CC BY
95
ИЗУЧЕНИЕ ВНУТРИВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ ЗВЕРОБОЯ ПРОДЫРЯВЛЕННОГО (HYPERICUM PERFORATUM L.) В УСЛОВИЯХ КУЛЬТУРЫ
Н.В.Портнягина, В.В.Пунегов, Э.Э.Эчишвили, В.П.Мишуров
Институт биологии Коми научного центра УрО РАН, г. Сыктывкар, е-mail: [email protected]
5
s-я <и а.
-8л
к
Si
Сохранение и изучение генетического разнообразия растений в культуре и разработка путей их рационального использования в народном хозяйстве - одна из важнейших теоретических задач, которая решается в ботанических садах.
Зверобой продырявленный(Hypericum perforatum L.) - многолетнее травянистое растение из семейства зверобойных. Южнобореальный евразиат-ский вид. На территории Республики Коми данный вид не произрастает (Флора..., 1976). Зверобой продырявленный - ценное лекарственное растение, используется в официальной и народной медицине. Широко известны препараты зверобоя (настой, настойка, экстракты Иманин и Новоима-нин), являющиеся противомикробны-ми, вяжущими, противовоспалительными, желчегонными и тонизирующими средствами.
В листьях и соцветиях зверобоя содержатся гликозиды флавоноидов, полициклические фенольные соединения (гиперицин и псевдогиперицин), дубильные вещества, витамины, эфирное масло, смолы, органические кислоты, антибиотики. По токсико-фарма-кологическому эффекту зверобой относится к группе «б», включающей в себя растения, которые могут быть использованы при фитотерапии хронических заболеваний, но с ограничением дозы и сроков их назначения, с обязательным введением этих растений в сборы в соотношении 1:4-1:5 (Колесова и др., 1998). Потребность в лекарственном сырье зверобоя определена в 10501100 т в год (Растения для нас, 1996). Заготовка же в природе, по данным некоторых авторов (Тюрина и др., 1983),
значительно ниже и колеблется от 15 до 100 т в год. Заготовка сырья в промышленных масштабах в 90-е годы ХХ века велась не только в Российской Федерации, но и в Украине и Беларуси. Необходимость введения зверобоя продырявленного в культуру в разных регионах России и увеличение площадей выращивания этого вида очевидны. Цель интродукции этого вида - отбор стабильных продуктивных популяций с высоким содержанием биологически активных веществ. Такая работа с 1968 г. проводится в Центральном сибирском Ботаническом саду (ЦСБС), г. Новосибирск. Там создан сорт зверобоя продырявленного Золотодолинский (Тюрина и др., 1987).
Интродукционное изучение зверобоя продырявленного в Ботаническом саду Института биологии Коми НЦ УрО РАН (Республика Коми, г. Сыктывкар) начато в 1994 г. Место проведения исследований относится к подзоне средней тайги. Первичную оценку интродукционных возможностей этого вида проводили на образцах, полученных из ботанических садов Всероссийского института лекарственных и ароматических растений (Москва) и Саратовского госуниверситета (Мишуров и др., 1999; Мишуров, Портнягина и др., 2003). В дальнейшем были привлечены к изучению образцы из районов с более суровыми климатическими условиями: Сибири, Горного Алтая, Алтайского края и природный образец из Кировской области. Коллекция зверобоя продырявленного формировалась постепенно. Число лет наблюдений за образцами разное. Здесь этот показатель равен возрасту растений. Есть образцы, которым 8-11 лет, они в 2006 г. цвели и плодоносили (табл.1).
При семенном размножении зверобоя продырявленного важным вопросом является срок высева семян. Семена зверобоя продырявленного очень мелкие: масса 1000 семян 0,1 г, длина 0,7-1 мм, ширина 0,3-0,4 мм. Изучали раннелетний, летний (июль) и позднелетний сроки высева семян, а также рассадный способ выращивания растений. Ежегодно высевали в три срока образцы, имеющиеся в достаточном количестве, и выращивали в теплице рассаду. Установлено, что оптимальным в условиях среднетаежной подзоне Республики Коми является рассадный способ выращивания, а также ранне-летний срок высева семян - 6-10 июня. Летний июльский и позднелетний (в конце августа) сроки высева не дали положительных результатов.
