CC BY
87УДК 633.522:[631.52+577.1]
https://doi.Org/10.21498/2518-1017.14.4.2018.151902
Накопичення канаб1Д10лу в онтогенез! рослин техмчних (промислових) конопель
С. В. М1*щенко*, I. М. Лайко
1нститут луб'яних культур НААН Укртни, вул. Терещенюв, 45, м. Глухтв, Сумська обл., 41400, Украина, *e-mail: [email protected]
Мета. Встановити особливосп накопичення канабщюлу та 1'нших канаб1'но'1дних сполук тд час онтогенезу техт'чних (промислових) однодомних конопель, визначити оптимальну фенолопчну фазу конопель, у яку доц'льно проводити збирання рослин з метою отримання канаб1Д1'олу для потреб фармацевтично!' галуз1. Методи. Польов1, лабораторт (тонкошарова хроматограф1я), математично!' статистики (кореляц'йно-регреа'йний анал1з). Результати. Наведено ре-зультати трир1чних досл1'джень 1з вивчення накопичення бюмаси в онтогенез1 рослин конопель сорлв 'Гляна', 'ЮСО 31' 1 'Золотонкьм 15', вмкту канаб1Д1'олу, тетрап'дроканаб1'нолу 1 канаб1нолу в середньозваженому зразку вегетативно!' маси ус'х живих листм'в 1 суцв1ття. Висновки. Наявт'сть та 1нтенсивт'сть накопичення певно! канаб1но'1дно1 сполуки е спадково обумовленими ознаками. Невелику мльмсть канаб1'но'1д1'в у конопель можна 1дентиф1кувати вже на рант'х стад1ях розвитку, зокрема у фаз1 1-3 пар справжт'х лист'в. На основ1 теоретичних розрахунк'в 1 зп'дно проведених достджень установлено, що оптимальним перюдом для збирання б1омаси конопель медичного напряму використання та подальшого видтлення канаб1Д1'олу е пер1од в1д повного цвтння до фази б1'олоп'чно'1 стиглост1. У окремих с'мей сорту 'Гляна', з якими проводилась селекц'йна робота у напрям1 п1двищення вм1сту канаб1Д1'олу, можна отримати близько 5,808 г/м2, сорту 'ЮСО 31' - 1,528 г/м2, сорту 'Золотон1ськ1 15' - 1,563 г/м2 дано!' речовини. Суцвтгтя конопель м1стять набагато б1'льше канаб1'но1дних сполук, пор1вняно з листками, але зважаючи на 1'х частку в загальт'й б1омас1 рослин, можна стверджувати, що 1 суцв1ття, 1 листки однаковою м1рою придатн1 для використання як джерела канаб1д1олу. Використання техт'чних (промислових) конопель у медичн1й (фармацевтичт'й) галузях е перспективним, але за умови ц1леспрямовано'1 селекц1йно'1 роботи.
Ключов! слова: коноnлi; канабiдiол; mеmрагiдроканабiнол; канабiнол; 6ioMaca; фенологiчнi фази.
Вступ
Канабшощи е специф1чними речовинами конопель (Cannabis sativa L.), що належать до класу ароматичних сполук i синтезують-ся та накопичуються переважно у залозис-тих трихомах.
Вважаеться, що бюсинтез канабiноi'дiв вiдбуваeться на поверхнi плазматично! мемб-рани, або в клггиннш стiнцi на межi з секре-торною порожниною. Канабiноi'ди зустрiча-ються не лише в клiтинах вид^ьних тканин. Це свiдчить про те, що гени синтезу цих сполук можуть експресуватися у вих клиинах рослини. Однак, саме залозисп трихоми спе-цiалiзованi на синтезi високих рiвнiв кана-бiноi'дiв, в шших тканинах вмiст цих речо-вин набагато менший. Напевно, канабшощи виконують захисну роль у рослиш, при цьо-му зниження вммту канабiноi'дiв i кiлькостi залоз у техшчних (промислових) конопель не змшюють цi фiзiологiчнi функцй', достат-шм е синтез даних речовин у невеликих ылькостях iншими клiтинами рослинного оргашзму [1].
Serhii Mishchenko
https://orcid.org/0000-0002-1979-4002 Iryna Laiko
https://orcid.org/0000-0003-1514-574X
Найбiльш поширеними канабiноi'дами в залозистих трихомах конопель е тетрагiдро-канабiнолова кислота (ТГКК), канабiдiолова кислота (КБДК) i канаб^еролова кислота (КБГК). Бiоактивнi форми канабшощДв - тет-рагiдроканабiнол (ТГК), канабщюл (КБД) i канабiгерол (КБГ) - утворюються в резуль-татi реакци декарбоксилування пiд впливом зовнiшнiх умов. Декарбоксиловаш похiднi -канабiхромен (КБХ) i канабiнол (КБН) ви-явлеш у невеликих кiлькостях [2]. Шляхи бюсинтезу канабiноiдних сполук конопель були встановлеш порiвняно недавно. КБГК е центральним попередником рiзних канабi-нощДв. ТГКК-синтаза перетворюе КБГК в ТГКК [3, 4], вщповщно КБДК-синтаза - в КБДК [5] i КБХК-синтаза - в КБХК [6]. КБН е кшцевим продуктом синтезу ТГК (утворю-еться внаслiдок окиснення).
Прийнято видiляти декiлька хiмiчних фе-нотишв (хемотипiв) конопель на основi сшв-вiдношення певних канабiноiдiв. До хемоти-пу I вiдносять наркотичнi коноплi з перева-жанням ТГК, тобто низьким сшввщношен-ням КБД/ТГК; хемотип II е промiжним за вказаним сшввщношенням; до хемотипу III вщносять волокнистi коноплi з переважан-ням КБД, у яких вммт ТГК становить вщ невеликого вiдсотка до повно'1 вiдсутностi [7]. Пiзнiше були вид^еш ще два хемотипи. Хе-
мотип IV характеризуеться переважанням КБГ, який е основною сполукою, i низьким вм1стом ТГК [8]; хемотип V мае повну ввд-сутшсть даних сполук i ix практично не можна видiлити в межах чутливост хроматографа [9]. Виходячи з особливостей успад-кування xiмiчниx фенотипiв, гени для ТГКК-синтази i КБДК-синтази вважають кодом^ нантними алелями в одному локуи. Вважа-еться, що така кодомшантшсть обумовлена двома алелями для рiзниx iзоформ однiei i т1е1' ж синтази, що мае рiзну специфiчнiсть для перетворення КБГК-попередника в КБДК чи ТГКК вiдповiдно [10], у той же час ген для КБХК-синтази знаходиться в незалежному локуи. В шших дослiдженняx спостерiгали рiзноманiтнiсть послiдовностей для ТГКК- i КБДК-синтази, що може бути обумовлено на-явшстю декiлькоx зчеплених локусiв для цих гешв [11]. RAPD-аналiз показав, що здатшсть накопичувати ТГК не е домшант-ною ознакою, а первинний синтез ненарко-тичного канабiдiолу пов'язаний з високою активнiстю КБДК-синтази [12].
