CC BY
87
«Лекарь»
Включен в Госреестр по Российской Федерации в 2003 году. Оригина-тор: ЗАО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ СЕЛЕКЦИОННО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ СОРТСЕМОВОЩ. Среднеспелый. Многолетний полукустарник. На одном месте выращивают не более 3-4 лет. Растение высотой до 60 см. Цветок голубой или розовый [3].
Все вышеперечисленные сорта направлены на садово-фермерское использование (кулинария, медицина). Не смотря на их техническую направленность их можно высаживать в цветники, бордюры. Необходима дальнейшая работа по селекции и интродукции новых сортов с упором на декоративные качества.
Список литературы:
1. Воронина Е.П., Горбунов Ю.Н., Горбунова Е.О. Новые ароматические растения для Нечерноземья. - М.: Наука, 2001. - 173 с.: ил.
2. Муханова Ю.И., Хомякова Е.М. Пряная зелень на грядках. - М.: Моск. рабочий, 1991 - 208 с.
3. АГРО XXI [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.agroxxi.ru.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЛЕПИХИ КРУШИНОВИДНОЙ (HIPPOPHAE КНАМ^ОГОЕ8 Ь) В ГРУЗИИ (АРЕАЛ, УЛЬТРАСТРУКТУРА, ХИМИЯ, ПОЛИМОРФИЗМ, АПОМИКСИС)
© Тодуа В.А.*, Цквитаия С.Р.
Сухумский государственный университет, Грузия, г. Тбилиси Тбилисский государственный политехнический университет, Грузия, г. Тбилиси
В результате 15-летнего обследования регионов Грузии определены места расположения естественных зарослей облепихи Hippophae гЬат-noides L, примерная их площадь (2910 га), состояние, урожайность, азо-тофиксация и полиморфизм растений. В зарослях облепихи по всей территории Грузии, отмечено высокое варьирование окраски плодов. Преобладали формы от бледно-жёлто-оранжевой до оранжево-красноватой. У растений, произрастающих в высокогорьях Грузии, например, из верховья реки Терека, Сно, наблюдались различия между формами. Чаще встречались формы оранжево-красноватой окраски плодов среди
* Заведующий лабораторией Ботаники и зоологии Сухумского государственного университета, доктор биологических наук, профессор.
которых около 4 % форм имели светло оранжевую и даже ярко-жёлтую окраску. Среди растений, из долины реки Куры в районе Ахалцихе и Хашури, чаще встречались формы с плодами оранжево-жёлтой окраски. В долине реки Риони и побережья Чёрного моря, встречались формы только светло-жёлтой и бледно-жёлтой окраски плодов (Кутаиси, Поти). Формы из долины реки Чорохи (село Ахалсопели) отличались плодами жёлто-светлой окраски, среди которых встречались формы даже жёлтой окраски (2 %) в село Егре.
Среди 300 образцов облепихи, по пигментации плодов были выделены 19 форматипов или группа форм. Из них форма Albus (белоцвет-ковая), которая была описана впервые в условиях Грузии, является очень интересной для изучения формообразовательного процесса внутри вида облепихи.
Особенно выделялись форматипы: красноватый, оранжевый, желтоватый и жёлтый с высоким содержанием в плодах, биологически активных веществ - Аскорбиновой кислоты - 285; токоферола - 386 и ка-ротиноидов 30 мг %. Которые могут стать исходным материалом для организации облепихового хозяйства. Из этих форматипов форма желтоватой созревает на месяц раньше остальных (в начале августа) и держится на кусте до января-февраля, а форма оранжевой созревает в середине сентября и держится на дереве по декабрь-январь, что даёт возможность хозяйству в зависимости от цели переработки сырья, собирать плоды облепихи в течении 3-4 месяцев.
Среди выделенных форм, на боковых корнях и узлах ветвления описаны морфология клубеньков облепихи и активности азотофиксации.
В работе дана также детальная классификация различных форм образования апомиктических гаплоидных и диплоидных растений путём применения облучённой пыльцы гамма лучами 60Со.
Ключевые слова облепиха, ареал, форма, пигментация, азотофикса-ция, пигментация, полиморфизм, гамма, 60Со, апомиксис, гаплоидный, диплоидный, материнский, генотип.
Введение
Лекарственные растения, которые применяются для лечения практически всех болезней, почти всегда оказываются эффективнее лекарственных средств синтетического происхождения. Организм человека состоит из множества химических веществ, сбалансированных между собой в процессе эволюции. Любая болезнь в первую очередь нарушает этот баланс, который восстанавливает организм самостоятельно, лекарственные средства ему в этом помогают. Именно поэтому, следует отдавать предпочтение лекарственным растениям, которые также имеют сбалансированный химический состав. К таким растениям, в первую очередь, следует отнести двудомное растение крушиновидной облепихи (Hippophae rhamnoides L). Её значение в медицине общепризнанно [Асеева, Найдакова, 1991; Белов, 2008; Боровая, 1999; Матафанов, 1983; Мельник, 2001; Неумывакин, 2011; Asheesh Gupta,
2011; Basu et al, 2007; Besmath et al, 1992; Beberige et al, 1999; Clai et al, 1989; Chawla et al, 2007; Cheng et al, 2003; Maheshwari et al, 2011; Thomas et al, 2003; Todua, 2005a; Todua et al, 2012]. Наибольшую лекарственную ценность имеет облепиховое масло, содержание которого в семенах грузинских популяций облепихи достигает до 9 %.
Масло состоит из триглицеридов пальмитиновой, олеиновой и пальми-толеиновой кислот. Главная черта этих кислот в том, что при их высыхании образуется прозрачная смолоподобная пленка - линоксин. Это важное свойство для лечения кожных заболеваний, определяющее к тому же лекарственные формы препаратов из облепихи, которые не предназначены для парентерального (внутривенного) применения, а потому безвредны и доступны всем. Масло применяют как лечебный препарат против язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гинекологических заболеваний, экземы, гипертонии, анемии, катаракты и сахарном диабете.
В облепихе имеются также жирорастворимые витамины. Наиболее важным из них является каротин. Это пигмент, который придаёт растению оранжево-жёлтую окраску. Его количество в растении настолько велико, что из облепихи получают каротин в чистом виде. При попадании в организм человека каротин перерабатывается в витамин А (ретинол). Его отсутствие приводит к нарушению роста, понижению стойкости организма к заболеваниям и вызывает куриную слепоту.
