Скачать

Особенности генеративного развития и динамики накопления аскорбиновой кислоты в листьях и соцветиях тетраплоидной ромашки аптечной

Особенности генеративного развития и динамики

накопления аскорбиновой кислоты в листьях и

соцветиях тетраплоидной Ромашки аптечной

Дипломная работа

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………….4

Глава 1. Обзор литературы……………………………………………….….6

1. Биологические особенности Ромашки аптечной

(Matricaria recutita L.)………………………………….………………….6.

1.1.1. Ботаническое описание Ромашки аптечной

(Matricaria recutita L.)…………………………………..………………….6

1.1.2. Отличительные признаки видов рода Matricaria ,

генетические типы Ромашки аптечной………………………………....7

1.1.3. Экология и ареал распространения Ромашки аптечной…..…9

1.1.4. Культивирование Ромашки аптечной……………………….…10.

1.1.5. Сбор, сушка, хранение лекарственного сырья ……………...11

Ромашки аптечной……………………………………………………...

2. Биохимический состав MatricariarecutitaL……………….…13

3. Фармакологичекие свойства и медицинское применение

Ромашки………………………………………………………………….…..14

4. Содержание аскорбиновой кислоты, ее роль для живых

организмов……………………………………………………………15

1.4.1. Химическое строение и свойства аскорбиновой кислоты ....15

2. Особенности синтеза аскорбиновой кислоты в

растительном организме…………………………………………….17

2. Значение аскорбиновой кислоты для растений и

животных………………………………………………………….…20

Глава 2. Методика исследования…………………………………………...23

Глава 3. Эдафо-климатичекие погодные условия района

исследования………………………………………………………27

Глава 4. Результаты исследований…………………………………….…..32

4.1. Фенологичекие исследования Ромашки аптечной в

условиях Удмуртии…………………………………………………32

4.2. Влияние внешних факторов на генеративное развитие

Matricaria recutita L в 1999 – 2000 г.г…………………………….38

4.3. Динамика урожайности Ромашки аптечной в

зависимости от погодных условий………………………………….44

4.4. Динамика накопления аскорбиновой кислоты в листьях

и соцветиях Ромашки аптечной в 1999 – 2000 г.г……………….49

Выводы ……………………………………………………………………….57

Литература …………………………………………………………………..59

Приложение …………………………………………………………….……64

Введение

В течение многих тысячелетий человек искал в природе исцеления от разных заболеваний, используя кладовые природы, ее зеленое богатство – травы.

В глубокой древности люди, не зная свойств растений, обращали внимание на форму листьев, цветов, устанавливали связь с заболеванием того или иного органа. Большинство растений, лечебные свойства которых определяли таким образом, или не оказывали никакого действия, или приносили вред (Носаль, 1960).

Однако, распознавание растений и употребление их при различных заболеваниях привело к открытию действительно целебных растений, многие из которых являются лекарственными (Рабинович, 1989).

Одним из таких растений является Ромашкааптечная (Matricaria recutita L.).

Свой титул “лекарственная” Ромашка оправдывает сполна. Её целебная сила известна людям с античных времен. Высок был авторитет растения у средневековых аптекарей. Но в следующие века – XVIII и XIX – слава Ромашки померкла. О ней вспомнили только в наше столетие, когда химическим анализом удалось установить обширный состав её целящих соединений (Стрижев, 1979). В настоящее время Ромашка включена в фармакопии в свыше 26 странах (Рабинович, 1989).

Поскольку основная лекарственная сила аптечной Ромашки заключена в цветках, их и заготовляют для медицинских целей (Стрижев, 1979). Потребность в сырье дикорастущей Ромашки аптечной постоянно растет, что приводит к быстрому истощению природных ресурсов этой целебной травы (Бузанов, 1987). Поэтому предпринимаются работы по интродукции растения в разные регионы. Так как Ромашкааптечная отличается хорошей всхожестью семян и неприхотливостью, она легко приживается в новых местах обитания (Стрижев, 1979).

В Удмуртии этот вид считается заносным и встречается лишь в небольших количествах, поэтому в “диком” виде не может служить источником лекарстренного сырья (Баранова и др., 1992). Выходом из этого положения явилась попытка интродукции Ромашки в Удмуртии.

Первые опыты по изучению Ромашки начались в 1997-1998 годах. В 1999-2000 годах было продолжено изучение Ромашка.

Целью нашего исследования явилось изучение особенностей генеративного развития и влияния факторов внешней среды на накопление биологически активных веществ Ромашкиаптечной в условиях Удмуртии.