Особливосп накопичення канабшощних сполук у конопель добре вивчеш. Вiдмiчено, що вммт канабшо'1дав збiльшуeться на гене-ративнiй стади розвитку [13, 14], шльмсть даних речовин зменшуеться ввд верxiвки до нижньо'1 частини рослини [15, 16]. Хемотипи рiзниx зразшв, зокрема вiдношення КБД/ ТГК i КБГ/КБД не змiнюeться протягом онтогенезу, вони е порiвняно сталими, тому виз-начити хемотип можна вже на раншх стад^ ях розвитку (через 28-40 дiб шсля посiву), а калуснi тканини взагалi не здатнi утворюва-ти канабшощш сполуки [17]. 1снуе позитивна корелящя мiж вмiстом КБД у листках i суцвiттi, тобто, якщо у вегетативних органах високий вммт ТГК, то i у генеративних органах вш також буде високим, i навпаки. Це означае, що вже на раннix етапах розвитку до цвггшня можна передбачити хемотип рослини [18].
Бiоxiмiчнi шляхи та особливосп накопичення канабшо'1дав вивчеш здеб^ьшого або у верxiвкаx рослин конопель, де прояв озна-ки максимальний, або для сорив з високим вмгстом канабшо'1дав. Останнiм часом зрос-тае iнтерес до ненаркотичних сорив конопель (з ввдсутшстю ТГК чи його дуже низьким вмгстом), ям мiстять КБД, що не е нар-котичним чи психотропним засобом, для потреб фармацевтично'1' галузi [19, 20].
Ця сполука може використовуватися як анксюлиичний, антипсихотичний, знеболю-вальний, протизапальний та iмуномоделюю-чий засiб [21, 22]; КБД показав потенщал як
терапевтичний агент у доклт1чних моделях захворювань центрально'1 нервово'1 системи, зокрема ешлепси, нейродегенеративних роз-ладiв, шизофрени, розсяного склерозу [23], хвороби Паркiнсона [24]; введення певно'1 дози КБД пригнчуе специфiчний iмунiтет, але може шдвищити неспецифiчну против^ русну та протипухлинну iмунну реакцiю, при цьому важливо визначити необхвдну дозу, оскiльки терапевтичш ефекти вiд зас-тосування КБД дуже ввд не! чутливi [25]. Останшм часом канабiноiди успiшно вико-ристовують i при лiкуваннi нудоти i блюво-ти - ж^чних ефектiв, що супроводжують процес xiмiотерапii у хворих на рак, та вив-чаеться протипухлинний ефект КБД, е вiдо-мостi, що КБД - потужний шпМтор росту ракових клиин in vitro, який одночасно характеризуеться значно нижчою активтстю пригнiчення росту неракових клiтин [26]. Сполука мае протигрибковi i антибактер^ альнi властивостi, характеризуеться актив-нстю проти Staphylococus aureus [27]; КБД потенцшно може бути використаний для л^ кування геро'1'ново1 залежностi та рецидивiв цього захворювання [28] тощо.
Мета дослЮженъ - вивчити особливост. накопичення канабiдiолу та шших канабшо'1'д-них сполук в онтогенезi теxнiчниx (промисло-вих) однодомних конопель, визначити опти-мальну фенологачну фазу конопель, у яку до-ц1льно проводити збирання з метою отриман-ня КБД для медичних (фармацевтичних) щлей.
Материали та методика досл1*джень
Об'ект досл1джень: 1) окремi сiм'i сорту 'Гляна' середньоросiйського еколого-географiч-ного типу, з якими проводився добiр на зб1ль-шення вмюту КБД, з показниками КБД -3 бали, ТГК - 1 бал, КБН - 3-10 балiв; 2) сорт 'ЮСО 31' середньоросшського еколого-географiчного типу, який характеризуеться нижчим рiвнем стабiльностi ознаки ввдсут-ностi канабiноiдниx сполук, порiвняно з су-часними сортами; 3) сорт 'Золотонiськi 15' пiвденного еколого-географiчного типу. Таким чином, був залучений матерiал рiзного генетичного походження. У вих дослiджува-них сортiв вммт ТГК був значно нижче до-зволено'1 законодавством норми (яка згвдно з «Перелiком наркотичних засобiв, психотроп-них речовин i прекурсорiв», затвердженим постановою Кабiнету Miнiстрiв Укра'1'ни ввд 06.05.2000 р. № 770 з наступними змшами, становить 0,08%).
Aналiз накопичення КБД у процесi онтогенезу рослин конопель здшснювали для се-редньозваженого зразка вегетативно1 маси
ycix живих листшв i суцвгття (без стебла). Урожай бюмаси та BMicT КБД аналiзyвали у pi3Hi фенологiчнi фази (кожнi 2 тижн). Об-лiкова площа для piзниx фаз росту i розви-тку конопель становила 1 м2 у 2-х повторен-нях, аналiз рослинних зpазкiв проводили методом тонкошарово! хроматографи (ТШХ) також у 2-х повтореннях за методикою [29].
Визначали масу висушених зpазкiв рослин конопель, подpiбнювали !х до поpошкоподiб-ного стану i пpоciювали, використовуючи ла-боpатоpнi калiбpованi сита. Наважку зразка пpогpiвали 30 хв при темпеpатypi 120 °С. Cпiввiдношення «сухий подpiбнений рослин-ний зразок : екстрагент» - 1 : 10 (або 0,1 г : 1 мл), екстрагент - етанол (96%), три-валють екстракци - 1 доба за температурних умов лаборатори. Використовували пластини для ТШХ pозмipом 100 х 150 мм марки ПТСХ-П-В [сорбент - силшагель СТХ-1ВЕ товщиною 80-100 мкм i зеpниcтicтю 8-12 мкм на оcновi з полiетилентеpефталатy (ПЕТФ)]. На пластинку наносили пробу об'емом 5 мкл, хроматографування проводили в насиченш
камеpi з системою pозчинникiв «петролш-ний ефip - диетиловий ефip» (40 : 10). Шсля пiднiмання фронту розчиннишв вiд лши старту до лши фiнiшy, пластину виймали з камери i сушили в потощ повiтpя до повного зникнення характерного запаху розчинни-кiв. Шсля цього пластинки обробляли барв-ником, барвник - тривкий сишй Б (лужний розчин). Забарвлен зони (плями) вiзyально оцiнювали за 10-ти бальною шкалою у по-piвняннi з еталон-сввдком, для якого вста-новлено вмкст канабiноiдниx сполук (1 бал КБД = 0,375%, 1 бал ТГК = 0,008%).
Результати дост'джень
У фазу розвитку 1-3 i 5 cпpавжнix лиcткiв (кiнець травня i середина червня) бiомаcа рослин, придатна для використання як дже-рело КБД, була незначною та ввдповвдно становила 3,5 i 37,3 г/м2 для сорту 'Гляна', 3,0 i 64,3 г/м2 для сорту 'ЮСО 31', 2,3 i 56,2 г/м2 абсолютно сухо! речовини для сорту 'Золото-тсьш 15'. Найб^ьш iнтенcивний пpиpicт бiомаcи cпоcтеpiгали ввд фази масово! буто-
800 700 Ъ 600
1 500
I 400 Е 300 200 100 0
604,6
709,0
615,4
11-13
37,3 15
139,5 55
60-62
65
81-83
85
91
Фаза росту й розвитку(ВВСИ)
137,3) - абсолюносуха (HIP00!
119,2)
при В0Л0Г0СТ1 13,0% (HIP 0,05= 131,3) абсолюносуха (HII 0,05"
Рис. 1. Динамжа накопичення рослинами конопель сорту 'Гляна' б!*омаси, придатно! для використання
як джерела КБД (середне значення за 2016-2018 рр.)