Известно, что каротин присутствует во многих растениях, но ценность представляют лишь те, в которых это вещество содержится в достаточном количестве. Поэтому морковь и облепиха в своём роде незаменимы. К числу жирорастворимых витаминов относится токоферол (витамин Е). Он оказывает положительное воздействие на клеточные мембраны, а также положительно влияет на липидный обмен. Это позволяет использовать облепиху для лечения цирроза печени и атеросклероза. Витамин К, который также является жирорастворимым, представляет собой группу антигеморрагических факторов, необходимых для нормального свёртывания крови. Это вещество ускоряет восстановительные факторы организма. Облепиха выводит из организма излишки радиации и соли, тяжёлых металлов (свинца, цезия, кобальта).
Облепиха также богата и водорастворимыми витаминами Вь В2,В9, которые способствуют повышению потенции у мужчин. Отдельно следует сказать о витамине С (аскорбиновая кислота), который в организме человека не синтезируется, а потому человек вынужден получать его с пищей. Это очень нестойкое вещество, которое легко разрушается в водных растворах, его окисление ускоряется по воздействием воздуха, света, следов железа и меди. Витамин С является противоцинготным средством и играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах организма.
В облепихе содержится много других веществ, имеющих целительные свойства: Р-активные соединения холин и бетаин, яблочная и виннокаменная
кислоты, моносахариды и дисахариды, следы дубильных веществ, фенольные соединения, флавоноиды, фенолокислоты и тритерпеновые кислоты.
В народной медицине препараты из ягод облепихи в смеси с другими травами применяют при экземе, псориазе, тонзиллите, для обработки раневых поверхностей, так как облепиха обладает бактерицидными свойствами. Заметим, что на земле из 25 произрастающих лекарственных растений облепиха занимает чуть ли не первое место. Трудно найти другие виды растений, плоды которых содержали бы такое же количество природных витаминов, как Облепиха. Кроме витаминов её плоды, в высоких концентрациях содержат каротиноиды, фенольные соединения (витамин Р) и другие биологически активные вещества, например: 100 г свежих ягод облепихи обеспечивают до полутора - двух суточных норм витаминов С и Р и более половины суточной потребности человека в витамине Е.
Результаты опытов и обсуждение Где растет облепиха?
Облепиха крушиновидная распространена во многих странах Европы и Азии. Она часто встречается и в Грузии [Тодуа, 2001; Е. Тодуа, Берикашви-ли, 2012].
Это богом подаренное растение (Hippophae rhamnoides L) на территории Грузии распространено во многих районах, однако ее заросли не были изучены, если не считать работы Игошина соавторами (1986), которые частично обследовали заросли облепихи в долине рек Терек, Куры и Чорохи. Нами полностью изучены ареал, состояние, формовое разнообразие, азото-фиксация, полиморфизм, окраски плодов, фармакологически активные вещества и другие биологические особенности зарослей облепихи. В Грузии дико растущие массивы и куртины зарослей облепихи в основном расположены в прерусловой пойме и по берегам рек Бзыбь, Кодори, Окуми (Абхазия), Чорохи (Аджария), Риони (Имерети), Кура (Ахалцихе, Боржоми, Ха-шури - Восточная часть Грузии), Иори, Кисисхеви (Кахетия), Сно и Терек (Казбег-Дариальское ущелье). В этих местах естественные заросли облепихи образуют почти сплошной единый массив и куртины разнообразного характера, со всех сторон омываемые вышеуказанными реками. Реки покрыты слоистыми наносами крупных (Окуми, Терек) слабо окатанных камней (Бзыбь, Кодори), гальки и песка (Риони - нижнее течение), Чорохи, Кура - от Ахалцихе, включая территории Хашурского района, Иори и Алазани -Кахетия, а почвообразующие породы представлены песчанно-галечниковы-ми и галечниково-валунными отложениями: Иори - среднее течение, Супса, Машавера, Кисисхеви, Сно.
В вышеуказанных местах облепиха крушиновидная встречается как колючим кустарником (три, пять, семь метров высоты), так и деревом высотой до 10-15 м. Наиболее крупные деревья облепихи отмечены в субтропиче-
ских регионах Грузии - Абхазии и Аджарии (8-13 м). В 2002 году в Восточной части Грузии - в Боржоми (село Квабисхеви, Квирацховели) было обнаружено дерево облепихи выше 15 м.
Высота особей Грузинских популяций облепихи как и других географических районах, в жизненном цикле облепихи, моноподиальный рост сменяется с возрастом симподиальным. Однако моноподиальное ветвление сохраняется здесь в более выраженной форме - за счёт скороспелости пазущ-ных почек. Таким путём формируется значительная часть основных скелетных ветвей уже после наступления симподиального роста. Высокорослые деревца и дерево развиваются за счёт формирования из числа побегов ложной мутовки, т.е. моноподиальный рост фактически сохраняется. Вполне возможно, что при сборе урожая плодов с ветками высокорослость деревья, высотой от 5 по 8 метров, не станет ограничивающим фактором. Число колючек на кустах сильно колеблется: набольшее количество колючек отмечено у облепихи в Восточной части Грузии, а наибольшее - у древесных растений (свыше 8 м как в Западной части Грузии, так и на Востоке).
Рис. 1. Дерево облепихи высотой более 15 метров
Площадь, занятая дикорастущей облепихой по данным 2012 года составляет 2910 га, тогда как в 60-е годы ХХ века по данным академика [Кец-ховели, 1956], облепиха занимала 30000 га площади. Выходит, что в течение 50 лет её площадь уменьшилась в 7 раз - это катастрофа, что связано с рядом экологических факторов, таких как антропогенных, абиотических и биотических.
Корневая система и фиксация азота
В естественных условиях, облепиха размножается семенами и корневыми отпрысками, даёт обильную поросль. При прорастании семени первым появляется зародышевый корешок, дающий начало системе главного корня. Обычно, первый год жизни у облепихи образуется один стержневой
вертикальный корень. На второй год жизни вертикальный корень прекращает рост, а боковые корни разрастаются горизонтально в радиальном направлении. У взрослого куста корневая система располагается в радиусе свыше 10 м (рис. 2).