Глава 1. Обзор литературы

1.1.Биологические особенности Ромашки аптечной (Matricaria recutita L.).

1. Ботаническое описание Ромашки аптечной

(Matricaria recutita L.).

Ромашка аптечная (Matricaria recutita L.) относится к отделу цветковые или покрытосеменные – Magnoliophita или Angiospermae; семейству сложноцветные – Asteraceae (Маевский, 1964).

Видовое название – Matricaria chamomilla (recutita) происходит от греческих слов chamai – низкий и mellon – яблоко, что характеризует низкий рост травы и присущий цветку запах, напоминающий яблочный (Гаммерман, Кадаев, 1984); recutita происходит от латинского recutitas (гладкий, голый) в связи с отсутствием у растения опушения (Рабинович, 1989). Плиний описал ее под названием “chameleon” (Гаммерман, Кадаев, 1984). Впервые ботаническое название – Matricaria дал немецкий ботаник Галлер. На Руси это растение стало известно в XVIII веке (Рабинович, 1989).

Ромашка аптечная – однолетнее невысокое (до 35 см), травянистое растение (рис.1, (А)). Стебли высотой 10-60 см, ветвистые от основания и в соцветии борозчатые, полые. Лстья очередные, в очертаниях продолговатые, длиной 2-5 см и шириной 0,5-1,8 см, сидячие, при основании несколько расширенные, дваждыперисторассеченные на узкие линейные или нитевидные доли с коротким острием на верхушке. Цветочные корзинки сидят одиночно на длинных цветоножках (Гаммерман, Кадаев, 1984). Цветки собраны в рыхлое щитовидно-метельчатое сложное соцветие, длина осей которого колеблется в пределах 1,2-6,5 см. Корзинки до 1,5 см в диаметре с полым голым цветоложем, в начале цветения полушаровидным, а позднее удлиненно-коническим (Чиков, 1989). Общая обвертка корзинки черепитчатая. Листочки обвертки многорядные, тупые, желтовато-зеленые. Краевые пестичные цветки длиной 8-14 мм, шириной 2,5-3 мм с белым трехзубчатым язычковым венчиком числом от 12-17 в корзинке. Срединные цветки двуполые, желтые, трубчатые, чашечки нет, венчик пятизубчатый. Цветоложе коническое, голое, без пленок и щетинок, внутри полое. Сухие корзинки имеют диаметр, равный 5-8 мм. Плоды – семянки, длиной 1-2 мм и шириной 0,2-0,3 мм, с боков сжатые, без хохолка или с едва заметной, зазубренной коронкой вместо него, буровато-зеленого цвета (Губанов и др., 1987).

2. Отличительные признаки видов рода Matricaria, генетические типы Ромашкиаптечной.

Когда говорят о Ромашке, то вспоминают чаще всего Поповник или Ни-

вяник обыкновенный (Leucanthemum vulgare Lam.). Он похож на Ромашку аптечную, но крупнее. Цветочные корзинки Нивяника в 2-3 раза больше, чем корзинки Ромашки. Цветки без запаха. Цветоложе плоское, плотное, снаружи ямчатое. Листья цельные (Чиков, 1989).

На лекарственную Ромашку весьма похож и Трехреберник непахучий (Tripleurospernum inodorum L.) – растение более мелкое, густолистное, дольки второго порядка более широкие, ланцетовидные, без запаха. Цветоложе полушаровидное, сплошное (рис. 1, (Б)).

Из настоящих Ромашек интересна Ромашка пахучая (безъязычковая, душистая, зеленая, ромашковидная) (Matricaria suavuolens Buchen (matricariodes Por)) – корзинки её состоят только из трубчатых цветков зеленоватого цвета. Цветоложие внутри полое (рис. 1, (В)) (Гаммерман, Кадаев, 1984).

Внешне на лекарственную Ромашку похожи еще и пупавки (Anthemis), особенно Пупавка вонючая (Anthemis cotula L.) – размер корзинок и форма цветоложа почти такие же, как и Ромашкиаптечной, но цветоложие наверху покрыто узкими, щетинообразными пленками, запах неприятный. Листья с дольками более широкими, чем у Ромашкиаптечной (рис. 1, (Г)) (Муравьева, 1987; Чиков, 1989).

А – Matricaria recutita (L.) Б – Tripleurospermum

inodorum (L.)