900 800 ~s 700 600 ii 500
ГО
S 400 155 300 200 100 0
824,8
714,2
60-62
81-83
91
Фаза росту й розвитку(ВВСН) -при вологосл 13,0% (HIP 005 = 160,9) -абсолютносуха (HIP0,05 = 139,3)
Рис. 2. Динамжа накопичення рослинами конопель сорту 'ЮСО 31' бюмаси, придатно! для використання
як джерела КБД (середне значення за 2016-2018 рр.)
шзаци (кшець червня) до повного цвтння (кшець липня - початок серпня). 3 фази початку дозр1вання насшня (середина серпня) бюмаса рослин зб1льшувалась слабко, май-же залишаючись на одному р1вш, що було викликано ур1вноваженням маси вегетатив-них i генеративних оргашв: листки поступо-во вiдмирали та опадали, а суцвитя збшь-
800 700 600
% 500 и 400
.5 300
IS
200 100
шувалось. Вона досягла свого максимуму на фазi бюлог:чно'1' стиглосп, незважаючи на масове опадання листшв майже до зони суц-вггтя. У серединi вересня (фаза бюлог:чно'1' стиглостi) бiомаса склала 615,4, 714,2 i 666,2 г/м2 сухо'1' речовини ввдповвдно у сор-тiв 'Гляна', 'ЮСО 31' i '3олотонiськi 15' (рис. 1-3).
0
2,3 11-13
56,2 15
-4024 55
60-62 65 81-83
Фаза росту й розвитку (BBCH) при вологосп'13,0% (HIP 005 = 151,3) -абсолютносуха(HIP005
85
91
131,0)
Рис. 3. Динамжа накопичення рослинами конопель сорту 'Золотон1*ськ1* 15' бгомаси, придатно! для використання як джерела КБД (середне значення за 2016-2018 рр.)
Динамша накопичення рiзних канабшо'щ-них сполук мае сво'1 особливостi. У окремих сiм'ях сорту 'Гляна', що мкстили певну к1ль-кiсть канабшо1дав, ¿х можна вдентифшувати вже у фазi 1-3 пар справжшх листкiв (табл. 1). Вмгст КБД i ТГК за даними нашвк1льк1сно1 оц1жки методом ТШХ знизився у фазу 5 пар справжшх листшв, поим п1двищився i майже не змшювався до фази бюлопчно1 стиглостi, досягнувши 2,50 i 2,38 бала в1дпов1дно для за-значених сполук. Неспод:1ваним виявився ви-сокий вмст КБН, особливо на раннiх стадiях розвитку, який поим шд час етапiв штенсив-ного росту i розвитку (накопичення бiомаси) зменшуеться i знову зростае у фазу масового дозрiвання нас1жня - бюлопчно'1' стиглосп (у середньому до 5,00-7,25 бала). Спостер^аеться тенденщя до б1льш штенсивного накопичення
зазначено'1 сполуки у сш'"1 (потомств: рослини) з фенотипом КБД 3 бали, ТГК 1 бал, КБН 10 ба-л:в, у пор:внянш з потомством рослини з фенотипом КБД 3 бали, ТГК 1 бал, КБН 3 бали. Отже, штенсившсть накопичення певно'1 кана-бшо1дно1 сполуки, у пор:внянш з шшими, спадково обумовлена.
Рослини сорту 'ЮСО 31' протягом онтогенезу до масового дозр:вання насшня не на-копичували ТГК, а лише мгстили КБД, хоча й у меншш, як пор:вняти з сортом 'Гляна', шлькосп (до 0,66 бала). 3а величиною вмгс-ту КБД сорт 3олотош.ськ1 15 був под:бним до сорту 'ЮСО 31', однак найб^ьша кшьшсть дано'1' сполуки виявлена у фаз: бюлог:чно1 стиглосп (0,63 бала). ТГК вдентифшовано, починаючи з фази повного цвтння, у незнач-нш к^лькоси. Под:бно до сорту 'Гляна', у
Таблиця 1
Динамжа накопичення канабжоКдних сполук рослинами конопель (середне значення за 2016-2018 рр.)
Дата в1'дбору зразк'в Код за шкалою BBCH Фаза розвитку рослин Вмкт канабтноТдних сполук у сорт'в за даними ТШХ, бал
'Гляна' 'ЮСО 31' 'Золототськ 15'
КБД ТГК КБН КБД ТГК КБН КБД ТГК КБН
31.05 11-13 1-3 пари справжт'х листк'в 3,75 1,50 10,00 0,44 0 0,25 0,34 0 3,28
14-16.06 15 5 пар справжт'х лист'в 1,88 0,88 5,75 0,40 0 0,12 0,44 0 0,22
29-30.06 55 масова бутон1зац1я 3,25 2,00 3,00 0,40 0 0,12 0,34 0 0,12
14.07 60-62 початок цв1Т1ння 2,88 1,62 2,50 0,50 0 0,12 0,40 0 0,12
30.07-01.08 65 повне цв1т1ння 3,00 1,75 3,75 0,44 0 0,12 0,34 0,10 0,40
14-16.08 81-83 початок дозр1вання нас1ння 2,45 1,74 3,30 0,46 0 0,12 0,46 0,08 0,84
30.08-01.09 85 масове дозр1вання нас1ння 2,38 1,75 5,00 0,66 0,12 0,12 0,56 0,12 0,86
14-15.09 91 б1олог1чна стигл1сть 2,50 2,38 5,25 0,56 0,25 0,16 0,63 0,25 1,00
pocлин «^пв 'ЮCO 31' i 'Зoлoтoнicькi 15' нaйвищий вмгст KБH cпocтepiгaли нa paннix eтaпax poзвиткy - y фaзy 1-3 Mp cпpaвжнix лиcткiв (0,25 i 3,28 бaлa вiдпoвiднo).
Пpипycкaeмo, rn;o пopiвнянo виcoкий вмicт кaнaбiнoïдiв y зaгaльнiй бioмaci pocлин нa paннix eтaпax poзвиткy кoнoпeль paзoм з poз-виткoм чиcлeнниx зaлoзиcтиx тpиxoм - цe eвoлюцiйнo cфopмoвaнa aдaптaцiя мoлoдиx ocoбин пpoтидiяти впливу нecпpиятливиx aбi-oтичниx (пoгoднi yмoви) i бioтичниx (шквдни-ки, xвopoби) фaктopiв шляxoм cинтeзy циx cпoлyк ^po l^ro зaxиcнy фyнкцiю в^зув^-cя y пpaцi [30]) тa нeпpoпopцiйнa швидкicть pocтy pocлин i CTrnray кaнaбiнoïдiв. Bмicт зaз-нaчeниx peчoвин мoжe змeншyвaтиcя aœ дo нуля, ocкiльки pocлини iнтeнcивнo та^пичу-ють бioмacy, a кiлькicть кaнaбiнoïдниx cпoлyк зaлишaeтьcя нeзмiннoю чи збiльшyeтьcя го-вiльнiшe, щo в зaгaльнiй бioмaci визнaчaeтьcя дocтyпними нaм мeтoдaми як вiдcyтнicть чи cлiдoвi кiлькocтi, i пocтyпoвo пiдвищyeтьcя, кoли cпoвiльнюeтьcя pira y гeнepaтивнiй фaзi, a cинтeз кaнaбiнoïдiв пpoдoвжyeтьcя.
