фометрические показатели тест-объектов. Проявляется ингибирующее действие экстракта 10 %-ной вытяжки из соплодий, стеблей и листьев на энергию прорастания семян тест-объектов. Наибольшее стимулирующее действие показали 2,5 и 5 %-ные экстракты как из стеблей и листьев, так и из соплодий. В этих вариантах результаты достигали 100 % по всхожести семян, незначительно превышая контроль.
Summary. When planning protective measures and making a sequence of alternating crops in the crop rotation, special attention should be paid to allelopathically active species of weeds that have a significant impact on seed germination and development of seedlings: delay or accelerate the development of seeds, change or overcome their dormant state, affect the germination of seeds and the formation of germination organs. The purpose of this work is to study in laboratory conditions the allelopathic relationships of the common durnishnik Xanthium strumarium with various agricultural plants. The pilot study was conducted at the scientific laboratory of biotechnology of Astrakhan state University. Preparation of the material was carried out on the territory of the Astrakhan region, according to the classical methods of collecting and storing plant raw materials. The phytostimulating activity of X. Strumarium was studied by the method of wet chambers (GOST). To assess the phytostimulating activity on the growth processes of crops, 2,5-, 5,0, 10,0 percent water extracts from different parts of the plant (stems, leaves and coplodium) were used. Radish seeds (Raphanus sativus) were used as test objects) and lettuce (Lactuca sativa). These studies show that the extracts from stems, stems and leaves of common cocklebur different effects on germination energy, germination and morphometric parameters of test objects. The inhibiting effect of the extract of 10 % extract from the fruit, stems and leaves on the energy of germination of test object seeds is shown. The greatest stimulating effect was shown by 2,5 and 5 % extracts from both stems and leaves, and from the coplodia. In these variants, the results reached 100 % of seed germination, slighdy exceeding the control.
©Д.К. Магзанова, А.С. Баймухамбетова, 2020
Ключевые слова: аллелопатия, растительное сырье, Xanthium strumarium, фитостимуляция семян, экстракты, всхожесть семян, энергия прорастания, Астраханская область.
Keywords: allelopathy, plant matériels, Xanthium strumarium, phytostimulation of seeds, extracts, seed germination, germination energy, Astrakhan région.
Продукты распада отмерших частей и органов растений влияют на метаболизм сообитателей не только в природных, но и искусственных фитоденозах, где человек в значительной мере регулирует условия произрастания [1, 2]. Сорные растения в результате конкуренции с культурными значительно влияют на баланс элементов питания, физические свойства почвы, водно-воздушный, тепловой и световой режимы агрофитоценоза [3, 4, 5]. Взаимные отношения между культурными и сорными растениями в значительной мере регулируются биохимическим взаимодействием - аллелопатией. Многие виды сорных растений, выделяя биологически активные вещества, могут оказывать как ингибирующее, так и стимулирующее действие на рост и развитие совместно произрастающих [7].
Дурнишник обыкновенный (Xanthium strumarium L.) вид однолетних травянистых растений из рода Дурнишник (Xanthium). Род относится к одному из самых больших семейств двудольных растений, к семейству Сложноцветных (Compositae), оно же семейство Астровых (Asteraceae). Как сорняк распространен по всему миру, за исключением районов Крайнего Севера. Растение встречается на влажной песчаной почве по берегам рек и канав.
Лечебными свойствами у дурнишника обладают корни, семена и облиственные верхушки цветущего растения. Последние срезают во время цветения (с июня по август) и сушат в специальных сушилках при умеренной температуре, так как йод, придающий дурнишнику целебные свойства, испаряется при перегреве. Семена собирают по мере созревания, начиная с середины лета. Большая их часть идет на приготовление масла. Корни выкапывают самыми последними. При сборе следует проявлять осторожность, так как растение ядовито.