1- ложноязычковый цветок(краевой); 1 – плод и его разрез

2- трубчатый цветок(срединный);

3- разрез соцветия;

4- плод и его разрез;

5- разрез трубчатого цветка.

В – Matricaria Г - Anthemis

suaveolens (Buchen)

1- разрез соцветия; 1 – язычковый цветок;

2- плод и его разрез; 2 – трубчатый цветок;

3 - плод и его разрез.

Рис. 1. Виды рода Matricaria (Стриженов, 1979).

Среди вида Ромашкиаптечной различают растения с диплоидным набором хромосом (2n = 18) и тетраплоидным набором хромосом (4n = 36), которые имеют ряд отличительных вегетативных признаков. Внутренний диаметр соцветий диплоидной Ромашки варьирует между 5,0 и 9,6 мм, у тетраплоидной – 8,5 и 11,95 мм. Длина ложно-язычковых цветов диплоидной формы Ромашкиаптечной составляет 20,0-31,8 мм, а ширина 2,0-4,0 мм, у тетраплоидной – соответствующие размеры 27,0-39,0 мм и 3,0-5,0 мм. Трубчатые цветы тетраплоидных растений имеют желтоватый цвет почти во время всего цветения, в то время как цветы диплоидных растений приобретают коричневатый оттенок в конце цветения (Letchamo at all, 1994).

Идентификация различных генетических типов важна для получения высококачественного сырья и повышения урожайности Ромашкиаптечной.

3. Экология и ареал распространения Ромашкиаптечной.

Ромашкааптечная в местах своего естественного произрастания встреча-

ется на пустырях, в населенных пунктах, садах, огородах, в посевах зерновых и пропашных культур (Хотин, Полуденный, 1967).

К почвенным условиям малотребовательна, предпочитает легкие, песчаные почвы (Пастушенков, 1989), но весьма требовательна к световому режиму, оптимальная для роста и развития среднесуточная температура от 19°С до 21°С (Хотин, Полуденный, 1967). Так как Ромашка очень неприхотлива, она смогла распространиться на большие территории.

Ромашка аптечная – голарктический вид с дизъюктивным ареалом. В России представлено несколько фрагментов ареала, самый обширный из которых занимает территория европейской части, исключая северотаежные, тундровые и полупустынные районы (Гаммерман, Шасс, 1954).

Как многие другие сорные однолетние, Ромашка аптечная спорадически появляется за пределами своего ареала. В ряде случаев через 1-2 года от этого заносного вида не остается и следа, в других случаях Ромашка аптечная становится представителем местной флоры.

Таким образом, ареал этого растения непрерывно расширяется как за счет “раздвигания” границ его сплошного распространения, так и за счет появления новых изолированных участков ареала, возникших в результате его заноса (Кушкэ, 1952; Победимова, 1961; Брыкин, 1981). Северная граница ареала проходит между Ладожским и Онежским озерами, направляется к Вологде и Кирову, затем идет на восток к устью Тобола. Южная граница проходит вдоль этой реки (Тобола) на юго-запад, захватывает верховье реки Урал и, огибая Прикаспийскую низменность и низовье Волги, опускается на Северный Кавказ, где встречаются большие заросли Ромашкиаптечной. Здесь южная граница идет по Главному Кавказскому хребту. Западная граница расположена за пределами России. Изолированные участки ареала имеются в Западной Сибири, на севере Восточно-Казахстанской области, а также в Восточной Сибири – в верховьях Лены, Ангары и Шипки. Известны отдельные местонахождения в Карелии, Коми АССР, в районе среднего течения Оби, в некоторых пунктах Средней Азии и Казахстана (Губанов, Ивашин, 1965).

В Удмуртии можно столкнуться с отдельными экземплярами Ромашкиаптечной по обочинам железных и шоссейных дорог, на пустырях, что говорит о заносном происхождении этого вида. Ромашкааптечная встречается в Балезинском, Ярском (с. Бачумово), Сарапульском (с. Писеево), Камбарском (с. Кама) районах и в окрестностях городов: Ижевска, Сарапула, Глазова (Баранова и др., 1992).

4. Культивирование Ромашкиаптечной.

Умелое культивирование лекарственных растений – это один из путей их

сохранения и приумножения.

Для посева Ромашки аптечной отводят наиболее чистые участки, так как в первый период развития очень мелкие всходы культуры сильно угнетаются сорняками (Полуденный и др., 1979). Поэтому на начальных стадиях роста необходима прополка. Для борьбы с сорняками применяют пролитрин, аминную соль и маларан.