Рис. 2. Первичный стержневой корень облепихи с кустами разрастающийся в радиальных направлениях, которые уже к концу вегетации охватывают большой радиус
В поймах рек Грузии поводковые воды, отлагают новые слои грунта, в результате у облепихи образуется как бы подземный штамп, от которого из спящих почек основного стебля куста, засыпаемого песком и илом, отходят ярусами дополнительные корни. На боковых корнях, обычно на узлах ветвления, развиваются микоризные клубеньковые образования, с помощью которых фиксируется азот (рис. 3).
В первый период своего роста корни и клубеньки облепихи белые, к концу вегетационного периода они буреют, а корни увеличиваются в диаметре и переходят во вторичное анатомическое строение. К концу вегетации главный корень углубляется в почву 45-50 см и более.
Нами описаны морфология клубеньков облепихи и активность азото-фиксации [Todua V, 2005Ь]. Азотофиксация в мае за один час, в сырой массе клубеньков составила 44 мк моль С2Н4/г. В июне-июле максимальное количество азотофиксации в час, достигало 96 мк моль СН/г.
В условиях реки Кодори (Абхазия) способность азотофиксаци клубеньков облепихи в первой декаде ноября и декабря ещё выявляется, но оно невысокое и составляет 26-48 мк моль С2Н4/г в сырой массе, за период одного часа. За этот промежуток времени, цитоплазма выражена у большинства клеток в незначительном количестве, где везикулы и гифы зачастую структурно изменены.
Рис. 3. Клубеньковые образования на корнях облепихи
Возможн, помимо фиксации молекулярного азота воздуха, клубеньковые образования выполняют функции поглощения, минерализации органических веществ почвы, перевода труднорастворимых минеральных и органических соединений в усвоямые формы, а микроорганизмы, симбиотиче-ски связанные растениями облепихи, вероятно, снабжают растение аминокислотами и фитогормонами, а также участвуют во внутриклеточных метаболических процессах. Поэтому микотрофный тип питания облепихи следует учитывать, особенно при введении её в культуру на вновь осваиваемых территориях.
Корневая система облепихи имеет выраженные гидроморфные черты (шнуровидные скелетные и полускелетные корни, слабое развитие механических тканей, высокий относительный объём паренхимы и т.д.), что позволяет по этому признаку отнести эту породу к типичным мезофитам и даже к мезогидрофитам. Действительно, корневая система способна переносить
избыточное увлажнение почвы и даже длительные периоды затопления, что и определило преимущественное распространение облепихи в поймах рек, при высоком, как правило, стоянии грунтовых вод. Однако, облепиха не переносит избыточно засоленных и стоячих грунтовых вод.
Высокая требовательность корневой системы к условиям увлажнения сочетается у облепихи со значительной приспособленностью надземной части переносить в определённых пределах внутренний водный дефицит и активно его регулировать быстрым изменением осмотического давления клеточного сока. Поэтому в целом, считать облепиху засухоустойчивым, вероятно, неправомерно.
Куртинное расположение облепихи
Характерной чертой адаптивного приспособления к условиям среды обитания, является её куртинное размещение, как следствие вегетативной подвижности кустарника. Один экземпляр растения, через несколько лет, образует целую куртину, в следствие чего, она довольно в короткий срок, осваивает новые территории (рис. 4).
Рис. 4. Куртина облепихи на долинах реки Кодори (Абхазия)
Как видно из рис. 4 куртина облепихи разрастается в центробежно-ра-диальном направлении, путём интенсивного новообразования придаточных побегов на горизонтальных корнях.
Полиморфизм облепихи
Обычно, растение облепихи из разных регионов Грузии различаются между собой по многим морфологическим, биологическим и биохимическим признакам, что позволяет их считать представителями разных форм одного вида. Особенно, следует выделить полиморфизм окраски плодов. Для изучения данного явления было обследовано более 300 коллекционных образцов облепихи. В них выявлены и отобраны формы облепихи с различной окраской плода и разными оттенками окраски мякоти. Сформирован банк окраски поверхности плодов, формообразцов облепихи, включающий 19 форматипов, среди которых особенно выделяется 5 форматипов:
1. Красноватый - Rubellus, Rubidus; 2. Оранжевый - Aurantiacus; 3. Желтоватый (бледно-желтый) - Elavidus, flavescens; 4. Желтый - Flavus, Luteus; 5. Белый (чисто белый) - Albus, Candidus.
Последняя форма типа Albus была описана среди зарослей облепихи в долине реки Кодори и Окуми (Абхазия). Окраска плодов изученных форма-типов имеет определённую цветовую гамму, из которой в процессе формообразования появляются более простые варианты окраски и новообразования - новые сочетания цветовых элементов от красновато-оранжевого до жёлто белых оттенков.
В результате изучения выявленных форматипов установлено, что у растений облепихи, белая окраска цветка связана одновременно с признаками белой поверхности плодов. Обычно, тычиночные цветки у облепихи серебристо-буроватые, а околоцветник желтоватый. Таким образом, белая окраска цветка тесно связана с белой окраской плода, а белая окраска плода может появляться как мутация, одновременно с белой окраской цветка. Эти данные позволяют сделать вывод, что разные признаки окраски цветка и плода могут рекомбинироваться друг с другом.
Во внутренней популяции облепихи существование форм с белой окраской плодов, кроме Грузии нигде не описано. По нашим предположениям, явление белой окраски плодов, наверное, связано с альбинизмом. Это явление природы встречается как у человека, так и у животных и растений. В случае альбинизма, на примере облепихи у растения отсутствует врождённый пигмент меланин, который придаёт плоду окраску. Это болезнь, которая конкретно вызывает блокировку или полное отсутствие важного фермента - церози-назы, которое в свою очередь необходимо для синтеза меланина. В генах, ответственных за синтез церозиназы, возможны развития разнообразных нарушений. Именно от этих отклонений и зависит дефицит качества пигмента у альбиносов. Бывают случаи, когда синтез церозиназы в норме. В этом случае, по нашему мнению, происходит мутация тех генов, которые регулируют выработку других пигментов, необходимых для меланина.
