Сезонні ритми розвитку Serratula coronata L. за культивування в Центральному Поліссі України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поліський національний університет

СЕЗОННІ РИТМИ РОЗВИТКУ SERRATULA CORONATA L. ЗА КУЛЬТИВУВАННЯ В ЦЕНТРАЛЬНОМУ ПОЛІССІ УКРАЇНИ

Іващенко І.В., Котюк Л.А.,

Бакалова А.В., Грицюк Н.В.

Анотація

Серпій увінчаний - багаторічна трав'яна рослина родини Asteraceae, що містить широкий спектр біологічно активних речовин: фітоекдистероїди, флавоноїди, дубильні речовини, кумарини, сесквітерпенові лактони, каротиноїди, аскорбінову кислоту. В Ботанічному саду Поліського національного університету, що належить до зони Центрального Полісся України, нами створена інтродукційна популяція серпію увінчаного (Serratula coronata L.). Впродовж 2013-2017 рр. досліджено сезонні ритми розвитку інтродуцента. Проведено розрахунок суми ефективних температур, вищих за 5°C, необхідних для проходження певної фази розвитку та загалом для життєвого циклу серпію увінчаного. Встановлено, що в умовах Центрального Полісся України генеративні рослини S. coronata 2-5 років життя вегетували впродовж 159-178 діб за суми ефективних температур 1873,5-2082,2^оС. Сіянці першого року життя проходили лише прегенеративний період розвитку і завершували вегетацію у віргінільному віковому стані, вступаючи у генеративний період лише на другий рік життя. Сходи з'являлись в першій декаді травня за суми ефективних температур 191-232,2^оС. Закінчення вегетації рослин першого року життя відмічено в третій декаді вересня, тривалість вегетаційного періоду становила 145 діб. Весняне відростання генеративних рослин серпію увінчаного другого-п'ятого років життя розпочиналось у третій декаді березня - першій декаді квітня за суми ефективних температур 25,2-31,9^оС. Початок фази бутонізації фіксували у I-III декадах червня за суми ефективних температур від 508,8 до 787,2^оС. Початок квітування відмічено у I-II декаді липня за суми ефективних температур 892,2-1278,9^оС. Фаза плодоношення розпочиналась від кінця липня - I декади серпня за суми ефективних температур 1300,4-1675,9^оС. Активний період плодоношення інтродуцентів спостерігався у III декаді серпня. Насіння збирали у третій декаді серпня - першій декаді вересня. Фаза відмирання надземної вегетативної маси розпочиналась за суми ефективних температур 1534,7-1803,2^оС, завершення вегетації відмічено у I-II декаді вересня. Терміни настання фенологічних фаз, що відображають сезонний розвиток, значною мірою залежать від абіотичних чинників середовища зростання - температури та водозабезпечення. Інтродуценти проходили прегенеративний, генеративний періоди онтогенезу, формували життєздатне насіння. Біологічні потреби інтродуцента в тривалості вегетаційного періоду й термічного режиму повністю відповідають природним умовам Центрального Полісся України, що підтверджує перспективність рослин S. coronata для культивування в цьому регіоні. Ключові слова: Serratula coronata L., фенологічні фази, сезонні ритми, Центральне Полісся України.

Annotation

Seasonal rhythms of plant development of Serratula coronata L. cultivated in Central Polissya of Ukraine. Ivashchenko I., Kotiuk L., Bakalova A., Hrytsiuk N.

Serratula coronata L. is a perennial herbaceous plant of the Asteraceae family, which contains a wide range of biologically active substances: phytoecdysteroids, flavonoids, tannins, coumarins, sesquiterpene lactones, carotenoids, ascorbic acid.

In the Botanical Garden of Polissia National University, which belongs to the Central Polissia zone of Ukraine, was created a population of introduced plants of Serratula coronata L. From 2013 to 2017 seasonal rhythms of the introduced plants' development were studied. We calculated the effective heat sum above 5°C, required for a certain phase of development and for the plants life cycle in general. The observations showed that under conditions of Central Polissia of Ukraine, 2-5-year-old generative plants of S. coronata vegetated for 159-178 days at the effective heat sums of 1873.5-2082.2°C. Seedlings of the first year of life only went through the pregenerative period of development and completed vegetation in a virginal age state, entering the generative period only in their second year. Seedlings appeared in early May at the effective heat sums of 191-232.2°C. The vegetation of one-year-old plants lasted up to late September, the duration of the vegetation period being 145 days.