Посев проводят рядками с междурядьями 45-60 см. Высеянные семена лучше всего присыпать торфяной крошкой, так как она предупреждает образование корки (Полуденный, Журавлев, 1989). При весеннем и летнем посеве семена заделывают на глубину не более 0,5 см, подзимний посев без заделки. Если посев подзимний, рекомендуется рядки присыпать тонким слоем перегноя в 0,5 см и слегка прикатать (Чиков, 1989).

Важное значение для получения хорошего урожая соцветий имеют сроки и дозы внесения удобрений. При осеннем вскапывании вносят 15 г/м² азотных, 15 г/м² калийных и 30 г/м² фосфорных удобрений. При подзимнем и весеннем посевах азотные удобрения вносят в фазе хорошо развитой розетки в той же дозе.

Ромашкуаптечную на одном месте возделывают 1-2 года. Лучшими предшественниками являются чистый пар, озимые зерновые, следующие по чистому пару, хорошо удобренные пропашные культуры.

Ромашка оставляет после себя несколько тысяч семян, к тому же отменной всхожести, сохраняющейся в течение четырех лет (Полуденный и др., 1979).

5. Сбор, сушка, хранение лекарственного сырья

Ромашкиаптечной.

Биологически активные вещества в растительном организме накапливют-

ся в различных его частях и в определенные периоды развития растений. Время и место их накопления в растении фактически определяют срок его заготовления (Соколов, Замотаев, 1990).

У Ромашкиаптечной в качестве лекарственного сырья используют цветочные корзинки. Собирают их в начале цветения, пока цветоложе не приобрело коническую форму, а белые язычковые цветы расположены горизонтально. Распускаются цветы быстро, поэтому собирают их с промежутком в 1-2 дня. Семена собирают при увядании язычковых цветов, когда корзинки приобретают конусовидную форму (Пастушенков, 1989). Собирают соцветия в сухую солнечную погоду, так как сырье, собранное после дождя, при росе или тумане, плохо сохнет и темнеет (Кондратенко, 1969).

Сбор проводят вручную, отщипывая корзинки; пользуются также особыми металлическими гребнями для очесывания корзинок или специальными ножницами с мешочком (Лавренова, 1996). Собирают цветки лишь от здоровых, хорошо развитых, не поврежденных растений.

Чистота сырья – одно из основных требований заготовки, поэтому нельзя производить сбор Ромашкиаптечной вдоль дорог, при этом в ней могут накапливаться в различных количествах токсины.

В собранном сырье содержится много влаги, которая постепенно испаряется и ведет к медленному увяданию под действием “работающих” ферментов. Для прекращения деятельности ферментов необходимо заготавливаемое сырье высушить. Период между сбором и сушкой не должен превышать 2-3 часа. Любая задержка ухудшает качество лекарственного сырья (Самсонова, 1990). Сушат под навесом, на чердаке, с хорошей вентиляцией или в сушилке при температуре не выше 45°С (Пастушенков, 1989). Сушку нельзя проводить под действием солнечных лучей, так как при этом разрушаются эфирные масла, гликозиды, хлорофилл (Самсонова, 1990).

Оптимальные условия хранения при температуре +10°С; +15°С, влажность 30-40%, при этом высушенное сырье не теряет свои лекарственные свойства. Сухое сырье помещают в мешочки из ткани, бумажные пакеты-мешки, картонные коробки, их ставят в сухое место (Растительные ресурсы, 1993). Часто лекарственные растения, в том числе и Ромашкуаптечную используют в сборах, но хранить их рекомендуется отдельно, не смешивая, что способствует лучшему сохранению целебных свойств (Самсонова, 1990).

1.2. Биохимический состав Matricariarecutita.

Ромашкуаптечную относят к лечебным травам за счет высокого содержания в ней биологически активных веществ. Качество лекарственного сырья Ромашки оценивается по накоплению в ней эфирного масла (Кузнецова, 1987). Состав эфирного масла Ромашкиаптечной изучался неоднократно, в результате было выделено несколько веществ. Самой ценной частью эфирного масла является хамазулен. Хамазулен не синтезируется растением, он образуется из некоторых секвитерпеновых соединений при обработке растительного сырья паром. Вещества, из которых образуется хамазулен, принято называть прохамазуленами, к ним относятся матрицин и матрикарин. Однако, при обработке цветов Ромашки аптечной паром, только матрицин переходит в хамазулен. Помимо хамазелена в эфирном масле Ромашкиаптечной были выделены секвитерпеновые спирты (бизабалол, бизабололоксид, кетоспирт), секвитерпеновые углеводороды состава C₁₅H₂₄ (фарнезен, кадинен), а из кислотных фракций выделена каприновая кислота (Коновалова, Рыбалко, 1982).