Как было упомянуто выше - альбинизм, заболевание, не вызывающее отрицательное влияние на рост и развитие растений, но влияющий на их химический состав. У плодов облепихи-альбиноса количественный состав витаминов и каротиноидов уменьшены почти наполовину (см. таблицу). Исключение составляет витамин В2, который по количественному составу приближается к оранжево-жёлтым плодам.
Выявить вышеуказанные пять классических цветов окраски (1. Rubellus, Rubidus; 2. Aurantiacus; 3. Elavidus, flavescens; 4. Flavus, Luteus; 5. Albus, Candidus), которые ярко выделялись от остальных, для нас не составили труда, но в зарослях облепихи окраска плодов связана с целым рядом цветовой гаммы, выявление которой оказалось довольно сложной задачей. Нам удалось отрегулировать этот вопрос с помощью использования метода А. Бон-
дарцева, так называемого «Шкалу цветов», по которой установлено качество пигментации остальных - 14 форматипов.
Рис. 5. Разнообразие окраски плодов у Грузинских форм облепихи
Ниже приведены результаты исследования внутри популяционной изменчивости окраски плодов облепихи по Бондарцеву с указанием местонахождения изучаемых растений.
1. Краснеющий - Rubescens (Казбек, Телави, Абхазия).
2. Буровато-красный - Fuscato-rubudus (Казбек, Ахалцихе).
3. Красно-оранжевый - Rubro-aurantius (р. Аркала-Душети, р. Энгури, с. Рухи).
4. Кровяно-красный - Sanguineus (Казбек, Телави, р. Окуми-Гали).
5. Желтовато-рыжий - Flavido-rufus (р. Кура, Хашурский район, с. Хцисы).
6. Желтовато-красный - Rutilus (Казбек, р. Окуми Гальского района).
7. Темно--каштановый - Atro-castaneuss (A.bruneus) (Сагареджо, р. Ча-илури).
8. Золотисто-желтый, золотистый - Aureus, aurasius (р. Иори, Килмах-ской ущелье).
9. Ржавый -Ferrugineus (Сагареджо, р. Иори, Килмахской ущелье).
10. Белый - Albus (р.Окуми Гальского района).
11. Темно оранжевый - Atro-olivaceus (р. Машавера, Дманисское ущелье).
12. Оранжевый - Aurantiacus (с. Клде Ахалцихскоого района).
13. Яично-жёлтый - ViteШnus (Среднее течение р. Иори, Дманиси, р. Машавера).
14. Жёлто-оранжевый - Flavo-aurantiacus (По течению р. Куры от Аха-лцихе Боржоми, р. Сно, с. Ачхот).
Размножение форматипов и химический состав плодов
Нами так же были проведены исследования химического состава в плодах различной окраски у облепихи в условиях Грузии. По каждому признаку были выделены лучшие генотипы с содержанием химических веществ. Исследования по содержанию химического состава изучаемых форм облепихи были проведены 2004-2013 годах, в лаборатории физиологии института ботаники и Политехническом университете города Тбилиси. Для объектов исследований использовались 5 вышеизложенных форматипов облепихи крушиновидной с различной окраской плодов.
В опыте этих форм облепихи размножали вегетативно: зелёными и одревесневшими черенками, а также корневыми отпрысками.
Для размножения одревесневшими черенками брали хорошо вызревшие однолетние побеги со здоровых кустов 4-5-летнего возраста. Черенки заготавливали в конце июля - начале августа.
Их резали на черенки длиной 15-20 см, толщина черенков не менее 0,6 см. В течение 2-3 суток выдерживали в воде. Затем высаживали на грядки вертикально, оставляя наверху 2-3 почки. Расстояние между рядами и черенками в ряду 10 см. Землю тщательно уплотняли, хорошо поливали и мульчировали торфом. После посадки в течение 2-3 недель поливали 2-3 раза в день. Разрыхляли почву и удаляли сорняки. К осени вырастали растения с хорошей надземной частью и корневой системой. Раней весной пересаживали саженцы на постоянное место.
Однако, проще всего размножить облепиху корневыми отпрысками. Облепиха от корней образует поросль (корневые отпрыски). Часть из них хорошо развитых и расположенных ближе к штамбу можно оставить на замену материнского растения. Также использовать как посадочный материал. Для получения саженцев весной, корневые отпрыски отделяют от материнского растения, остро отточенной лопатой. Для образования собственной корневой системы мы его оставляли на месте до осени с регулярным поливанием.
Все отобранные формы прошли генетико-селекционное и формообразовательные изучения. По каждому признаку были выделены лучшие генотипы с содержанием биологически активных веществ.
Таким методом, у выращиваемых подопытных растений отбор плода проводили у 5 растений по их ботанической зрелости с разных сторон растения. Содержание витамина С в плодах облепихи определяли, йодометри-ческим методом, который основан на титровании аскорбиновой кислоты у окрашенных экстрактов, с добавкой калиия, в кислой среде, в присутствии
йодистого калия и крахмала [под ред. Седова, 1999]; содержание катеноидов -спектрофотометрическим методом с использованием спектрофотометра СФ-46 [Ермаков с авторами, 1987]; Витамин В2, витамин Е и сахара определялись по методике биохимического исследования растений под редакцией И. Ермакова [1987 г.]. Результаты биохимического состава грузинских форм облепихи и характеристики окраски плодов приведены в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что масса 100 плодов варьируется от 2.94 г (белоцвет-ковая) до 4.99 г (желтая). По размеру плодов выделяется Казбегская форма красноватый - 6.6 ± 0.02 мм. Установлено, что наибольшую ценность представляют формы: красноватая - 1; оранжевая - 2; и желтая - 3. Вышеуказанные формы произрастающие в долинах рек Терек, Куры, Иори, Кисисхеви, Чорохи и Окуми обладают плодами богатыми биологически активными веществами, такими как аскорбиновая кислота, токоферол и каротиноиды.
Установлено, что по содержанию витаминов С, Е и В2 отличаются фор-матипы 1и 3. Наиболее богаты аскорбиновой кислотой формы красноватый -1 и оранжевый - 2 соответственно 285 и 225 мг %. Повышенным содержанием витамина Е отличаются формы красноватые-1 и желтоватые - 3 соответственно 386,8-220.8 мл %. Так же в образцах установлено высокое содержание витамина В2 в первой и третьей формах от 0.326 до 0.387 мг %.