6 5 4
Д
Б
K3 2 1 0
Xoчa вмгст KБД фaктичнo нe змiнюeтьcя пpoтягoм вeгeтaцiйнoгo пepioдy, дaнy cпoлy-ку бiльшe мicтять cyцвiття, a ж лиcтки ^го-пeль, oднaк звaжaючи нa кiлькicть бioмacи, яку мoжнa викopиcтaти для видiлeння KБД, y ту чи шшу фeнoлoгiчнy фaзy чи з piзниx opгaнiв pocлин мoжнa oтpимaти i piзнy к^ь-кicть дaнoï peчoвини. Пpoвiвши poзpaxyнoк вiдпoвiднocтi бaльнoï oцiнки вмicтy кaнaбiнo-ïдниx cпoлyк ïx кiлькicнoмy вмгсту мoжнa пpoiлюcтpyвaти ocoбливocтi динaмiки ïx та-кoпичeння нa пeвнiй oдиницi плoщi, зoкpeмa тeopeтичнo з 1 м2 oкpeмиx ciмeй copтy 'Глята' y фaзi 1-3 пapи cпpaвжнix лиcткiв мoжнa oтpимaти 0,050, 5 Mp cпpaвжнix лиcткiв -0,266, мacoвoï бyтoнiзaцiï - 1,650, пoчaткy цвiтiння - 3,433, пoвнoгo цвтння - 4,857, го-чaткy дoзpiвaння нaciння - 4,415, мacoвoгo дoзpiвaння нaciння - 4,632, бioлoгiчнoï стиг-лocтi - 5,808 г ^Д; з 1 м2 copтy 'ЮШ 31' -0,004, 0,116, 0,208, 0,632, 0,804, 1,049, 1,475 i 0,130 г вiдпoвiднo; з 1 м2 copтy 'Зoлoтoнicькi 15' - 0,003, 0,093, 0,133, 0,346, 0,624, 0,928, 1,200 i 1,563 г вiдпoвiднo (pиc. 4-6).
5,808
0,000 0,002 11-13 15
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
85
91
55 60-62 65 81-83
Фaзa pony й poзвиткy(BBCH)
^ КБД (HIP 005= 1 ,124) -ТГК (HIP 005 = 0 ,02 0)
Pèc. 4. Динaм1кa нaкoпичeння KБД i TrK pocлинaми кoнoпeль copту 'Глянa', г/м2 (cepeднe знaчeння зa 2016-2018 pp.)
1,6 1,4 1,2 1
Д
КБ 0,8 0,6 0,4 0,2 0
1,475
1,528
1,049
0,632
0,804
0,004
0,116
0,208
■
,006
/ ,014
0
11-13
0
15
0
55
0
60-62
0
0
65 81-83 85
Фaзa pocтy й poзвиткy(BBCH)
— КБД (HIP 0,05 = 0,304) -ТГК (HIP 005 = 0,002)
Pèc. 5. Динaм1кa нaкoпичeння №Д 1 TrK pocлинaми кoнoпeль ^ту 'ЮСО 31', г/м2 (cepeднe знaчeння зa 2016-2018 pp.)
0,016
0,014
0,012
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0
91
LO
1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
1,563
0
11-13
0
15
0
55
0
60-62
85
91
0,016
0,014
0,012
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0
65 81-83
0a3a pociy m po3BMTKy(BBCH)
^KBA(HIP005 = 0,2 9 2) -TrK(HIP005 = 0,00 2)
Pmc. 6. flMHaMiKa HaKonMHeHHA KEfl i TrK poc^MHaMM K0H0ne^b copiy '30^0T0HicbKi 15',
(cepeAHe 3HaneHHfl 3a 2016-2018 pp.)
r/M2
npn n;toMy cai; MaTi Ha yBa3i, m;o nocTynoBO 3pocTae i KiatKicTt TrK, ocoSaiBo 3 (a3i no-BHoro ^iriHHa - no^aTKy ;;o3piBaHHa HaciHHa. TaK, y cepe^HHi BepecHa fioro KiatKicTt cTaHo-BH^a Bifl 0,014 (TOCO 31' i '3oaoToHictKi 15') ^o 0,116 r/M2 (TaaHa'). OaKTH^Ho y nepio;; 3 no-BHoro ^iriHHa ;;o SioaoriiHoi cTiraocri y copTy raaHa HaKonH^eHHa KBfl i TrK Ha oflHHH^i naom;i Syao HecyTTeBHM. Ba®aiBo BiSpaTi eTan oHToreHe3y KoHoneat, a TaKo® ^acTHHy pocaiHi (cy^irra ^h aHcTKH), y aKix Sh Syaa HaKonH^eHa Sa®aHa ;aa BipoSHi^Ba KiatKicTt KBfl npH HafiMeHmoMy 3HaroHHi TrK.
OcKiatKH perpecifiHa 3aae®HicTt e aiiifi-Horo, po3no;ia 3Ha^eHt anpiopi Mo®Ha BBa®a-
th HopMaatHHM, a Koe(ujieHTH a i b 3a pe-3yatTaTaMH oSpoSKH ;aHHX cTaTicTi^Horo nporpaMoro e 3Ha^iMiMi, noSyflyeMo piBHaH-Ha aiHifiHoi perpecii, 3oKpeMa 3aae®HocTi Ha-KonH^eHHa pocaHHaMH KoHoneat SioMacH i KBfl Bi; TpHBaaocTi po3BHTKy (TaSa. 2). flaHa Mo;eat ;ae Mo®aiBicTt nporHo3yBaTH Bpo-®afi SioMacH Ta KiatKicTt HaKoniTOHoro KflB Ha neBHy ;oSy pocTy fi po3BHTKy KoHoneat, npH 3MeHmeHHi ^h 3SiatmeHHi o;;hhh^ He3a-ae®Hoi 3MiHHoi. BHSipKoBi piBHaHHa aiHifiHoi perpecii Mo®yTt SyTH BHKopHcTaHi b ciatctKo-rocno;apctKifi npaKTH^ npH Biporn;yBaHHi KoHoneat aK chpobhhh ;aa (apMa^BTi^Hoi raay3i.
Ta6nuu,R 2
K0peflfluiMH0-perpeciMHa 3aflewmcTb HaK0nMneHHfl p0C^MHaMM K0H0ne^b pi3HMX C0pH*B 6i0MaCM i KEfl Bl'A TpMBa^0CH* p03BMTKy
Koe^i^'cHTM fleTepMiHa^'i, piBHAHHA rn'mftHoT perpecii
TnflHa' 'roco 31' '3o^oToHicbKi 15'
BioMaca i TpMBaflicTb pO3BMTKy
r2 = 0,960 r2 = 0,941 r2 = 0,941
Y = -70,183 + 6,244X* Y = -86,638 + 7,250X* Y = -99,839 + 6,806X*
KBfl i TpMBa^icTb po3BMTKy
r2 = 0,902 r2 = 0,980 r2 = 0,941
Y = -0,425 + 0,057X* Y = -0,273 + 0,016X* Y = -0,337 + 0,015X*
*Y - Maca, r/M2; X - TpMBa^icTb po3BHTKy, fli6 (flOdOBipHO Ha piBHi 3HaHy^ocn' 0,05)
YcTaHoBaeHo, m;o SioMaca aHcTKiB pocaHH KoHoneat 3aB®;i Siatma Bi; SioMacH cy^ir-Ta. y (a3y no^aTKy ;o3piBaHHa HaciHHa цe cniBBiflHomeHHa cKaa^ae 357,2 i 123,0 r/M2 y copTy TaaHa', 317,8 i 273,6 r/M2 y copTy 'K>CO 31', 429,6 i 94,0 r/M2 y copTy '3oaoToHictKi 15' (pHc. 7).