Эфирное масло локализуется в листьях и цветах Ромашки. Содержание эфирного масла в листьях составляет от 0,07-0,14%, в то время как в соцветиях Ромашки аптечной оно достигает 0,1-0,5% ( Лекарственные средства…, 2000).

В Ромашкеаптечной содержатся также до одиннадцати веществ флавоноидной природы (апигенин, патулитрин и т. д.). Содержание суммы флавоноидов в соцветиях Ромашки составляет 6-7%. В цветочных корзинках Ромашкиаптечной обнаружены четыре вещества кумариновой природы (Коновалова, Рыбалко, 1982), а также фитостерин, холин, каротин, глицериды жирных кислот, витамины “B”, “K” и “C”, никотиновая и салициловая кислоты, слизи, камеди, сахара (Мишин, 1978).

Лечебное действие Ромашки аптечной обусловлено комплексом содержащихся в ней перечисленных биологически активных веществ

.

3. Фармокологические свойства и медицинское применение

Ромашки.

Началу изучению фармокологических свойств Ромашкиаптечной было положено в 1927 году, в результате которых было установлено противовоспалительное действие отвара соцветий Ромашки, обусловленное содержанием в них эфирного масла. В последствии было выявлено, что настой соцветий Ромашкиаптечной оказывает разносторонее лечебное действие на организм человека. При различных заболеваниях его применяют как кровоостанавливающее, антисептическое, успокаивающее, противосудорожное, потогонное, желчегонное и противоаллергическое средство. Ромашкуаптечную используют для лечения острых и хронических гастритов, язвы желудка, колитов (Пастушенков, 1989), применяют в качестве слабого мягчительного и отхаркивающего средства при заболеваниях органов дыхания, назначают при нарушении работы нервной системы (Ладынина, 1987).

Родовое название (“маточная трава”) дано по применению от “женских” болезней (Гаммерман, Кадаев,1984). Имеются сведения о положительном действии Ромашки аптечной при болезнях матки, а Ромашки и Тысячелистника – при маточных кровотечениях (Соколов, Замотаев, 1987). Настой соцветий Ромашки уменьшает бродильные процессы, снимает спазмы кишечника и отек слизистой оболочки желудка (Пастушенков, 1989). Отваром соцветий Ромашкиаптечной ополаскивают голову после мытья для придания волосам золотистого оттенка (Губанов и др., 1987).

Подробное изучение химического состава Ромашкиаптечной привело к созданию суммарных препаратов с постоянным содержанием действующих веществ. В ряде стран препараты Ромашки являются постоянной составной частью ассортимента лекарственных средств – это камиллозан, ромазулан, ‘камилка масло” и др. (Любарцева, Соколова, 1985).

3. Содержание аскорбиновой кислоты, ее роль

для живых организмов.

1. Химическое строение и свойства аскорбиновой кислоты.

Витамины – это жизненно необходимые органические соединения, которые в небольших количествах постоянно требуются для нормального протекания биохимических реакций в организме (Шараев,1994). Витамины были открыты в 1880 году русским ученым Н.И.Луниным. Они относятся к группе сравнительно низкомолекулярных органических соединений различного химического строения (Лебедев,1988).

Учеными описано более 50 витаминов и витаминоподобных веществ. Из этого количества 20 витаминов человек должен получать непременно. Среди них на первом месте стоит витамин “C” (аскорбиновая кислота) (Шараев, 1994)

Впервые витамин "С” был выделен русским ученым Бессоновым из сока капусты в 1922 году (Карабанов,1977). Венгерский ученый Сент-Гиорги обнаружил, что полученный им препарат витамина “С” является гексуроновой кислотой. В связи с физиологическим действием витамина “С” он получил новое название – аскорбиновая кислота (АК). Структуру этого витамина почти одновременно расшифровали английские ученые Эйлер и Хирст, немецкий исследователь Михель (Колотилова,Глушанков,1976).

Аскорбиновая кислота представляет собой бесцветные кристаллы и имеет эмпирическую формулу (С₆Н₈О₆), молекулярную массу 176 и в химическом отношении представляет собой лактон-2,3-диэнол-1-гулоновой кислоты (Кретович,1971).