Для сравнительного изучения образцов зверобоя продырявленного было решено заложить коллекцию на однородном, выравненном агрофоне. Объектами исследований стали семь образцов зверобоя продырявленного разного географического происхождения, из них пять образцов выращены из семян местной репродукции, т.е. семена сыктывкарской репродукции 2003 г. сбора. Это образцы из Кировской области, Сыктывкара, Новосибирска, Горного Алтая и Барнаула, также для сравнения взяли инорайонный образец семян из Саратова и сорт Золотодолинский (Новосибирск). Исследования проводятся по методике ВИЛАР (1984). Изучаются начальные этапы онтогенеза, фенология, динамика роста, внутривидовая изменчивость, побегообразование, продуктивность лекарственного сырья и его биохимическая оценка.
«
а о,
I
о
к £
к
к
О
к £
Таблица1
Список образцов зверобоя продырявленного разного происхождения, изучавшихся в коллекции в 1994-2006 гг.
Образец Репродукция Способ Наблюдения
посадки с... года число лет
Москва ВИЛАР рассада 1994 6
Саратов БС гос. ун-та рассада 1994 6
рассада 1997 8
Сыктывкар (исходный ИБ Коми НЦ рассада 1996 11
из Саратова) посев в грунт 6.06.1997 5
Белая Церковь БС рассада 1997 8
Барнаул БС Алтай. ун-та рассада 1997 10
Новосибирск ЦСБС рассада 1999 8
посев в грунт 7.06.2000 7
Кировская область из природы посев в грунт 8.06.2000 7
Горный Алтай Горно-Алтайский БС рассада 2001 6
У
si а
а
J
1 г
с
S §
I
с
S §
к <8
t !?
Л
8.
Sä
Л
s 8
а,
£
Для закладки коллекции семена отобранных образцов высевались в теплице в конце апреля 2004 г Выращенные растения 20 июля в возрасте 70 дней были высажены в открытый грунт. 35 растений первой и 50-60 растений второй повторности были высажены с площадью питания 40х40 (см2). Это оптимальная площадь питания для изучения побегообразования зверобоя продырявленного. Остальные растения высаживались загущенно для изучения ранних этапов онтогенеза (табл.2).
При рассадном способе выращивания зверобой продырявленный в первый год жизни в процессе онтогенеза проходит последовательно все возрастные состояния прегенеративного периода и не переходит в генеративный период. При раннелетнем сроке высева семян в грунт зверобой формирует к концу вегетации имматурные растения 810 см высотой и стержневую корневую систему до 6-8 см длиной и в таком состоянии зимует. Зимостойкость растений первого года жизни составляет в среднем 86%, растений второго и последующих лет жизни - 95-100%. На второй и в последующие годы отрастание зверобоя отмечается в мае, сразу после перехода положительных температур через 50С. Раннее начало отрастания - в первой декаде мая отмечалось в 2003, 2005, 2006 гг, позднее - 25 мая в 1999 г В фазу цветения растения вступают в первой-второй декадах июля, в холодном 2002 г позже - 22 июля и затем цветут до конца августа. Конец цветения совпадает с фазой плодоношения. В культуре соцветия зверобоя крупнее, чем в природе и формируются на побегах не только первого порядка, но и второго и третьего порядков, что способствует более длительному периоду цветения и большему выходу лекарственного сырья. Период цветения варьирует по годам от 38 до 54 дней. Высота генеративных побегов в этот период достигает 65-93 см и зависит от возраста растений и метеоусловий сезона. Период от начала отрастания до сбора семян у образцов зверобоя продырявленного варьировал по годам от 119 до 137 дней.
Для создания долголетних продуктивных плантаций зверобой продырявленный размножают только семенами. Поэтому, важное значение имеет способность этого вида формировать полноценные семена в новых условиях выращивания. За годы исследований установлено, что все изучаемые образцы ежегодно формировали семена, но их качество зависело от метеоусловий вегетационного сезона. В неблагоприятные годы (1996, 2001, 2002 гг.) лабораторная всхожесть семян составила 420%, в благоприятные годы - 72-90%, редко 100%. Дикорастущий образец из Кировской области и в благоприятные годы уступал по всхожести и энергии прорастания другим образцам. Всхожесть их была в два раза ниже и составляла 41-46%, в 2005 г. - 25%.