Cy^iTTa KoHoneat MicTaTt HaSaraTo Siatme KaHaSiHoiflHHX cnoayK, nopiBHaHo 3 aHcTKaMH, m;o noB'a3aHo 3 po3bhtkom incaeHHHX 3aao3ic-thx BoaocKiB Ha oцвiтннax ®iHo^HX KBiToK,
aKi e ochobhhmh BMicTHairn;aMH KaHaSiHoifliB. TaK, y copTy TaaHa' y nepmHX BHaBaeHo 4,25 KBfl, 3,38 TrK i 8,62 Saaa KBH, a y ;py-rHX - 2,00, 1,34 i 1,28 Saaa Bi;noBi;Ho. Cy^ BiTTa copTy 'JDCO 31' TaKo® MicTHaH Siatme KBfl, nopiBHaHo 3 aHcTKaMH (0,72 i 0,25 Saaa). y copTy '3oaoToHictKi 15' cy^irra xapaKTepi-3yBaaHct HaaBHicTro 1,44 KBfl, 0,44 TrK i 4,50 Saaa KBH, a aHcTKH ;aHHX cnoayK y (a3i no^aTKy ;o3piBaHHa HaciHHa MicTHaH aime 0,25 KBfl i 0,03 Saaa KBH (TaSa. 3).
123,0
357,2
273,6
94,0
429,6
600
500
~ 400 2
Ч 300
го и
£ 200
о
из
100 0
'Гляна' 'ЮСО 31' 'Золотоносью 15' Сорти □ листки ■ суцв1'ття Рис. 7. Ст1вв1дношення 61'омаси суцв1ття 1* листк1в рослин конотель у фаз1 точатку дозр1вання нас1ння (середне значення за 2016-2018 рр.)
317,8
У той же час як 1з суцв1ть, так 1 листк1в сорту 'Гляна', можна отримати майже одна-кову к1льк1сть КБД - 2,351 1 2,063 г/м2, при показниках ТГК - 0,042 1 0,026 г/м2 в1дпо-в1дно; з суцв1ть сорту 'ЮСО 31' - 0,744, а з листк1в - 0,304 г/м2 КБД, тобто б1льш н1ж удв1ч1 менше, при в1дсутност1 ТГК в обох випадках; на 1 м2 сорту 'Золотон1ськ1 15' накопичувалось 0,536 у суцв1тт1 1 0,932 г КБД у листках (табл. 4). Отже, доц1льно збирати 1 суцв1ття, 1 листки з метою отри-мання КБД.
Отже, динамику накопичення б1омаси в онтогенеза рослин конопель, придатно! для ви-користання як фармацевтично! сировини, а також динамику прояву КБД, ТГК 1 КБН
Таблиця 3
Вм1ст канаб1но1дних столук у суцв1тт1 та листках рослин конотель у фаз1 точатку дозр1вання нас1ння (середне значення за 2016-2018 рр.)
Орган рослин Вмкт канабтно'Тдних сполук у сорлв за даними ТШХ, бал
'Гляна' 'ЮСО 31' 'Золототсью 15'
КБД ТГК КБН КБД ТГК КБН КБД ТГК КБН
Суцв1'ття Листки 4,25 2,00 3,38 1,34 8,62 1,28 0,72 0,25 0 0 0,12 0,12 1,44 0,25 0,44 0 4,50 0,03
Таблиця 4
Накотичення КБД 1* ТГК у суцвггп й листках рослин конотель у фаз1 точатку дозр1вання нас1ння (середне значення за 2016-2018 рр.)
Орган рослин Накопичення канабтно'Тдних сполук у сорлв, г/м2
'Гляна' 'ЮСО 31' 'Золототсью 15'
КБД ТГК КБД ТГК КБД ТГК
Суцвптя Листки 2,351 2,063 0,042 0,026 0,744 0,304 0 0 0,536 0,392 0,004 0
нами було встановлено не за максимальним виразом вм1сту (шляхом використання для анал1зу верх1вкових частин рослин, оцв1ти-ни ж1ночих кв1ток), а в середньозваженому зразку маси ус1х живих листков 1 суцв1ття (без стебла) певного етапу розвитку. Це потребно для визначення оптимально! феноло-г1чно! фази конопель, у яку дощльно прово-дити збирання з метою отримання КБД для медичних ц1лей (у виробничих масштабах).
Л1карськ1 препарати на основа конопель, що використовуються в медичних ц1лях, у деяких крашах виготовляються з рослин 1з високим вм1стом КБД, але 1 наявн1стю ТГК. Так1 препарати мають подв1йну д1ю: седа-тивну та психотропну. Наявн1сть в росли-нах високого вм1сту КБД 1 в1дсутн1сть або незначна к1льк1сть ТГК (не б1льше 0,08%) г1потетично зб1льшуе л1кувальний ефект в к1лька раз1в 1 дозволяе використовувати конопл1 в медичн1й практиц1 без загрози психотропного ефекту 1 звикання. Сорти техн1чних (промислових) конопель украш-
сько! селекцп майже з повною в1дсутн1стю ТГК мають виключне значення для запо-чаткування нового напряму селекцп 1 перс-пективи для використання у фармацевтич-н1й галуз1.
Висновки
На основ1 теоретичних розрахунк1в 1 зг1д-но описано! методики проведення досл1-джень оптимальним пер1одом для збирання б1омаси конопель медичного напряму використання з подальшим вид1ленням з не! КБД е пер1од в1д повного цв1т1ння до фази б1олог1чно'1 стиглост1. У окремих с1мей сорту 'Гляна', з якими проводилась селекц1йна робота у напрям1 п1двищення КБД, можна отримати близько 5,808 г/м2 дано! речови-ни. Суцв1ття конопель м1стять набагато б1льше канаб1но'1'дних сполук, пор1вняно з листками, але зважаючи на його частку в загальн1й б1омас1 рослин, 1 суцв1ття, 1 листки однаково придатн! для використання !х як сировини КБД.
BiKopicTaHHa TexHi^Hix (npoMicaoBix)
KoHoneat y Mefli^Hifi ((apMa^BTi^Hifi) raay-
3ax e nepcneKTHBHHM, aae 3a yMoBi ^aecnpa-
MoBaHoi ceaeK^fiHoi poSoTi.