Все растение содержит внушительную дозу йода и витамина С, алкалоиды, гликозиды, смолы, эфирные масла - фенол, тимол и его изомер карвакрол, дубильные вещества, трициклические сексвитерпены и пигменты. Как лечебные свойства, так и противопоказания дурнишника обыкновенного тесно связаны с его химическим составом. Хотя официальная медицина и не признает дурнишник фармакопейным растением, ученые не отрицают, что содержащийся в нем йод способен бороться с заболеваниями, связанными с йододифицитом и нарушением йодного обмена. Это, в первую очередь, профилактика и лечение гипотиреоза, простого и эутиреиоидного зоба, эндометриоза, мастопатии и миомы матки. Наличие аскорбиновой кислоты объясняет противовоспалительные свойства дурнишника, делающие его полезными при простудных заболеваниях. Дубильные вещества помогают справиться с дизентерией и поносами. Сапонины способствуют усилению секреции бронхиальных желез и объясняют противокашлевые и мочегонные свойства дурнишника, благодаря им растение может применяться при бронхитах, коклюше, заболеваниях мочевого пузыря. Настой растения способствует понижению артериального давления, снимает спазмы при кишечных коликах и расслабляет гладкую мускулатуру, одновременно возбуждая дыхательный центр [7].
Учитывая вышеизложенное, целью представленной работы - исследование в лабораторных условиях аллелопатических взаимоотношений дурнишника обыкновенного Xanthium strumarium с различными растениями.
Объектом исследования явились различные концентрации экстракта на водной основе, экстрагируемые из разных частей X. Strumarium. Заготовку материала проводили на территории Астраханской области согласно классическим методам сбора и хранения растительного сырья [9]. Для оценки влияния фитостимулирующей активности на ростовые процессы культур использовали 2,5 -, 5,0 - 10,0 % -ные водные вытяжки из разных частей растения (стебли, листья и соплодия). В качестве контроля использовали дистиллированную воду.
Для приготовления экстрактов использовали навеску соплодия и стебля +листья массой 2,5, 5,0, 10,0 г и заливали 100 мл дистиллированной воды. При температуре 25 °С в течение часа проводили экстрагирование. Полученный экстракт фильтровали через ватно-марлевый фильтр. В качестве тест-объектов использовали семена редиса (Raphanus sativus) и салата (Lactûca sativa).
Фитостимулируготттую активность X. Strumarium изучали методом влажных камер (ГОСТ). Семена тест-культур в количестве 15 шт раскладывали на фильтровальной бумаге в чашках Петри, заливали 10 мл экстракта. Эксперимент проводили в трехкратной повторности, при комнатной температуре (24-25 °С). Энергию прорастания определяли на третий день, всхожесть - на седьмой день эксперимента. Статистическую обработку результатов проводили общепринятыми методами математической статистики [11,12]. При анализе табличных данных была использована статистическая обработка результатов с помощью стандартной программы Microsoft Excel 2007, Статистика.
Данные проведенных исследований показывают, что экстракты из соплодий, стеблей и листьев дурнишника обыкновенного по-разному действуют на энергию прорастания, всхожесть и морфометрические показатели тест-объектов.
При изучении влияния экстрактов разных концентраций из соплодий дурнишника обыкновенного на энергию прорастания семян исследуемых растений видим, что на контроле у редиса она составляет 70 %, а у салата 70,5 % (табл. 1). Аллелопатическая активность водных вытяжек сорного растения различается от соотношения навески и воды. При 2,5-%-ной концентрации экстракта наблюдается снижение энергии прорастания семян редиса на 33,3 и салата на 30,5 % по сравнению с контролем. Самые низкий показатель влияния экстрактов соплодий дурнишника обыкновенного наблюдается при концентрациях 10-%-ого раствора.
Таблица 1
Влияние экстрактов соплодия X. БЬттагшт на всхожесть, рост и развитие
Тест - объект Проба % Энергия прорастания, % Всхожесть, % Средняя длина побега, мм Средняя длина корня, мм
2,5 36,7 96,7 29,5+1,85" 43,7+5,43
Редис 5,0 6,7 100,0 29,6±2,57* 35,7±3,98i
10,0 0,0 20,0 7,5±1,7Г" 5,5±2,ЗГ"
Контроль 70,0 96,7 22,6+1,35 49,3+5,24
2,5 30,0 86,7 12,6±0,61 21,3±1,34
Салат 5,0 26,7 100,0 10,6+0,65" 15,9+1,74
10,0 0,0 73,4 7,0±0,42*** 11,3±1,68"
Контроль 70,5 95,0 13,0+0,59 18,3+0,97
Примечание: разница с контролем достоверна * Р < 0,05, ** Ps 0,01, *** Р s 0,001.