Таблица 1
Биохимический состав облепихи в пересчёте на сухую массу (х ± т)
Формы с указанием характера окраски плодов и местонахождений Масса 100 плодов Содержание витаминов, мг % на 100 г сырья Каротиноиды, в мг %
С Е В2
1. Красноватые,переходящий от оранжевой до оранжево-желтых (долина рек Терек и Сно, Северный край - Казбек 4,70 285±5.15 386,8±0,5 0,326±0 30.1±0,08
2. Оранжевый, переходящий от оранжево-желтого до светло желтого (долина рек Куры, Южный край - Ахалцихе-Хашури 3.60 225.4±1.8 190,6±0,4 0,274±0 18.9±0.09
3. Желтоватый, переходящий от желтого на светло-желтый (Западный край, долина реки Риони - Кутаиси и побережье Черного моря -Поти 4.76 195.9±4.9 220.8±0.6 0.387±0 5,7±0.06
4. Желтый, переходящий только на бледно-жёлтый (Западный край, долина реки Чорохи, село Ахалсопели и село Ерге 4.99 166.3±0.2 135.7±0.2 0.243±0 20.4±0.13
5. Чисто белый, не переходящий в никакую другую окраску (Западный край, долина р. Ко-дори и Окуми, с. Естонка и Окуми). 2.94 49.3±0.43 47.1±0.25 0.290±0 0.26±0.00
Примечание: Сумма сахара по всем формамтипам составила от 14 до 15 мл %.
Еще одна характерная особенность, выделенных форм облепихи -высокое содержание каротиноидов. Каротиноиды в красноватых и желтых формах соответственно составило 30.1-20.4 мг %, а сумма сахара составила от
14-15 %. Заметим, что по химическим показателям в выделенных нами формах содержание витамина В2, Е (токоферол) каротиноидов и сахара превосходит содержание этих же соединений в формах произрастающих в Алтае, Новосибирске, Московской и Ленинградской областях [Макаркина и др., 2011]. По показателям содержания аскорбиновой кислоты в Грузинских формах облепихи, уступают формам и сортам, произрастающих в регионах Алтая. Так, формы и сорта облепихи, возделываемые на Алтае, содержат витамин С в плодах от 54 до 792 мг / 100 г. Из таблицы видно также, что окраски плодов сильно варьируют. Преобладали формы от бледно-жёлто-оранжевой до оранжево-красноватой. По окраске плодов, наблюдались различия между формами. У растений, произрастающих в высокогорьях Грузии, например, из верховья реки Терека, Сно окраска плодов была весьма разнообразной. Чаще встречались формы оранжево-красноватой окраски плодов, среди которых около 4 % форм имели светло оранжевую и даже ярко-жёлтую окраску. Среди растений из долины реки Куры в районе Ахалцихе и Ха-шури чаще встречались формы с плодами оранжево-жёлтой окраски. В долине реки Риони и у побережья Черного моря, встречались формы только светло-желтой и бледно жёлтой окраски плодов (Кутаиси, Поти). Формы из долины реки Чорохи (село Ахалсопели) отличались плодами желто и жето-светлой окраски плодов, среди которых встречались формы также жёлтой окраски (2 %) село Ерге).
Такое разнообразие окраски плодов, видимо, можно объяснить прямым воздействием на популяцию облепихи ультрафиолетовой радиацией высокогорья.
В горных регионах севера Грузии (Казбег, долина реки Сно и Дариаль-ское ущелье, 2000 м над ур. моря) растение облепихи подвергается стрессовым воздействиям экологических факторов, которые могут вызвать скачкообразные изменения, не только по окраске плодов, но и изменения разного хозяйственного значения. В высокогорном поясе интенсивность прямой ультрафиолетовой радиации, боле значительна, чем на Западе Черноморского побережья Грузии, где она ослабляется атмосферой, насыщенной ультрафиолетовыми водяными парами. Этим, по видимому, можно объяснить ярко выраженный полиморфизм в верховье реки Терека, Сно и отсутствие большого формообразования (окраска и форма плодов) её в долинах реки Риони, Чорохи и Черноморское побережье Грузии.
В целом, изучение формового разнообразия облепихи крушиновидной (Hippophae rhamnoides L), по всем климатическим условиям регионов Грузии показало, что генофонд этого вида может быть использован для создания местных высокоурожайных и богатых химическими соединениями плантации. Первоначально, следует организовать небольшое хозяйство облепи-ховой плантации на алувяльных и щебенистых почвах долины рек Куры (Ахалцихе-Хашури), Арагви (село Мисакциели Мцхетского р-на), Ксани
(село Агаиани, так же Мцхетского района) Риони (Кутаиси, на территориях Варцихского водохранилища), Кодори Абхазия, Гульрипшский р-н).
Эти места, по-видимому, могут служить местом разведения не только малых хозяйств, но и промышленных насаждений облепихи, так как климатические условия данных регионов благоприятствуют накоплению биологически активных веществ в плодах облепихи крушиновидной.
По нашему мнению, для внедрения в районы Восточной части Грузии-Ахалцихе, Хашури, Мцхета - является перспективные формы облепихи, такие как красноватый - 1 и оранжевый - 2, а в районах Западной части Грузии - Кутаиси и в Абхазии в Гульрипшского р-на, оранжевая - 2 и желтоватые формы - 3. Эти формы представляют ценность, в качестве переработки сырья для производства масла пищевой и витаминной промышленности.
Апомиксис
Облепиха не только лечебное растение, но она так же является, прекрасным объектом для исследования генофонда и создания форматипов и сортов с ценными биологическими и биохимическими показателями. Нам удалось индуцировать апомиксис у облепихи и получить диплоидные формы материнского типа. Ниже приводятся результаты этих исследований.