В кристаллической форме аскорбиновая кислота устойчивая. В водных растворах быстро теряет свою биологическую активность, особенно в присутствии воздуха и следов металла (Кудряшов.1948). Аскорбиновая кислота является одноосновной кислотой, дающей соли типа С₆Н₇О₆М. Она легко растворяется в метиловом спирте, но в высших спиртах почти не растворима (Кретович,1971).

Витамин “C” – близкое к сахарам соединение с сильными восстановительными свойствами (Гребинский,1975). В отличие от всех других витаминов, витамин "C” наиболее нестоек и легко разрушается (Букин,1982). Наличие в молекуле этого витамина, так называемой диэнольной группировки, обуславливает подвижность двух атомов водорода. При потере их, то есть окислении, аскорбиновая кислота переходит в дегидроаскорбиновую кислоту (ДГАК) (Карабанов,1977).

Если окисление не было глубоким, аскорбиновая кислота вновь может быть возвращена в исходную форму. Обе формы (собственно АК и ДГАК) биологически активны, только вторая менее устойчива.

Переходы (АК ДГАК) осуществляются разными ферментами. Аскорбиновая кислота окисляется при действии аскорбаторедуктазы, пероксидазы, полифенолоксидазы. Дегидроаскорбиновая кислота восстанавливается при участии аскорбаторедуктазы (Гребинский,1975). Среди условий, влияющих на скорость окисления аскорбиновой кислоты, кроме катализаторов, очень важную роль играет реакция среды: витамин “C” относительно более устойчив в кислой реакции среды, малоустойчив в нейтральной и чрезвычайно быстро распадается в щелочной (Матусис,1975).

Аскорбиновая и дегидроаскорбиновая кислоты относятся к так называемой свободной аскорбиновой кислоте. Известна еще ее связанная форма – аскорбиген. Это устойчивое к окислению вещество, обладающее почти половинной активностью восстановленной аскорбиновой кислоты (Карабанов,1977). Природа и функции связанной формы аскорбиновой кислоты находятся в процессе изучения (Кретович,1971).

2. Особенности синтеза аскорбиновой кислоты в растительном организме.

В растениях, так же как и в организме человека и животных, витамины ведут себя весьма активно.

Если человек и животные приспособились получать готовые витамины из растений, то растениям приходится синтезировать их из простых соединений. Для этого в ходе эволюции они освоили сложные биохимические реакции, идущие с использованием солнечной энергии (Шараев, 1994).

Синтез витаминов и их накопление происходит уже при прорастании семян. В покоящихся семенах витамин “C” не обнаруживается, а при их прорастании они становятся настоящими кладовыми этого “источника здоровья”.

Больше всего витамина “C” синтезируется в листьях растений, особенно на солнечной стороне. В период подготовки к цветению количество аскорбиновой кислоты достигает максимума. Во время цветения и плодообразования в земных частях растений витамина “C” становится все меньше и меньше, он накапливается в бутонах, цветах, завязях и плодах. Созревшие плоды, как правило, наиболее богаты витамином “C” (Овчаров, 1955).

Синтез аскорбиновой кислоты идет с использованием солнечной энергии. Поэтому интенсивность образования витаминов в растениях подчиняется известному принципу: чем больше света и тепла, тем больше “молекул жизни”. Уже давно установлено, что в годы с небольшим количеством солнечных лучей содержание витамина “C” снижено. На скорость синтеза и сохранность аскорбиновой кислоты в растениях положительно влияет оптимальная обеспеченность их водой, минеральными и органическими питательными веществами (Овчаров, 1969).

Известны следующие типы образования аскорбиновой кислоты в растениях:

1. световой, то есть зависимый от фотосинтеза тип образования ее в земных листьях;

2. независимый от света синтез ее в прорастающих семенах;

3. независимый от света, так называемый травматический синтез в пораненных органах (Карабанов, 1977).

Многие исследователи считают, что аскорбиновая кислота в организме растений синтезируется за счет сахаров. Однако, вопрос о конкретной форме сахара, из которого она синтезируется и путях его превращения по-прежнему не ясен. Одни авторы считают, что аскорбиновая кислота образуется в тканях растений при ближайшем участии маннозы; другие – из глюкозы; третьи полагают, что синтез витамина “C” в одинаковой мере стимулируется как моно - , так и дисахарами (Егоров, 1954). В настоящее время преполагают, что аскорбиновая кислота синтезируется в растениях из Д-глюкозы и Д-галактозы независимыми путями. При образовании аскорбиновой кислоты из Д-галактозы идут следующие реакции:

При образовании аскорбиновой кислоты из Д- глюкозы используется -гулоновая кислота, образующаяся из глюкуроновой кислоты (Гребинский, 1975):

Человек и другие приматы не способны синтезировать аскорбиновую кислоту. Источником поступающего с пищей витамина “C” служат растительные ткани (Гудвин, Мерсер, 1986).