Всхожесть семян тест-объектов под влиянием разных концентраций экстрактов соплодий дурнишника демонстрирует неравнозначное действие. На контроле всхожесть семян редиса составляет 96,7 %, салата - 95,0 %. При 2,5-%-ого экстракте всхожесть семян редиса такая же, как и в контроле, а у салата уменьшается на 8,3 %. При 5-%-ой вытяжки наблюдается стимулирование всхожести семян, оно составляет 100 % и у редиса и у салата. А при 10-%-ой вытяжке явно выражено ингибирующее действие, всхожесть у редиса и салата снижается на 76,7 и 21,6 %.
Исследование влияния водных экстрактов соплодий X. зХгитапит на ранние ростовые показатели редиса и салата, а именно на длину побегов и корня, снова показывает неравнозначное действие (табл. 1). Так при 2,5- и 5-%-ых вытяжных длина побега у редиса увеличивается в среднем на 6,9-7 мм, а при 10-%-ой концентрации уменьшается на 15,1 мм в сравнении с контролем. Притом, что при этих же концентрациях длина побега у редиса уменьшается с увеличением концентрации: на контроле средняя длина достигала 13 мм, при 2,5 процентной вытяжке уменьшается на 0,4 мм, при 5-процентной — на 2,4 мм и при 10-процентной — на 6 мм. Аналогичные зависимости проявляются при измерении корневой части исследуемых тест-объектов.
Результаты влияния экстрактов стебля и листьев X. Б^тапит, представленные в табл. 2, показывают, что, также как и при влиянии экстрактов из соплодий наблюдается снижение энергии прорастания семян в сравнении с контролем (табл. 2). В контроле у редиса она составила 70 %, а у салата 70,5 %. При действии проб с концентрацией 2,5-%ной вытяжки энергия прорастания снижается на 43, 66 %, при концентрации 5-процентной вытяжки на 66,6 %, а при 10 %-ной энергии прорастания не наблюдается вообще.
Таблица 2
Влияние экстрактов стебля и листьев X. Strum.ari.um на всхожесть, рост и развитие семян тест- объектов
Тест - объект Проба % Энергия прорастания, % Всхожесть, % Средняя длина побега, мм Средняя длина корня, мм
2,5 27,0 76,7 35,8±1,974" 50,6±6,16
Редис 5,0 3,4 16,7 5,0+0,00 3,8±0,73"'
10,0 0,0 3,3 5,0+0,00 2,0±0,00
контроль 70,0 96,7 22,6±1,35 49,3+5,24
2,5 16,7 100,0 12,7±0,39 29,7±1,08
Салат 5,0 20,0 100,0 5,0±0,034" 2,6±0,25л"
10,0 13,4 50,0 8,8+0,86"* 8,5+1,41*"
контроль 70,5 95,0 13,0±0,59 18,3±0,97
Примечание: разница с контролем достоверна * Р 2 0,05, ** 0,01, *** Р 2 0,001.
Ярко выраженное ингибирующее аллелопатическое действие экстрактов стебля и листьев X. Б^таНит можно наблюдать на всхожести редиса. С увеличением концентрации ингибирование составляет от 20 до 93,4 %в сравнении с контролем.
Всхожесть семян салата при данных концентрациях экстрактов была иной. Всхожесть 100 % наблюдается при концентрациях 2,5- и 5-%-х вытяжек, что на 0,5 % больше контроля, а при 10 %-ной концентрации всхожесть уменьшается на 45 % в сравнении с контролем.
При 2,5 %-ной водной вытяжке, полученной из стебля и листьев дурнишника обыкновенного, по сравнению с контролем длина 7-дневных побегов и корней редиса увеличивается на 13,2 мм и на 1,3 мм соответственно, у салата при действии такой концентрации длина побега уменьшается на 0,7 мм, а длина корня увеличивается на 11,4 мм.