В настоящее время считается, что исследование апомиксиса должно привести к познанию ряда закономерностей процесса эволюции и созданию фундамента новых перспективных методов селекции. Несмотря на значительный интерес к апомиксису, фактический материал об этом для рода Hip-pophae крайне ограничен. По данным [Елисеева И., 1986] на женских ветках облепихи при полной изоляции образуется автономная форма апомиксиса. В работе же [Кузнецова Т., 1994], убедительно показано образование апо-миктичных семян у облепихи в беспыльцевом режиме цветения. Нами [То-дуа и др., 1970, 1973, 2006] были предприняты попытки увеличения частоты появления гаплоидных и диплоидных апомиктичных растений путем воздействия на мужские половые клетки Х-лучами 60Со. При этом имело место стимулированное развитие женских гамет без оплодотворения (партеногенез) и получение материнских растений в повышенном количестве. Ранее, нами у Nicotiana tebecum L. изучались методы индуцирования гаплоидных растений [Тоdua, 1968]. Это дало возможность подбора эффективных доз Х-излучения и индуцирования апомиксиса в желательном количестве.
Исследование апомиксиса у Hippophae rhamnoides L. и его экспериментальное получение путем применения облученной пыльцы являются актуальной задачей и в настоящее время.
Цель исследования - изучить закономерности развития пыльцевых зерен, переживших однократное облучение, и особенности индуцирования гаплоидов и диплоидов материнского типа.
Материалы и методика
Работу проводили на мужских и женских растениях облепихи, произрастающих в природных условиях в ущелье реки Кодори, с. Эстонка Гуль-рипшского района, Абхазия.
Индуцированный апомиксис нами изучался на деревьях облепихи 7-10-летнего возраста. В одинаковых частях кроны, до начала цветения, пергаментными мешочками изолировали побеги с женскими цветками. Пыльцу с мужских растений собирали в вечерние часы. На следующий день собранную пыльцу подвергали воздействию Х-излучения 60Со на установке «ЭГО-4» (Россия) в дозах 20, 50, 80 Гр; мощность облучения 50 Гр/мин.
В фазе полного цветения проводили опыление изолированных цветков, облученной пыльцой. После опыления цветки снова изолировали. Изоляторы оставляли на весь период цветения и снимали только лишь в конце июня, после начала формирования плодов. В качестве контроля использовали цветки, естественно опыленные необлученной пыльцой. К каждой отдельной подопытной ветке с цветками облепихи прикрепляли этикетку. На чашках Петри, изучали прорастание облученных и необлученных пыльцевых зерен.
Результаты и обсуждение
Для поиска эффективных доз индуцирования апомиксиса у растений первоначально исследовалась, пыльца облепихи, подвергшаяся воздействию Х-излучения в разных дозах.
Таблица 2
Результаты исследования пыльцевых зерен после Х-излучения
Варианты опыта Доза, Гр Число проросших зерен Эффективность прорастания зерен, %
1. Облепиха х облепиха 20 553 ± 4.00 92.1
2. Облепиха х облепиха 50 73 ± 1.45 12.2
3. Облепиха х облепиха 80 4 ± 0.49 0.6
4. Облепиха х облепиха(контроль) 0 546 ±9.84 91.0
Примечание: число зерен в каждом варианте опыта составило 600 шт.
Облепиха - двудомный, ветроопыляемый кустарник или дерево высотой до 6 м. Нами изучены облепиховые рощи с отдельными экземплярами, достигающими высоты 13-15 м. О наличии подобных растений облепихи, упоминается лишь в субтропических районах Китая [Тодуа, 2001].
Как правило, у облепихи пыльцевые зерна двухклеточные, одна из клеток является вегетативной, а другая - генеративной. Формирование сперми-ев из генеративной клетки происходит в пыльцевой трубке. Результаты опыта представлены в табл. 1. При проращивании облученных и необлученных пыльцевых зерен, на искусственной среде, были получены следующие ре-
зультаты: в чашках Петри на искусственной среде из 600 необлучённых зёрен (вариант 4, контроль) нормально проросли 546, т.е. 91.0 % от общего их количества (см. табл. 2); при дозе 20 Гр (вариант 1) проращивание облучённых пыльцевых зёрен почти не отличались от необлучённых - 553, т.е. 92.1 %; а доза 80 Гр (вариант 3) оказалась летальной (ЛД100/2ч), поэтому оба эти варианта были исключены; результативной оказалась доза 50 Гр (вариант 2). Для опыления применялась пыльца, облучённая именно этой дозой - 50 Гр.
На искусственной среде из 600 пыльцевых зёрен, облучённых в дозе 50 Гр (вариант 2). вообще не проросли 527 зёрен. Проросли 73 зерна, что составило 12.2 %.
В результате проведённых экспериментов, были выделены три группы проросшей пыльцы: в первой группе отмечалось прекращение роста пыльцевых трубок на ранней фазе развития (80 Гр); во второй - приостановление деления генеративной клетки, где значительные нарушения отмечались в анафазе митоза, во время которой из-за агглютинации хроматина нарушается перемещение хромосом к полюсам веретена (50 Гр); в третьей - прорастание пыльцы и формирование пыльцевой трубки внешне протекало вполне нормально (20 Гр и контрольный вариант). Результаты опыта на растениях, опылённых пыльцой, облучённой в дозе 50 Гр, определяли по качеству и количеству развитых семян. Половую принадлежность выживших сеянцев определяли по размерам генеративных почек (маркерный признак). Обычно мужские почки значительно крупнее женских, кроме того, на них образуются 5-7 чешуй, тогда как на женской почке их только две (см. рис. 6). Они растут всю зиму при температуре 6.2-8.3 °С [Джавахишвили, 1977]. По этим признакам зимой и весной, до начала вегетации двухлетного сеянца, можно безошибочно определить пол как у сеянца, так и куста облепихи.
Как правило, облепиха при естественном семенном размножении даёт примерно поровну мужских и женских сеянцев (1 : 1). В нашем контрольном варианте естественного опыления, количество мужских растений составило 52 %, а женских 48 %.
Данные о возникновении растений материнского типа путём применения Х-излучения представлены в табл. 3. Как видно из табл. 3, при облучении в дозе 20 Гр число завязывающихся семян составило 697 от 1109 опылённых цветков (62.8 %). Из них после высева в открытый грунт выжило 433 сеянца (62.1 %), но апомиктные формы отсутствовали.
Выход апомиктичных растений при воздействий на пыльцу облепихи Х-излучения в разных дозах представлено в табл. 3.
В варианте 80 Гр завязалось только лишь 5 семян, которые всходов не дали. В варианте 50 Гр всего было произведено 1220 скрещиваний облучённой пыльцой. Число полученных семян составило 120 (9.8 %). Все они были неоднородными, и среди них встречались щуплые семена.