BMK0pMCTaHa ^iiepaiypa
1. Mahlberg P. G., Kim E. S. Accumulation of cannabinoids in glandular trichomes of Cannabis (Cannabaceae). Journal of Industrial Hemp. 2004. Vol. 9, Iss. 1. P. 15-36. doi: 10.1300/ J237v09n01_04
2. Happyana N., Agnolet S., Muntendam R. et al. Analysis of cannabinoids in laser-microdissected trichomes of medicinal Cannabis sativa using LCMS and cryogenic NMR. Phytochemistry. 2013. Vol. 87. P. 51-59. doi: 10.1016/j.phytochem.2012.11.001
3. Sirikantaramas S., Morimoto S., Shoyama Y. et al. The gene cont rolling marijuana psychoactivity: molecular cloning and heterologous expression of A1-tetrahydrocannabinolic acid synthase from Cannabis sativa L. J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279, Iss. 38. P. 39767-39774. doi: 10.1074/jbc.M403693200
4. Sirikantaramas S., Taura F., Tanaka Y. et al. Tetrahydrocannabi-nolic acid synthase, the enzyme controlling marijuana psycho-activity, is secreted into the storage cavity of the glandular trichomes. Plant Cell Physiol. 2005. Vol. 46, Iss. 9. P. 1578-1582. doi: 10.1093/pcp/pci166
5. Taura F., Sirikantaramas S., Shoyama Y. et al. Cannabidiolic-acid synthase, the chemotype-determining enzyme in the fibertype Cannabis sativa. FEBS Letters. 2007. Vol. 581, Iss. 16. P. 2929-2934. doi: 10.1016/j.febslet.2007.05.043
6. Morimoto S., Komatsu K., Taura F., Shoyama Y. Purification and characterization of cannabichromenic acid synthase from Cannabis sativa. Phytochemistry. 1998. Vol. 49, Iss. 6. P. 1525-1529. doi: 10.1016/S0031-9422(98)00278-7
7. Small E., Beckstead H. D. Common cannabinoid phenotypes in 350 stocks of Cannabis. Lloydia. 1973. Vol. 6, Iss. 2. P. 144-165.
8. Fournier G., Richez-Dumanois C., Duvezin J. et al. Identification of a new chemotype in Cannabis sativa: cannabigerol-do-minant plants, biogenetic and agronomic prospects. Planta Medica. 1987. Vol. 53, Iss. 3. P. 277-280. doi: 10.1055/ s-2006-962705
9. Mandolino G., Carboni A. Potential of marker-assisted selection in hemp genetic improvement. Euphytica. 2004. Vol. 140, Iss. 1. P. 107-120. doi: 10.1007/s10681-004-4759-6
10. de Meijer E. P., Bagatta M., Carboni A. et al. The inheritance of chemical phenotype in Cannabis sativa L. Genetics. 2003. Vol. 163, Iss. 1. P. 335-346.
11. Weiblen G. D., Wenger J. P., Craft K. J. et al. Gene duplication and divergence affecting drug content in Cannabis sativa. New Phytol. 2015. Vol. 208, Iss. 4. P. 1241-1250. doi: 10.1111/nph.13562
12. Sarsenbaev K. N., Kozhamzharova L. S., Yessimsiitova Z., Seit-bayev K. Z. H. Polymorphism of DNA and accumulation of cannabinoids by the cultivated and wild hemp in Chu Valley. World Appl. Sci. J. 2013. Vol. 26, Iss. 6. P. 744-749. doi: 10.5829/ idosi.wasj.2013.26.06.13381
13. Chandra S., Lata H., Mehmedic Z. et al. Assessment of cannabinoids content in micropropagated plants of Cannabis sativa and their comparison with conventionally propagated plants and mother plant during developmental stages of growth. Planta Medica. 2010. Vol. 76, Iss. 7. P. 743-750. doi: 10.1055/s-0029-1240628
14. Aizpurua-Olaizola O., Soydaner U., Ozturk E. et al. Evolution of the cannabinoid and terpene content during the growth of Cannabis sativa plants from different chemotypes. J. Nat. Prod. 2016. Vol. 79, Iss. 2. P. 324-331. doi: 10.1021/acs.jnatprod.5b00949
15. Namdar D., Mazuz M., Ion A., Koltai H. Variation in the compositions of cannabinoid and terpenoids in Cannabis sativa derived from inflorescence position along the stem and extraction methods. Ind. Crops Prod. 2018. Vol. 113. P. 376-382. doi: 10.1016/j.indcrop.2018.01.060
16. Зеленина О. Н., Смирнов А. А. Динамика содержания канна-биоидов в растениях конопли. Нива Поволжья. 2010. № 4. С. 16-20.
17. Pacifico D., Miselli F., Carboni A. et al. Time course of cannabinoid accumulation and chemotype development during the growth of Cannabis sativa L. Euphytica. 2007. Vol. 160, Iss. 2. P. 231-240. doi: 10.1007/s10681-007-9543-y
18. Richins R. D., Rodriguez-Uribe L., Lowe K. et al. Accumulation of bio-active metabolites in cultivated medical Cannabis. PLoSONE. 2018. Vol. 13, Iss. 7. e0201119. doi: 10.1371/journal.pone.0201119
19. Лайко I. M., М1'щенко С. В., Орлов М. М. та 1'н. Перспективи пере-ор1'ентацт1 селекцтТ конопель для створення сорт'в медичного напряму використання. Науковi пращ 1н-ту бюенергетичних культур i цукрових бурятв. 2015. Вип. 23. С. 107-111.
20. Зеленина О. Н., Галиахметова И. А., Серков В. А. Перспективы использования технической конопли в фармакологических целях. Инновационная техника и технология. 2016. № 4. С. 11-13.
21. Rong C., Lee Y., Carmona N. E. et al. Cannabidiol in medical marijuana: Research vistas and potential opportunities. Pharmacol. Res. 2017. Vol. 121. P. 213-218. doi: 10.1016/ j.phrs.2017.05.005
22. Zuardi A. W., Crippa J. A. S., Hallak J. E. C. et al. Cannabidiol, a Cannabis sativa constituent, as an antipsychotic drug. Braz. J. Med. Biol. Res. 2006. Vol. 39, Iss. 4. P. 421-429. doi: 10.1590/ S0100-879X2006000400001
23. Hill A. J., Williams C. M., Whalley B. J., Stephens G. J. Phyto-cannabinoids as novel therapeutic agents in CNS disorders. Pharmacol. Ther. 2012. Vol. 133, Iss. 1. P. 79-97. doi: 10.1016/ j.pharmthera.2011.09.002
24. Crippa J. A. S., Zuardi A. W., Hallak J. E. C. et al. Cannabidiol for the psychosis in Parkinson's disease. J. Psychopharmacol. 2009. Vol. 23, Iss. 8. P. 979-983. doi: 10.1177/0269881108096519
25. Ignatowska-Jankowska B., Jankowski M., Glac W., Swiergiel A. H. Cannabidiol-induced lymphopenia does not involve NKT and NK cells. J. Physiol. Pharmacol. 2009. Vol. 60, Suppl. 3. P. 99-103.
26. Sharma M., Hudson J. B., Adomat H. et al. In vitro anticancer activity of plant-derived cannabidiol on prostate cancer cell lines. Pharmacol. Pharm. 2014. Vol. 5, Iss. 8. P. 806-820. doi: 10.4236/pp.2014.58091
27. Appendino G., Gibbons S., Giana A. et al. Antibacterial cannabinoids from Cannabis sativa: a structure-activity study. J. Nat. Prod. 2008. Vol. 71, Iss. 8. P. 1427-1430. doi: 10.1021/np8002673
28. Ren Y., Whittard J., Higuera-Matas A. et al. Cannabidiol, a non-psychotropic component of Cannabis, inhibits cue-induced heroin seeking and normalizes discrete mesolimbic neuronal disturbances. J. Neurosci. 2009. Vol. 29, Iss. 47. P. 1476414769. doi: 10.1523/JNEUR0SCI.4291-09.2009
29. Вировец В. Г., Горшкова Л. М., Сенченко Г. И., Сажко М. М. Методические указания по селекции конопли на снижение содержания каннабиноидов. Москва, 1985. 14 с.