Таблица 2
Схема закладки коллекции зверобоя продырявленного разного происхождения, 20 июля 2004 г.
Образец Повторность Число растений, шт. Зимостойкость, %
2004 г. 2005 г. 2005 г. 2006 г.
1.Сорт Золотодолинский I 35 30 86 100
II 84 64 76 100
2.Кировская область I 35 35 100 100
II 77 45 58 100
З.Сыктывкар (исходный из I 30 29 97 100
Саратова) II 50 48 96 100
4.Новосибирск I 35 29 83 96
II 50 48 96 98
5.Горный Алтай I 35 30 86 97
II 91 84 92 95
6.Барнаул I 48 46 96 100
II 30 27 90 100
7.Саратов I 64 34 53 100
II 63 59 94 98
Биохимическая оценка лекарственного сырья семи образцов зверобоя продырявленного разного географического происхождения проводилась на растениях второго года жизни (2005 г). Методом спектрофотометрии в экстрактах исследуемых образцов зверобоя продырявленного в фазе массового цветения определялось содержание суммы флавоноидов в пересчете на рутин. Установлено, что образцы мало отличаются друг от друга по интенсивности биосинтеза флавоноидов. Массовая доля указанной группы веществ в соцветиях зверобоя в пересчете на абсолютно сухое сырье составляет 3,964,85%. Методом микроколоночной аналитической ВЭЖХ установлены состав и содержание нафтодиантроновых пигментов (гиперицина и псевдогиперици-на) в образцах растений. Выявлено, что по суммарному содержанию указанных пигментов достоверно отличается только образец зверобоя продырявленного из Барнаула: гиперицин - 0,010±0,002%, псевдогиперицин -0,029±0,004%. Во всех остальных образцах зверобоя содержание гиперицина варьировало в интервале 0,010-0,017%, псевдогиперицина - 0,036-0,046% и соответствовало требованиям, предъявляемых к лекарственному сырью зверобоя по содержанию нафтодиантроновых пигментов.
Таким образом, первичное интродукционное изучение зверобоя продырявленного показало, что оптимальным способом выращивания данного вида является рассадный и раннелетний срок высева семян в грунт. Установлена высокая зимостойкость образцов, которая увеличивалась с возрастом растений. Многолетние растения зверобоя продырявленного ежегодно формировали семена, что является одним из показателей успешности интродукции данного вида в новых почвенно-климатических условиях. Выявлена высокая устойчивость данного вида в культуре на Севере, 8-11-летние растения находились в генеративном периоде и не проявляли признаков старого субсе-нильного возрастного состояния. Шесть образцов зверобоя продырявленного из семи исследованных по содержанию нафтодиантроновых пигментов удовлетворяют требованиям Фармакопей ряда государств и прежде всего Европейской Фармакопеи и Британской Фармакопеи (массовая доля изучаемых пигментов не ниже 0,05%).
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Целевой программы поддержки междисциплинарных проектов, выполняемых в содружестве с учеными СО РАН и ДВО РАН, 2006 г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Блинова К.Ф., Вандышев В.В., Комарова М.Н.и др. 1996. Растения для нас: Справочное издание: Учебная книга. - СПб. 654 с.
Колесова В.Г., Марченко В.А., Сыровежко Н.В. 1998. Лекарственные растения: мифы и реальность. Традиционная (народная) медицина в объективе науки. - СПб.: Изд-во С.-Петерб.гос.хим.-биол.академии. 261с.
Мишуров В.П., Волкова Г.А., Портнягина Н.В. 1999. Интродукция полезных растений в подзоне средней тайги Республики Коми (Итоги работы Ботанического сада за 50 лет. Т. 1). - СПб.: Наука. 216 с.
Мишуров В.П., Портнягина Н.В., Зайнуллина К.С. и др. 2003. Опыт интродукции лекарственных растений в среднетаежной подзоне Республики Коми. - Екатеринбург: УрО РАН. 243 с.
Тюрина Е.В., Шохина Н.К., Гуськова И.Н. 1983. Опыт возделывания Hypericum perforatum L. в Новосибирской области // Растит.ресурсы. Т.19. Вып.4. С.507-512.
Флора Северо-Востока европейской части СССР. 1976. - Л.: Наука. Т.3.296 с.