The spring growth of 2-5-year-old generative plants began in late March - early April at the effective heat sums of 25.2-31.9°С. The beginning of the budding phase was recorded in early - mid June at the effective heat sums from 508.8 to 787.2°C. The flowering phase began in the earlymid July at the effective heat sums of 892.2-1278.9°C. The fruiting phase started in late July - early August at the effective heat sums of 1300.4-1675.9°С. The active period of fruit bearing of the introduced plants occurred in late August. Seeds were collected in late August - early September. The phase of fading of aboveground vegetative mass began at the effective heat sums of 1534.7-1803.2°C, the end of vegetation was noted in early - mid September. The timings of phenological phases that reflect seasonal development depend largely on temperature and water supply. The introduced plants went through pre-generative and generative periods of ontogenesis, and formed viable seeds. The biological needs of the introduced plants for the growing season duration and the thermal regime fully correspond to the natural conditions of Central Polissia of Ukraine, which confirms that cultivation of S. coronata in this region is rather promising. Key words: Serratula coronata L., seasonal rhythms, phenological phases, Central Polissia of Ukraine.

Постановка проблеми

В зв'язку із зростанням як в нашій країні так у всьому світі інтересу до фармацевтичних препаратів із рослинної сировини, важливе значення має вивчення інтродукційних ресурсів та мобілізація видів як цінних лікарських рослин з високим вмістом БАР, в тому числі із родини Айстрових.

Актуальність дослідження

Застосування серпію увінчаного (Serratula coronata) у фармації як природного джерела фітоекдистероїдів є перспективним та потребує глибокого вивчення його еколого-біологічних особливостей, зокрема, сезонних ритмів розвитку рослини в умовах культури, які є невід'ємною частиною інтродукційних досліджень. У зв'язку з відсутністю відомостей щодо адаптивних властивостей S coronata за інтродукції в умовах Центрального Полісся метою наших досліджень було вивчення сезонних ритмів розвитку інтродуцента залежно від абіотичних умов середовища зростання.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

S coronata L. - багаторічна трав'яна рослина родини Asteraceae, поширена в Середній Азії, Східній Європі, Східному і Західному Сибіру, на Далекому Сході та Кавказі [1; 2; 3; 4]. В дикому стані в Україні S coronata зустрічається на сухих луках, по узліссях, в чагарниках північної частини Степу, у Лісостеповій зоні та південній частини Полісся [3; 5]. Рослина містить широкий спектр біологічно активних речовин: фітоекдистероїди, флавоноїди, дубильні речовини, кумарини, сесквітерпенові лактони, каротиноїди, аскорбінову кислоту [6; 7; 8]. Фітоекдистероїди являють собою велику групу полігідроксильованих стероїдів, які виявляють анаболічну, адаптогенну, антиоксидантну, мембраностабілізуючу, гепато-, нейрота нефропротекторну, антиаритмічну, імуномодулюючу, гіпоглікемічну і гіпохолестеролемічну властивості, а також характеризуються низькою токсичністю [9]. Рослина широко використовується в народній медицині для терапії новоутворень, запалень, гіперхолестеринемії та гіпоімунних розладів, неврозів, епілепсії, психічних захворювань, анемії, в якості ранозагоювального, антимікробного засобу, в науковій медицині - як гемореологічний, імуномодулюючий, адаптогенний, антидепресантний, антиоксидантний засіб [10; 11; 12]. На основі серпію увінчаного створений адаптогенний препарат «Екдифіт».

В літературних джерелах відсутня інформація щодо вивчення сезонних ритмів розвитку серпію увінчаного в умовах культури в Україні, а дослідження зарубіжних вчених загалом спрямовувались на вивчення біохімічного складу фітосировини інтродуцента.

Наукова новизна

полісся серпій увінчаний сезонний

Вперше досліджено сезонні ритми розвитку серпію увінчаного в умовах Центрального Полісся України. Наведено суми ефективних температур, необхідних для проходження фенологічних фаз інтродуцентом та представлено його фенологічні спектри сезонного розвитку.