30. Мигаль М. Д., Кмець I. Л., Лайко I. М. Трихоми 1 канаб1'ноТди конопель. До теорл селекц'' ненаркотичних сорт'в. Суми : ФОП Щербина I. В., 2017. 228 с.
References
1. Mahlberg, P. G., & Kim, E. S. (2004). Accumulation of cannabinoids in glandular trichomes of Cannabis (Cannabaceae). Jour-nalofIndustrial Hemp, 9(1), 15-36. doi: 10.1300/J237v09n01_04
2. Happyana, N., Agnolet, S., Muntendam, R., Van Dam, A., Schneider, B., & Kayser, 0. (2013). Analysis of cannabinoids in laser-microdissected trichomes of medicinal Cannabis sativa using LCMS and cryogenic NMR. Phytochemistry, 87, 51-59. doi: 10.1016/j.phytochem.2012.11.001
3. Sirikantaramas, S., Morimoto, S., Shoyama, Y., Ishikawa, Y., Wada, Y., & Shoyama, Y. (2004). The gene controlling marijuana psychoactivity: molecular cloning and heterologous expression of A1-tet-rahydrocannabinolic acid synthase from Cannabis sativa L. J. Biol. Chem., 279(38), 39767-39774. doi: 10.1074/jbc.M403693200
4. Sirikantaramas, S., Taura, F., Tanaka, Y., Ishikawa, Y., Morimo-to, S., & Shoyama, Y. (2005). Tetrahydrocannabinols acid synthase, the enzyme controlling marijuana psychoactivity, is secreted into the storage cavity of the glandular trichomes. Plant Cell Physiol., 46(9), 1578-1582. doi: 10.1093/pcp/pci166
5. Taura, F., Sirikantaramas, S., Shoyama, Y., Yoshikai, K., Shoyama, Y., & Morimoto, S. (2007). Cannabidiolic-acid synthase, the chemotype-determining enzyme in the fiber-type Cannabis sativa. FEBS Letters, 581(16), 2929-2934. doi: 10.1016/j.febs-let.2007.05.043
6. Morimoto, S., Komatsu, K., Taura, F., & Shoyama, Y. (1998). Purification and characterization of cannabichromenic acid synthase from Cannabis sativa. Phytochemistry, 49(6), 1525-1529. doi: 10.1016/S0031-9422(98)00278-7
7. Small, E., & Beckstead, H. D. (1973). Common cannabinoid phe-notypes in 350 stocks of Cannabis. Lloydia, 6(2), 144-165.
8. Fournier, G., Richez-Dumanois, C., Duvezin, J., Mathieu, J.- P., & Paris, M. (1987). Identification of a new chemotype in Cannabis sativa: cannabigerol-dominant plants, biogenetic and agronomic prospects. Planta Medica, 53(3), 277-280. doi: 10.1055/ s-2006-962705
9. Mandolino, G., & Carboni, A. (2004). Potential of marker-assisted selection in hemp genetic improvement. Euphytica, 140 (1), 107-120. doi: 10.1007/s10681-004-4759-6
10. de Meijer, E. P., Bagatta, M., Carboni, A., Cmcitti, P., Moliterni, V. M., Ranalli, P., & Mandolino, G. (2003). The inheritance of chemical phenotype in Cannabis sativa L. Genetics, 163(1), 335-346.
11. Weiblen, G. D., Wenger, J. P., Craft, K. J., ElSohly, M. A., Meh-medic, Z., Treiber, E. L., & Marks, M. D. (2015). Gene duplication and divergence affecting drug content in Cannabis sativa. New Phytol., 208(4), 1241-1250. doi: 10.1111/nph.13562
12. Sarsenbaev, K. N., Kozhamzharova, L. S., Yessimsiitova, Z., & Seitbayev, K. Z. H. (2013). Polymorphism of DNA and accumulation of cannabinoids by the cultivated and wild hemp in Chu Valley. World Appl. Sci. J., 26(6), 744-749. doi: 10.5829/idosi. wasj.2013.26.06.13381
13. Chandra, S., Lata, H., Mehmedic, Z., Khan, I. A., & ElSohly, M. A. (2010). Assessment of cannabinoids content in micropropagated plants of Cannabis sativa and their comparison with conventionally propagated plants and mother plant during developmental stages of growth. Planta Medica, 76(7), 743-750. doi: 10.1055/s-0029-1240628
14. Aizpurua-Olaizola, O., Soydaner, U., Ozturk, E., Schibano, D., Simsir, Y., Navarro, P., ... Usobiaga, A. (2016). Evolution of the cannabinoid and terpene content during the growth of Cannabis sativa plants from different chemotypes. J. Nat. Prod., 79(2), 324-331. doi: 10.1021/acs.jnatprod.5b00949
15. Namdar, D., Mazuz, M., Ion, A., & Koltai, H. (2018). Variation in the compositions of cannabinoid and terpenoids in Cannabis sativa derived from inflorescence position along the stem and extraction methods. Ind. Crops Prod., 113, 376-382. doi: 10.1016/j.indcrop.2018.01.060
16. Zelenina, 0. N., & Smirnov, A. A. (2010). Dynamics of contents cannabinoids in plants of the zoned non psychoactive hemp varieties. Niva Povoizh'ya [Niva Povoizhya], 4, 16-20. [in Russian]
17. Pacifico, D., Miselli, F., Carboni, A., Moschella, A., & Mandolino, G. (2007). Time course of cannabinoid accumulation and chem-
otype development during the growth of Cannabis sativa L. Euphytica, 160(2), 231-240. doi: 10.1007/s10681-007-9543-y
18. Richins, R. D., Rodriguez-Uribe, L., Lowe, K., Ferral, R., & 0'Connell, M. A. (2018). Accumulation of bioactive metabolites in cultivated medical Cannabis. PLoS ONE, 13(7), e0201119. doi: 10.1371/journal.pone.0201119
19. Laiko, I. M., Mishchenko, S. V., Orlov, M. M., Marynchenko, I. 0., Shkurdoda, S. V., & Pasichnyk, V. V. (2015). Prospects of re-orientation of hemp breeding for creation of pharmaceutical varieties. Naukovipraci ¡nstitutu bioenergeticnih kul'tur i cukrovih burakiv [Scientific Papers of the Institute of Bioenergy Crops and Sugar Beet], 23, 107-111. [in Ukrainian]
20. Zelenina, 0. N., Galiahmetova, I. A., & Serkov, V. A. (2016). The possibility of using the industrial (technical) cannabis for pharmacological purposes. Innovatsionnaya tekhnika i tekhnologiya [Innovative Machinery and Technology], 4, 11-13. [in Russian]
21. Rong, C., Lee, Y., Carmona, N. E., Cha, D. S., Ragguett, R., Rosen-blat, J. D., ... McIntyre, R. S. (2017). Cannabidiol in medical marijuana: Research vistas and potential opportunities. Pharmacol. Res., 121, 213-218. doi: 10.1016/j.phrs.2017.05.005
22. Zuardi, A. W., Crippa, J. A. S., Hallak, J. E. C., Moreira, F. A., & Guimarres, F. S. (2006). Cannabidiol, a Cannabis sativa constituent, as an antipsychotic drug. Braz. J. Med. Biol. Res., 39(4), 421-429. doi: 10.1590/S0100-879X2006000400001
23. Hill, A. J., Williams, C. M., Whalley, B. J., & Stephens, G. J. (2012). Phytocannabinoids as novel therapeutic agents in CNS disorders. Pharmacol. Ther., 133(1), 79-97. doi: 10.1016/ j.pharmthera.2011.09.002
24. Crippa, J. A. S., Zuardi, A. W., Hallak, J. E. C., Pinto, J. P., Cha-gas, M. H., Rodrigues G. G., ... Tumas, V. (2009). Cannabidiol for the psychosis in Parkinson's disease. J. Psychopharmacol., 23(8), 979-983. doi: 10.1177/0269881108096519
25. Ignatowska-Jankowska, B., Jankowski, M., Glac, W., & Swier-giel, A. H. (2009). Cannabidiol-induced lymphopenia does not involve NKT and NK cells. J. Physiol. Pharmacol., 60(3), 99-103.