Рис. 6. Схема опыления женских цветков облепихи, облученной пыльцой
Таблица 3
Использование Х-пзлучения для индуцирования апомиксиса
Варианты опыта Доза. Число Количество и (%) процентвыживших сеянцев
Гр опыленных цветков полученных семян всего обычных апомиктных
1. Облепиха х облеп. 20 1109 697 ± 1.15 433/62.1 % 433/62.1 % -
2. Облепиха х облеп. 50 1220 120 ± 1.70 46/38.3 % 27*/58.7 % 19/41.3 %
3. Облепиха х облеп. 80 987 5.0 ± 0.64 - - -
4. Облепиха х облеп. без облучения, контр. 0 1302 760 ± 1.80 472/62.1 % 472/62.1 % -
Среди них 7 растений оказались гаплоидными и характеризовались всеми признаками гаплоидов: органы имели меньшие размеры, чем органы
диплоидного растения, были стерильны и по высоте роста значительно уступали диплоидному. Как и ожидалось, кариологический анализ соматических клеток этих растений (проводился на временных ацетокарминовых препаратах) показал в них гаплоидное число (п =12) хромосом.
В данном эксперименте, наряду с гаплоидными растениями были выявлены 12 диплоидных растений (2п = 24) материнского типа. Все они были однородными и фертильными и характеризовались материнской наследственностью по размерам почек, компактностью, количеству, форме и цвету листьев (светло-зелёные).
Гаплоидные и диплоидные апомикты, никогда, не давали мужских сеянцев, что является, по нашему мнению, показателем их апомиктического происхождения. Остальные же 27 растений, носили признаки мужских и женских (58.7 %). 14 из них имели признаки мужских растений, а 13 - признаки женских особей. Соотношение 9 и 6 особей приближается к 1 : 1. Кроме того, во втором варианте опыта (50 Гр) из числа 46 сеянцев выявлено 32 растения женского типа (19 апомиктичных и 13 -полученных половым путём), что составляет 69.6 %.
Следовательно, в растениях, опылённых облучённой в дозе 50 Гр пыльцой, число мужских сеянцев уменьшается (14 сеянцев - 30.4 %), а женских увеличивается (32 сеянца - 69.6 %). Отметим, что из 32 сеянцев следует исключить 7 гаплоидных стерильных растений. В конечном счёте из 46 сеянцев количество женских плодоносящих растений в два раза превосходит мужские сеянцы. А это позволило, при семенном размножении облепихи не проводить дополнительные работы для сохранения соотношения 1 - мужских, нужных для опыления, и 10 или 15 - женских, несущих урожай.
Обычно, семена высевают произвольно, так как, пока ещё не существует тщательно разработанной методики полового различия облепихи в фазе семян, что усложняет установление границ между группами женских и мужских семян. Естественно, что в подобных случаях, затраты средств на закладку и содержание таких насаждений значительно сократятся. Исходя из выше изложенного, итоги нашего исследования позволяют получить больше женских особей и тем самым увеличить урожай с меньшими затратами. В настоящее время плоды облепихи, как говорилось выше, привлекают к себе большое внимание, как объект, богатый биологически активными веществами, которые успешно применяются в медицине.
В целом, анализ экспериментальных растений (46 сеянцев) и результаты прорастания на искусственной среде облучённых (50 Гр) пыльцевых зёрен, наводят на мысль, что аномальные пыльцевые трубки, хотя и не содержат спермиев и, естественно, в них не происходит оплодотворения яйцеклеток, однако врастание этих пыльцевых трубок в зародышевый мешок обуславливает стимулирование развития апомиктического зародыша из неоплодо-творённой женской гаметы.
Таким образом, несмотря на отсутствие цито-эмбриологнческих данных можно предположить, что гаплоидное апомиктичное растение, полученное от опыления облепихи облучённой пыльцой, могло возникнуть в результате случайного нередуцированного, стнмулятивного партеногенеза, т.е. в диплоидных растениях материнского типа пыльцевые трубки после врастания в зародышевый мешок обуславливают индицирование процесса репликации ДНК яйцеклетки и развитие диплоидных партеногенетическпх растений. Подобное описание и у других плодовых и цитрусовых растений [Чахая и др., 1979; Реденко, 1970].
В работе [Поддубная-Арнольди, 1964] дана детальная классификация различных форм образования апомиктических семян. Согласно этой сводке, апомиксис может быть наследуемым и не наследуемым, регулярным и случайным, автономным или индуцированным. Полученные нами данные об образовании растений материнского типа, могут быть отнесены к последней форме - индуцированного апомиксиса.
Применение описанной методики даёт реальную возможность регулирования естественного соотношения (1 : 1) мужских и женских особей в желательном количестве и направлении. Кроме того, Х-излучение обеспечит, в короткие сроки получение материнских растений в желаемом количестве, что даст возможность создания новых перспективных форм облепихи. Апо-миктическне формы плодовых растений имеют также ряд преимуществ. Выявление и получение таких растений позволит иметь однотипные и промышленные насаждения, урожай которых, не будет зависеть от опылителей, как ветра, так и насекомых, а также условий погоды во время цветения.
Список литературы:
1. Асеева Т.А., Найдапова Д.И. Пищевые растения в Тибетской медицине. - Новосибирск, 1991.
2. Белов Н.В. Лекарственные растения. - Мн.: Харвест, 2008. - С. 515-542.
3. Бондарцев А.С. Шкала цветов. - М.; Л.: Изд. АНСССР, 1954. - 28 с.
4. Боровая Е.Облепиха. «Золотые страницы народной медицины». - М., 1999.
5. Джавахишвили Ш.И. Климатография ГССР. - Тбилиси, 1977. - С. 227.
6. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Смирнова М.И., Ярош Н.П., Луковни-кова Г.А. Методы биохимических исследований растений. - Л., 1972. -456 с.
7. Игошина В, Коровина М, Лобжанидзе В, Елисеева. И. Формовое разнообразие Hippophae rhaminoides Ь. в Грузии // Растительные ресурсы. -1987. - Вып. 2, Т. XXIII. - С. 190-196.
8. Кецховели Н.Н. Растительный покров Грузии. - Изд. АН Грузии, 1956. - 441 с.