Методологія дослідження

Предметом досліджень слугували рослини S coronata. Вихідний насінний матеріал отримано із колекції рослин відділу культурної флори Національного ботанічного саду імені М. М. Гришка НАН України. Особливості сезонних ритмів росту і розвитку S coronata вивчали упродовж 2013-2017 рр. в Ботанічному саду Поліського університету, що належить до зони Центрального Полісся України. Ґрунт ботанічного саду дерново-карбонатний. Вміст гумусу (за Тюрином) - 2,39±0,01 %, Ph-сольове гумусового горизонту - від 7,2±0,10; вміст P₂O₅ - 332,67±18,87 мг/кг; K2O - 128,67±26,9 мг/кг (за Кирсановим), N_k (за Корнфілдом) - від 63,0±10,1 мг/кг грунту. Екологічні умови району ботанічного саду типові як для Центрального Полісся України, помірно-континентальний клімат в цілому сприятливий для вирощування різноманітних видів рослин, в тому числі серпію увінчаного. Вплив температурних умов аналізували за сумою ефективних температур вище 5°C за рекомендаціями А. М. Польового та ін. [13]. Кліматичні умови впродовж досліджень представлені на рис. 1.

Викладення основного матеріалу

Стратифіковане насіння S coronata висівали у третій декаді квітня. Поодинокі сходи з'являлися через 7-10 діб після сівби за суми ефективних температур 191-232,2^оС. Сіянці першого року життя проходили лише прегенеративний період розвитку і вступали у ювенільний, іматурний та віргінільний вікові стани. Інтродуценти першого року життя завершували вегетацію у віргінільному віковому стані, вступаючи у генеративний період лише на другий рік життя. Закінчення вегетації рослин першого року життя відмічено в третій декаді вересня, тривалість вегетаційного періоду - 145 діб. Періоди онтогенезу та вікові стани серпію увінчаного за умов зростання в Центральному Поліссі України детально висвітлені нами в праці «Біоморфологічні особливості Serrratula coronata.. » [14].

Весняне відростання серпію увінчаного другого-п'ятого років життя розпочиналось у третій декаді березня - першій декаді квітня за суми ефективних температур 25,2-31,9^оС (табл., рис. 2). Фаза бутонізації розпочиналась у I-III декадах червня за суми ефективних температур від 508,8 до 787,2^оС. Початок квітування відмічено у I-II декаді липня за суми ефективних температур 892,2-1278,9^оС (табл. 1, рис. 2). Фаза плодоношення інтродуцентів розпочиналась від кінця липня - I декади серпня за суми ефективних температур 1300,4-1675,9^оС. Активний період плодоношення рослин спостерігався у III декаді серпня.

Насіння збирали у третій декаді серпня - першій декаді вересня. Фаза відмирання надземної вегетативної маси розпочиналась за суми ефективних температур 1534,7-1803,2^оС, завершення вегетації відмічено у I-II декаді вересня. Слід зазначити, що інтродуценти першого року життя завершували вегетацію пізніше - у третій декаді вересня, що узгоджується з дослідженнями С. О. Четверні [15]. Для проходження повної вегетації генеративних рослин серпію увінчаного від весняного відростання до закінчення вегетації необхідна сума ефективних температур в діапазоні від 1873,5 до 2082,2 (табл. 1).

Рис. 1 Метеодані умов досліджень (м. Житомир) упродовж 2013-2017рр.

Кліматичні умови впродовж досліджень вирізнялись коливанням температур і кількістю опадів, що безумовно вплинуло на тривалість вегетації (див. рис. 1, 2). Найтриваліший вегетаційний період відмічено у рослин другого року життя, що пояснюється віковими особливостями розвитку інтродуцента та впливом кліматичних умов. Згідно літературних джерел, тривалість вегетаційного періоду та сума активних, ефективних температур, необхідних для життєвого циклу рослин залежать від погодно-кліматичних умов року, біоекологічних особливостей виду, агротехнічних умов вирощування [16].

В літературних джерелах обмежені відомості щодо сезонних ритмів розвитку серпію увінчаного в умовах культури. Опис фенологічних фаз розвитку виду в природних місцезростаннях в Полтавській області наведено в праці С. О. Четверня та ін. [15]. Тривалість вегетаційного періоду генеративних рослин в природних місцезростаннях в Полтавській області становила 144-175 діб, що загалом узгоджується з результатами наших досліджень - 159-178 діб.