3. Значение аскорбиновой кислоты для растений и животных.

Возможности витамина “C” сложны и многогранны. Он непременный участник биосинтеза белков в животных организмах, прежде всего коллагена и эластина, которые обеспечивают прочность и эластичность костей, хрящей. Аскорбиновая кислота участвует в окислительно-восстановительных процессах , происходящих в тканях, обезвреживании токсичных веществ, биосинтезе гормонов и других необходимых для организма веществ. Витамин “C” участвует в освоении животным организмом питательных веществ из пищи, в том числе различных витаминов и минеральных веществ. Аскорбиновая кислота является внутренней “скорой помощью” при простудах, обеспечивая высокий уровень защитных сил против болезнетворных микробов и повышает сопротивляемость организма к нервно-психическим нагрузкам. Без нее невозможно выздоровление организма от ран, воспалительных процессов, язвенных поражений желудка, кишечника. Витамин “C” повышает адаптационные возможности и сопротивляемость организма к неблагоприятным воздействиям.

Когда потребность в витамине “C” удовлетворяется не полностью, возникает его недостаточность –гиповитаминоз. В условиях большего дефицита развивается авитаминоз (цинга). Суточная потребность в аскорбиновой кислоте составляет 50-100 мг.

Потребность в витамине “C” в основном удовлетворяется за счет растительных продуктов (картофеля, капусты). Кладовыми аскорбиновой кислоты являются шиповник, облепиха, смородина черная, зелень, клубника, горох зеленый, томаты и многие другие овощные и плодовые культуры.

Хорошими и надежными источниками витамина “C” являются дикорастущие съедобные травы: борщевик, лебеда, крапива, лопух, клевер, одуванчик, ромашка аптечная, сныть обыкновенная и другие (Шараев, 1994).

В растениях, также как и в животных организмах, аскорбиновая кислота играет немаловажную роль. Отдавая или присоединяя атом водорода аскорбиновая кислота выступает в роли его переносчика, особенно там, где происходит образование богатых энергией молекул АТФ. Тем самым она служит промежуточным звеном между различными веществами и реакциями растительного организма (Карабанов, 1977).

Аскорбиновая кислота может быть донором электронов в фотосинтетических реакциях. Полагают так же, что аскорбиновая кислота участвует в переносе электронов от пластохинона к цитохрому f при фотофосфорилировании.

Кроме непосредственного участия аскорбиновой кислоты в процессах фотосинтеза, она может положительно воздействовать на ассимиляцию углекислоты путем предохранения хлорофилла от окисления (Кудряшов, 1948 ; Овчаров, 1958).

Аскорбиновой кислоте принадлежит значительное место в дыхании растений. Наличие аскорбиновой кислоты в растении и ее участие в дыхательной системе придает большую стойкость растительному организму, так как она может окисляться различными ‘конечными” оксидазами, то есть может функционировать в различных условиях температуры и на различных этапах развития растений (Егоров, 1954).

Сорта, содержащие большое количество аскорбиновой кислоты, характеризуются повышенной морозо- и газоустойчивостью.

В растительных организмах, витамин “C” действует в составе единой окислительно-восстановительной системы, вторым компонентом которой выступает глютатион. Система аскорбиновая кислота – глютатион наиболее активна в зоне клеточного деления, то есть она имеет непосредственное отношение к росту растений (Карабанов, 1977).

Участвуя во всех окислительно-восстановительных процессах в растительном и животном организмах, аскорбиновая кислота оказывает активирующее действие на ферменты, может функционировать в качестве коферлинта, способствует нормальному развитию и повышению сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам внешней среды.

Глава 2. Методика исследования

В 1999 году на базе Ботанического сада УдГУ был заложен полевой опыт на площади 180 м2. Повторность опыта была трехкратная (рис. 2 ).

Летом 1999 года (18.06) были взяты почвенные образцы методом конверта. Анализ почв был проведен в лаборатории М.Ф. Кузнецова (1997) (прил. 1).