При действии 5 % ной вытяжки наблюдается подавление роста побегов и корней у редиса и салата. Так, побеги редиса меньше контроля на 17 мм, у салата на 7 мм. Корни при этих же концентрациях меньше на 45,5 и 15,7 мм соответственно.
При максимальной исследуемой концентрации водных вытяжек наблюдается очень сильное подавление роста побегов и корней тест-объектов. Длина побегов у редиса уменьшается на 17 мм, длина корня на 47,3 мм. У салата длина побега меньше контроля на 4,4 мм, а длина корня на 9,8 мм.
В результате исследования не было обнаружено зависимости между признаками начальных ростовых процессов от присутствия дурнишника обыкновенного. Исследования показали, что дурнишник обыкновенный оказывает не только инги-бирующее, но в некоторых случаях и стимулирующее действие.
Результаты исследования о влиянии экстрактов Xanthium strumarium на прорастание и всхожесть семян редиса сорт жара (Raphanus satiirus) и кресс-салата (Lepidium sativum L.) показали различные по степени активности действия. Стимулирующее влияние оказывается в варианте с использованием 2,5 и 5 %-ных экстрактов из разных частей дурнишника обыкновенного. Всхожесть достигала от 76,6 до 100 % . Относительно ниже показатели при использовании 10 %-ных вытяжек.
Полученные данные дают возможность для дальнейшего изучения и добавления дурнишника обыкновенного в качестве растительного сырья при разработке препаратов с широким спектром действия для отраслей народного хозяйства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бухаров А.Ф. Балеев Д.Н. Аллелопатическая активность у семян овощных сельдерейных культур / / Сельскохозяйственная биология. - 2014. - № 1. - С. 86-90.
2. Власова О.И., Вольтере О.П., Трубачева Л.В. Выявление аллелопатических свойств сорных растений в условиях длительного стационарного опыта зоны достаточного увлажнения Ставропольского края / / Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 5. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// science-education.ru/ru / article/view?id=6990 /
3. Глубшева Т.Н., Влияние настоя из амброзии полыннолистной на важнейшие сельскохозяйственные культуры / / Научные ведомости. Серия Естественные науки. - 2010. - № 9 (80), вып. 11. - С. 55-58.
4. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур: Методы определения всхожести (с изменениями №1, 2). - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. - 47с. Климахин Г.И., Фонин B.C. Масляков В.Ю. Некоторые биохимические особенности дурнишника обыкновенного (Xanthium strumarium L.) / / Химико-фармацевтический журнал, 2015. - Т.49. - № 8. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://doi.org/10.30906/0023-1134-2015-49-8-32-35
5. Козак М.Ф. Биометрия. — Астрахань: Волга, 1995. — 160 с.
6. Корепанов С.В., Опенов Т.Г., Веряскина Н.Д. Изучение в эксперименте in vivo противоопухолевых совйств дикорастущего лекарственного растения дурнишник обыкновенных (Xanthium strumarium) / / Мир науки, культуры, образования, 2011. - №4(29). - С. 230 - 234.
7. Лакин Г.Ф. Биометрия - М.: Высшая школа, 1990. - С. 323-325.
8. Мазнев Н. Энциклопедия народной медицины. М.: Мартин, 2004. - с. 167168.
9. Мазнев Н. Энциклопедия народной медицины. М.: Мартин, 2004. - с. 167168.
10. Передериева В.М., Власова О.И., Шутко А.П. Аллелопатические свойства сорных растений и их растительных остатков в процессе минерализации / / Научный журнал КубГАУ. - 2011. - №73(09). - С. 11.
11. Правила сбора и сушки лекарственных растений. М.: Медицина, 1985. -328 с.
12. Рзаева В.В. Влияние вытяжки сорных растений на всхожесть семян яровой пшеницы / / Аграрный вестник Урала, 2012. - №1 (93) - С. 20.
13. Трофимова Т.А., Несмеянова М.А., Шаева Н.П. Изучение аллелопатических свойств культурных и сорных растений / / Мат. межд. конф. Биологизация земледелия: перспективы и реальные возможности. - 2019. - С. 106-111.