Таблиця 1

Сума ефективних температур, необхідна для проходження фенологічних фаз розвитку серпію увінчаного 2-5 років життя (> 5^оС)

1. Флора УРСР: У 12 т. Т 4 / за ред. О. Д. Васюліної. Київ: Вид-во АН УРСР, 1962. 589 с.

2. The Plant List 2014 Serratula coronata L. In: The ріалі list. A working list of all plant species. URL: http://Key-2709751. Accessed: April 2014.

3. Четверня С. О., Джуренко Н. І., Паламарчук О. П., Грахов В. П. Насінна та сировинна продуктивність Serratula coronata L. та Serratula tinctoria L. Біологічні системи. 2015. Т.7, вип. 2. C. 222-228.

4. Huseynova A. Y., Aghayeva P N., Qarakhani P Kh., Ali-Zade V. M. Serratula coronata (Asteraceae) - a new species record for the flora of Azerbaijan. Український ботанічний журнал. 2019. Т 76, № 1. P 67-70. doi: https://doi.org/10.15407/ukrbotj76.01.067

5. Марчишин C. М., Атаманчук Т О., Рахметов Д. Б., Сіра Л. М. Морфолого-анатомічне дослідження листків серпію увінчаного (Serratula coronata L.). Фармацевтичний часопис. 2018. № 3. С. 17-21. doi: 10.11603/2312-0967.2018.3.9343

6. Antioxidative and free radical scavenging effects of ecdysteroids from Serratula strangulata / YJ Cai, QY Wei, JG Fang, L Yang et al. Canadian J.of Physiology and Pharmacology. 2002. Vol. 80, No 12. P 1187-1194. doi: 10.1139/y02-152. PMID: 12564645.

7. Ivashchenko I., Ivashchenko O., Rakhmetov D. Phenolic Compounds in Serratula improving nutrition, health and life quality. The scientific proceeding of international network AgroBioNet. Nitra, 2016. P 149-154.

8. Іващенко І. В., Рахметов Д. Б., Вергун О. М. Біохімічні особливості інтродукованої популяції Serratula coronata L. (Asteraceae) у Центральному Поліссі України. Plant Varieties Studying and Protection. 2019. T15, № 2. Р 200-2005. https:// doi.org/10.21498/2518-1017.15.2.2019.173574

9. Bajguz A., Bakata І., Talarek М. Ecdysteroids in plants and their pharmacological effects in vertebrates and humans. Studies in Natural Products Chemistry. 2015. Vol. 45. P 121-145.

10. Ivashchenko I. V Antimicrobial activity of ethanolic extracts of Serrarula coronata L. (Asteraceae) introduced in Zhytomyr Polissya. Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Melitopol State Pedagogical University. 2016. Vol. 6, No1. P. 290-303. http://dx.doi.org/10.15421/201616

11. Antidepressant effect and recognition memory improvement of two novel plant extract combinations - antistress I and antistress II on rats subjected to a model of mild chronic stress / IK Kandilarov, HI Zlatanova, MT Georgieva-Kotetarova et al. Folia Med (Plovdiv). 2018. Vol. 60, Iss. 1. Р 110-116. doi: 10.1515/folmed-2017-0073.

12. Phytoecdysteroids from Serratula coronata L. for Psoriatic Skincare / A. Kroma, M. Pawlaczyk, A. Feliczak-Guzik et al. 2022; Vol. 27, No 11. Article 3471. doi:10.3390/molecules27113471

13. Польовий А. М., Божко Л. Ю., Вольвач О. В. Основи агрометеорології: підручник. Одеський державний екологічний університет. Одеса: Видництво ТЕС, 2012. 250 с.

14. Іващенко І. В., Рахметов Д. Б. Біоморфологічні особливості Serrratula coronata L. (Asteraceae) за умов інтродукції в ботанічному саду ЖНАЕУ Modern Phytomorphology. 2016. Vol. 10. P 71-82. doi:10.5281/zenodo.155363

15. Четверня С. О., Лобач С. М., Лещенко С. М. Сезонний ритм розвитку Serratula coronata L. в природних місцезростаннях. Біологічні дослідження - 2019: Збірник наукових праць. - Житомир: «Полісся», 2019. 436с.

16. Рахметов Д. Б. Теоретичні та прикладні аспекти інтродукції рослин в Україні. К.: Аграр Медіа Груп, 2011. 398 с.

Размещено на Allbest.ru