Объектом нашего исследования была новая генетическая форма Ромашки аптечной с тетраплоидным набором хромосом, семена которой были привезены из США. Исследование данного генетического типа продолжалось 2 года (1999-2000 г.г.).

Семена Ромашки были посеяны 1.05.99 года рядками с междурядьями шириной 0,5 м. Ряды располагались поперек склона. Глубина заделки семян 1-1,5 см. Высеянные семена были присыпаны торфяной крошкой против образования корки на почве.

Уход за посевами Ромашки аптечной состоял в прополке и рыхлении междурядий в оба года исследования.

В 1999 году произошло обильное осыпание семян Ромашки, часть из них сразу дали всходы, поэтому Ромашка ущла под зиму в стадии розетки листьев.

В период с 1999- 2000г.г. проводились дальнейшие наблюдения за особенностями онтогенеза Ромашкиаптечной, исследовалось влияние внешних факторов на урожайность и накопление витамина “C” в листьях и цветах Ромашки в условиях Удмуртии.

В связи с этим перед нами были поставлены следующие задачи:

1. Проследить за особенностями развития Ромашки . Отметить наступление очередного этапа генеративной фазы развития растения в условиях Удмуртии.

2. Изучить влияние погодных условий на количественные характеристики Ромашкиаптечной: число соцветий, их размер и массу.

3. Выяснить как влияют погодные условия на урожайность соцветий Ромашкиаптечной.

4. Проследить за динамикой накопления аскорбиновой кислоты в листьях и цветах Ромашкиаптечной за период онтогенеза.

5. Сравнить онтогенетические особенности развития Ромашки аптеч-

ной, а также количественное содержание аскорбиновой кислоты в листьях и цветах Ромашки диплоидного и тетраплоидного типа.

Для решения вышепоставленных задач в оба года исследования проводились следующие наблюдения и анализы:

1. Для изучения особенностей развития Ромашкиаптечной проводились

фенологические наблюдения с момента появления всходов до гибели растений, в 1999 году с периодичностью в 14 дней, в 2000 году с перерывом в 7-10 дней, так как неблагоприятные погодные условия ускорили прохождение основных этапов развития Ромашки.

В связи с тем, что особенностью Ромашки аптечной является продол-

жительное цветение, генеративное развитие было разделено на несколько фаз: бутонизацию, начало цветения, массовое цветение, цветение – начало плодоношения, массовое плодоношение. В каждый год исследования отмечалась дата наступления, продолжительность и конец определенной фенофазы Ромашкиаптечной.

2. Для измерения диаметра соцветий Ромашки каждые две недели ви-

зуально отбирались три типичных по своим характеристикам растения с каждой повторности. При этом с помощью линейки определяли длину и ширину ложно-язычковых цветов, диаметр цветоложа одного верхнего соцветия каждого взятого растения.

3. Урожайность Ромашки аптечной определялась путем сбора вручную

распустившихся соцветий с типичного по фитометрическим показателям ряда каждой повторности. Пересчет производился на площадь участка, а затем на гектар.

В течение лета в оба года исследования 5 раз производился сбор и

взвешивание свежесобранных, а затем сухих соцветий для расчета процентного выхода сухого сырья.

4. Биохимический анализ на содержание аскорбиновой кислоты прово-

дился в течение всего вегетационного периода 5-6 раз в листьях и цветах Ромашки аптечной.

Анализы на аскорбиновую кислоту делали титролитрическим методом по Б.П.Плешкову (1968). Данный метод основан на способности аскорбиновой кислоты восстанавливать в кислой среде индикатор синего цвета 2,6 – дихлорфенолиндофенола до лейкоформы.

5. Обработка данных была произведена методом дисперсионного ана-

лиза по Б.А.Доспехову (1979).

Глава 3. Эдафо-климатические погодные условия

района исследования.

Климат Удмуртии – умеренно-континентальный с продолжительной холодной зимой и коротким теплым летом. В летнее время изредка наблюдается поступление с юга и юго-востока очень теплых воздушных масс, с которыми связан засушливый жаркий период.

Длительность холодного периода (с температурами ниже 0С) составляет 165-175 дней. Продолжительность теплого периода (с температурой больше 0С) – 190-200 дней (Агроклиматический справочник , 1974).

Основными климатическими факторами, определяющими условия роста и развития являются тепло и влага. Так как благоприятные условия растений складываются при средних температурах воздуха 10-25С, поэтому теплообеспеченность территории принято оценивать суммой положительных температур выше 10С за период активной вегетации (124 – 133 дня ), которая в пределах республики изменяется от 1500