9. Кольтюгина О.В. Исследование химического состава плодов облепихи и возможности использования её в продуктах питания // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2012. - № 1 (87).
10. Кузнецов Т.Н. Капралова О.В. Апомиксис у растений: Состояние, проблемы и перспективы исследований // Тр. Междунар. симп. - Саратов, 1994. - С. 155-159.
11. Макаркина М.А. Богомолова Н.И. Соколова С.А. Содержание витамина С и каротиноидов в плодах различных сортов облепихи в условиях средней полосы России // Современное садоводство. Электронный журнал. -2011. - № 1.
12. Матфанов И.И. Облепиха. - Сибирское отд. изд-ва «Наука», 1983.
13. Мельник А. Облепиха - источник здоровья // Наука и жизнь. - 2001. -С. 10.
14. Методы биохимического исследования растений / Под ред. А. Ермакова. - 3-е изд., переработанное и доп. - Л.: Агропром издат. 1987. - 430 с.
15. Неумывакин И.П. Облепиха: Мифы и реальность. - СПб.: «Издательство «Диля», 2011. - 128 с.
16. Программа и методика сорт изучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / Под общ. ред. Е.Н. Седова, П.П. Огольцовой. - Орел: ВНИИСПК, 1999. - 608 с.
17. Подобная Арнольди В.А. Общая эмбриология покрытосемянных растений. - М: Наука, 1964. - С. 3-482.
18. Реденко И.С. Апомиксис и селекция. - М.: Наука, 1970. - С. 225-238.
19. Тодуа В.А., Тавдумадзе K.P., Терновский М.Ф., Сарычев Ю.Ф. Индуцированный партеногенез у Nicotiana tabacum L. // Докл. АН СССР. -1967. - Т. 177, № 2. - С. 448-449.
20. Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/gaploidy-nepolnykh-pshenichno-pyreinykh-amfidiploidov-myagkoi-pshenitsy-i-yachme-nya-poluchen#ixzz2tD27bIrG
21. Тодуа В.А. Тавдумадзе К.Р. Апомиксис и селекция. - Наука, 1970. -С. 283-291.
22. Тодуа В.А, Терновский М.Ф. Сарычев Ю.Ф. Доклады АН СС СР. -1973. - Т. 211. - С. 216-217.
23. Тодуа В.А. Междунар. научн. конф. по актуальным проблемам биологии и медицины. Т. I. - Тбилиси, 2001. - С. 47-50.
24. Тодуа В.А., Чанкселиани З.Ж., Мчедлишвили М.В. Использование гамма излучения для индицирования апомиксиса у облепихи // Радиационная биология, радиоэкология. - 2006. - Т. 46 № 6. - Ст. 687-690.
25. Ashee sh Gupta. Medicinal and therapeutic potential of Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) // Journal of Ethno pharmacology. - 2011. - № 138. -Р. 268-278.
26. Basu M. Prasad, Jyamurthy P., Arumughan C., Sawhney R.C. Antiatherogenic effects of Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides) seed oil // Phytomedi-cine. - 2007. - № 14. - Р. 770-777.
27. Bernath J. Foldesi D. Sea-buckthorn (Hippophae rhamnoides): a promising new medicinal and food crop. // Journal of Herbs Medicinal Plantrs. - 1992. -№ 1. - Р. 27-35.
28. Beveridge T., Li T.S.C., Jjmah B.D. Sea buckthorn products: manufacture and composition // Journal Of Agriculture and Food Cremistry. - 1999. - № 47. -Р. 3490-3488.
29. Chai Q., Xiayan G, Zhao M., Wemmin H., Giang Y. The experimental studies on the cardiovascular pharmacology jf sea buckthorn extract from Hippophae rhamnoides L. // In: Proceeding of International Symposium of Sea Buckthorn. - Xina, China, 1989. - Р. 392-297.
30. Chuahan A.S., Negi P.S., Ramteke P.S. Antioxidant and antibacterial activites of aqueous extract of Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides) seeds // Fito-terapia. - 2007. - № 78. - Р. 590-592.
31. Chawla R. Arora, R. Singh, S. Sagar, R.K. Sharma, R.K. Kumar, R. Shar-ma, A. Gupta, M.L. Sigh, S. Prasad, J. Khan, H.A. Swaroop, A. Sinha. Radiopro-tectiove and antioxidant activity of fractionated extracts of berries of Hippiphae rhamnoides // Journal of Medicinal Food. - 2007. - № 10. - Р. 101-109.
32. Cheng J. Kondoa, K. Suzuki, Y. Ikeda, Y. Meng, X. Umemura Inhibitory effects of total flavones of Hippophae rhamnoides on thrombosis in mouse femoral artery and in vitro platelet aggregation // Life Sciences. - 2003. - № 72. -Р. 2263-2271.
33. Maheshwari D.T., Yogendra Kumar M.S., Verma S.K., Singh V.K., Singh S.N. Antioxidant and hepatoprotective activites of phenolic rich fraction of Seabuck thorn (Hippophae rhamnoides L) leaves // Food and Chemital Toxicology. - 2011. - № 49. - Р. 2422-2428.
34. Thomas S.C. Li and Thomas H.J. Beveridge. Sea Buckthorn (Hippophae rhamnoides L.): Production and Utilization. - NRC Research Press, Ottava, Ontario, 2003. - 133 p.
35. Todua V Distribution todous state and conservation problems of seabu-sethom (Hippophae rhamnoides L.) // Proc. Georgian Acad. Sci. Biol., ser. B. -2005a. - Р. 57-61.
36. Todua V Morphological peculiarities of the Root system of seabuckhom, H. rhamnoides and ultrastructure of mycorirriral nodules // Proc. Georgian Acad. Sci. Biol., ser. B. - 2005b. - № 3, vol. 3. - Р. 23-28.
37. Todua V, Chankseliani Z., Mchedlishvili M. The gamma Radiation for induction of Apomixis in Shea Buckthorn (Hippophae rhamnoides L) RAH, Radiation Biology of Radioecology. - 2006.
38. Todua V, Berikashvili D. 2012 its resources in Eurasia, Imereti, Racha-Lechxumi anda in Georgia. - Tbilisi, 2012. - 90 p. - (на грузинском языке).
39. Todua V XII Int. Congress of Genet. V II. - Tokio, 1968. - Р. 70-73.