26. Sharma, M., Hudson, J. B., Adomat, H., Guns, E., & Cox, M. E. (2014). In vitro anticancer activity of plant-derived cannabidiol on prostate cancer cell lines. Pharmacol. Pharm., 5(8), 806-820. doi: 10.4236/pp.2014.58091
27. Appendino, G., Gibbons, S., Giana, A., Pagani, A., Grassi, G., Stavri, M., ... Rahman, M. M. (2008). Antibacterial cannabinoids from Cannabis sativa: a structure-activity study. J. Nat. Prod., 71(8), 1427-1430. doi: 10.1021/np8002673
28. Ren, Y., Whittard, J., Higuera-Matas, A., Morris, C. V., & Hurd, Y. (2009). Cannabidiol, a nonpsychotropic component of Cannabis, inhibits cue-induced heroin seeking and normalizes discrete mesolimbic neuronal disturbances. J. Neurosci, 29(47), 14764-14769. doi: 10.1523/JNEUR0SCI.4291-09.2009
29. Virovets, V. G., Gorshkova, L. M., Senchenko, G. I., & Sazhko, M. M. (1985). Metodicheskie ukazaniya po selektsii konopli na sniz-henie soderzhaniya kannabinoidov [Methodological guidelines for the selection of hemp on the reduction of cannabinoids]. Moscow: N.p. [in Russian]
30. Myhai, M. D., Kmets, I. L., & Laiko, I. M. (2017). Trykhomy ikanabi-noidy konopel. Do teorii selektsii nenarkotychnykh sortiv [Hemp trichomes and cannabinoids. To the theory of breeding of nonnarcotic varieties]. Sumy: FOP Shcherbyna I. V. [in Ukrainian]
УДК 633.522: [631.52 + 577.1]
Мищенко С. В.*, Лайко И. М. Накопление каннабидиола в онтогенезе растений технической (промышленной) конопли // Plant Varieties Studying and Protection. 2018. Т. 14, № 4. С. 390-399. https://doi.Org/10.21498/2518-1017.14.4.2018.151902
Институт лубяных культур НААНУкраины, ул. Терещенков, 45, г. Глухое, Сумская обл., 41400, Украина, *e-mail: [email protected]
Цель. Установить особенности накопления каннабидиола и других каннабиноидных соединений в онтогенезе технической (промышленной) однодомной конопли, определить оптимальную фенологических фазу конопли, в которую целесообразно проводить уборку растений с целью получения каннабидиола для нужд фармацевтической отрасли. Методы. Полевые, лабораторные (тонкослойная хроматография), математической статистики (корреляционно-регрессионный анализ). Результаты. Приведены результаты трехлетних исследований накопления биомассы в онтогенезе растений конопли сортов 'Гляна', 'ЮСО 31' и 'Золотот'сьм 15', проявления содержания каннабидиола, тетрагидроканнабинола и канаби-нола в средневзвешенном образце вегетативной массы всех живых листьев и соцветия. Выводы. Наличие и интенсивность накопления определенного каннабиноидно-го соединения являются наследственно обусловленными признаками. Небольшое количество каннабиноидов у конопли можно идентифицировать уже на ранних стадиях развития, в частности в фазе 1-3 пар настоящих листьев. На основе теоретических расчетов и согласно
проведенных исследований установлено, что оптимальным периодом для сбора биомассы конопли медицинского направления использования с последующим выделением из нее каннабидиола является период от полного цветения до фазы биологической спелости. В отдельных семей сорта 'Гляна', с которыми проводилась селекционная работа в направлении повышения содержания каннабидиола, можно получить около 5,808 г/м2, сорта 'ЮСО 31' - 1,528 г/м2, сорта 'Золотот'сьм 15' - 1,563 г/м2 данного вещества. Соцветия конопли содержат гораздо больше каннабиноидных соединений по сравнению с листьями, но ввиду их доли в общей биомассе растений можно утверждать, что и соцветия, и листья в равной степени пригодны для использования в качестве источника каннабидиола. Использование технической (промышленной) конопли в медицинской (фармацевтической) отраслях является перспективным, но при условии целенаправленной селекционной работы.
Ключевые слова: конопля; каннабидиол; тетрагид-роканнабинол; канабинол; биомасса; фенологические фазы.
UDC 633.522: [631.52 + 577.1]
Mishchenko, S. V.*, & Laiko, I. М. (2018). Accumulation of cannabidiol during the ontogenesis of industrial hemp. Plant Varieties Studying and Protection, 14(4), 390-399. https://doi.org/10.21498/2518-1017.14.4.2018.151902
Institute of Bast Crops, NAAS of Ukraine, 45 Tereshchenkiv St., Hlukhiv, Sumy region, 41400, Ukraine, *e-mail: [email protected] Purpose. To find out the specifics of cannabidiol and early stages of development, in particular at the 1-3 true
other cannabinoid compounds accumulation during the ontogenesis of industrial monoecious hemp (i); to determine the optimal phenological stage of harvesting for the purpose of obtaining cannabidiol for pharmaceutical purposes (ii); to find out the prospects of using hemp for the needs of pharmaceutical industry (iii). Methods. Field, laboratory (thin-layer chromatography), statistics (correlation and regression analysis). Results. The results of three-year research on the dynamics of biomass accumulation in the ontogenesis of hemp plants of the 'Hliana', 'USO 31' and 'Zo-lotoniski 15' varieties are presented. The manifestation of the content of cannabidiol, tetrahydrocannabinol and can-nabinol is given not in terms of their maximum content (using the analysis of apical parts of plants or female flowers) but using a weighted average sample of the vegetative mass from all live leaves and inflorescences. Conclusions. The presence and intensity of certain cannabinoid compound accumulation are the hereditary signs. A small number of cannabinoids in hemp can be identified already at
Leaf pairs stage. On the basis of theoretical calculations and in accordance with the described research methodology, it was found that the optimal period for harvesting biomass of pharmaceutical hemp with subsequent release of cannabidiol is the period from full flowering to the stage of biological maturity. Certain families of the 'Hliana' variety involved into selection for increasing cannabidiol content can produce about 5.808 g/m2 of the active substance. The families of variety 'USO 31' can produce 1.528 g/m2 and the 'Zolotoniski 15' 1.563 g/m2 of the active substance. Inflorescences of hemp contain much more cannabinoid compounds compared to leaves; however, taken into account their shares in the total biomass of plants, it can be argued that inflorescences and leaves are equally suitable for use as a source of cannabidiol. The use of industrial hemp in the pharmaceutical industry is promising but on the assumption of the target breeding.
Keywords: hemp; kannabidiol; tetrahydrocannabinol; kannabinol; biomass; phenological phases.
Надтйшла / Received 31.10.2018 Погоджено до друку/ Accepted 26.11.2018