АПК-продукты зб<
оабатывающей промышленности Ярового питания, № 4, 2020
14. Чегодаева Н.Д., Маскаева Т.А., Лабутина М.В. Аллелопатическое влияние борщевика сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) на культурные растения / / Фундаментальные исследования. - 2015. - № 2 (часть 26) - С. 5845-5849.
15. Шутко А.П. Аллелопатия как форма взаимоотношений растений в агрофи-тоцинозе. - 2011. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://sworld.com.ua/ simpoz4/ 133.pdf.
1. Buharov A.F. Baleev D.N. Allelopaticheskaya aktivnost' u semyan ovoshchnyh sel'derejnyh kul'tu [Sel'skohozyajstvennaya biologiya]. - 2004. - № 1- pp. 86-90.
2. Vlasova O.I., Vol'ters O.I., Trubacheva L.V. Vyyavlenie allelopaticheskili svojstv sornyh rastenij v usloviyah dlitel'nogo stacionarnogo opyta zony dostatochnogo uvla-zhneniya Stavropol'skogo kraya [Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya] - 2012-№5- [Elektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: http://science-education.ru/ru/article/ view?id=6990/
3. Glubsheva T.N. Vliyanie nastoya iz ambrozii polynnolistnoj na vazhnejshie sel'skohozyajstvennye kul'tury [Nauchnye vedomosti. Seriya Estestvennye nauki], -2010. -№ 9 (80), vyp. 11. - pp. 55-58.
4. GOST 12038-84. Semena sel'skohozyajstvennyh kul'tur: Metody opredeleniya vskhozhesti (s izmeneniyami №1, 2). - M.: IPK Izd-vo standartov, 2004. - 47 p.
5. Klimahin G.I. Fonin V.S., Maslyakov V.Y. Nekotorye biohimicheskie osobennos-ti durnishnika obyknovennogo (Xanthium strumarium L.) [Himiko-farmacevticheskij zhurnal], 2015. - T.49. - № 8. - [Elektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: https:/ / doi.org/ 10.30906/0023-1134-2015-49-8-32-35
6. Kozak M.F. Biometriya. — Astrahan': Volga, 1995. — 160 p.
7. Korepanov S.V., Openov T.G., Veiyaskina N.D. Izuchenie v eksperimente in vivo protivoopuholevyh sovjstv dikorastushchego lekarstvennogo rasteniya durnishnik obyknovennyh (Xanthium strumarium) [Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya], 2011. - №4 (29). - . pp.230 - 234.
8. Lakin G.F. Biometriya - M.: Vysshaya shkola, 1990. - pp. 323-325.
9. Maznev N. Enciklopediya narodnoj mediciny. M.: Martin, 2004. - pp. 167-168.
10. Perederieva V.M., Vlasova O.I., SHutko A.P. Allelopaticheskie svojstva sornyh rastenij i ih rastitel'nyh ostatkov v processe mineralizacii [Nauchnyj zhurnal KubGAU]. -2011,-№73(09).-pp. 11.
11. Pravila sbora i sushki lekarstvennyh rastenij. M.: Medicina, 1985. - 328 p.
12. Rzaeva V.V. Vliyanie vytyazhki sornyh rastenij na vskhozhest' semyan yarovoj pshenicy [Agrarnyj vestnik Urala], 2012. - №1 (93)-20pp.
13. Trofimova T.A., Nesmeyanova M.A., SHaeva N.P. Izuchenie allelopaticheskih svojstv kul'turnyh i sornyh rastenij [Mat. mezhd. konf. Biologizaciya zemledeliya: per-spektivy i real'nye vozmozhnosti]. - 2019. - pp. 106-111.
14. Chegodaeva N.D., Maskaeva T.A., Labutina M.V. Allelopaticheskoe vliyanie borshchevika sosnovskogo (Heracleum sosnowskyi Manden) na kul'turnye rasteniya / / [Fundamental'nye issledovaniya]. - 2015. - № 2 (chast' 26) - pp. 5845-5849.
15. SHutko A.P. Allelopatiya kak forma vzaimootnoshenij rastenij v agrofitocinoze. - 2011. - [Elektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: http://sworld.com.ua/ simpoz4/ 133.pdf.
REFERENCES
