К базовой интродукции фармацевтических растений необходимо относить учение об изменении форм видов при переселении в другие регионы, где растения могут адаптироваться к климатическим условиям, не потеряв возможность произрастать и увеличивать свою численность [1]. В связи с этим проводится подбор исследуемого материала, при интродукции следует брать подобные жизненные формы, которые наиболее отвечают условиям нового ареала. Условия среды обитания становятся формулирующим и основополагающим фактором увеличения численности растений. Познание в формировании лекарственных растений, на фоне непостоянства климата и ландшафта на территории его раннего обитания, предоставляет фундаментальные знания экологического мира растительных форм, специфика развития приспособляемых функций даёт возможность предвидеть их культурное поведение [2].
Акклиматизация к различным условиям естественной среды и образование свежих устойчивых растительных форм не имеет строгой зависимости от климатического фактора. Напротив, образуются разные живучие виды растений, а также нежные. При акклиматизации эти растительные формы будут востребованы, если растения уже имеют устойчивость к перепадам температур, как пример – климатические условия Северного Зауралья.
На опытной базе НИИСХ СЗ – филиал ТюмНЦ СО РАН проводятся научные исследования по изучению интродукции видов девясила высокого – Inula helenium L.
В результате изучения было установлено, что не все интродуцированные виды девясила высокого могут успешно развиваться в условиях Северного Зауралья. К примеру, виды растений, завезённые с Южного Урала и Алтая, хорошо прижились и дали хороший семенной материал в наших климатических условиях. А приживаемость видов девясила высокого со средней полосы Российской Федерации, особенно с южных её районов, была отмечена как неспособная многих растений акклиматизироваться к данному региону и сохранению своих хозяйственно полезных признаков.
По данным наших исследований выявлено, что под влиянием климатических условий Северного Зауралья, около половины интродуцированных видов девясила высокого прекратили своё развитие в регионе юга Тюменской области на четвёртый год исследований. Часть интродуцированных видов подлежали выбраковке, это показавшие низкую урожайность растительной массы, семенную продуктивность и незначительные показатели по урожайности подземной массы. Некоторые виды девясила за весь период изучения так и не дали генеративные органы, хотя продуктивность подземной массы увеличивали с возрастом.
На развитие и акклиматизацию изучаемых лекарственных растений повлияли климатические условия нашего региона, которые формируются за счёт воздействия воздушных масс Азиатского материка, арктического вторжения с севера, сухие из Казахстана и Средней Азии, что обуславливает резкие перемены погоды и служит источником неустойчивого климата. Главная особенность климата в Северном Зауралье: суровая зима, тёплое непродолжительное лето, короткие по времени весна и осень, небольшой безморозный период, быстро меняющаяся температура в течение года, месяца, суток. Сумма средних суточных температур воздуха за период с температурой выше 10 °С – 1786–1936 °С.
Климатические условия Северного Зауралья являются основополагающим фактором для роста и развития интродуцированных растений девясила высокого, но удалось выделить в процессе акклиматизации устойчивые виды, не имеющие строгой зависимости от этого фактора. В результате отбора были выделены виды девясила высокого устойчивые к перепадам температур в нашем регионе, с ритмичностью его развития, включающие все особенности индивидуального роста видов девясила.
За научно-исследовательский период изучения интродуцированных видов девясила высокого были получены эндемичные формы растений, выделившиеся по продуктивности лекарственного сырья, урожайности семян и другим качественно-полезным признакам.
Цель работы: изучить генетические ресурсы лекарственных растений Северного Зауралья, выделить эндемичные формы из популяций девясила высокого с ценными хозяйственно полезными признаками.
Задачи исследований: провести изучение видов девясила высокого по признакам, используемым для оценки вида, выделить новые эндемичные формы лекарственного растения для селекции девясила высокого.
Изучить фенотипическую изменчивость количественных признаков возделываемой популяции девясила высокого в условиях, обеспечивающих нормальное развитие растений в течение вегетации.
Методика исследований. Индивидуальный и массовый отбор растений, изучение и оценка выделившихся форм по продуктивности лекарственного сырья (корней девясила), урожайности семян, и другим качественно-полезным признакам.
Впервые в условиях Северного Зауралья проведено изучение образцов девясила высокого, коллекции других НИИ РФ, оценка и отбор различных генотипов по морфологическим и биологическим признакам, технологичности возделывания, адаптирования к условиям юга Тюменской области. Изучение генетических ресурсов девясила высокого, выделение новых, технологичных, продуктивных форм позволит сохранить разнообразие исходного материала и расширить ассортимент лекарственных растений в Северном Зауралье.
Исследования выполнялись согласно ГОСТ 52249 2004 и ГОСТ 24027 – 80 в отделе кормопроизводства и лабораторно-аналитическом отделе, закладка питомников изучения девясила на опытном поле ФБГНУ НИИСХ Северного Зауралья на основе методики Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989), методики опытного дела (1985).
Главным значением при адаптации видов девясила служит семенное размножение в новых условиях, в связи с этим образуются новые разновидности, подвергающиеся отбору. Для полной акклиматизации интродуцированый вид девясила высокого должен пройти весь цикл своего развития, от посева семян до получения семенного материала в открытом грунте [3].
Результаты работы. За 2017 г. в коллекционном питомнике изучено 99 образцов девясила высокого третьего года жизни.
Проведено индивидуальное описание растений по морфологическим признакам (высота растительных образцов, число генеративных побегов, продолжительность цветения растений, созревания семян и корней). Выделен 21 образец девясила высокого третьего года жизни с высотой растения 56–168 см, длиной вегетационного периода 109–141 день, период «отрастание – начало созревания семян 70–85 дней.
В опыте было установлено, что основная масса растений относится к формам с поздним периодом «отрастание – начало созревания семян» – 70–85 дней. Продолжительность вегетационного периода различных форм девясила высокого составляет 126–140 дней, данные представлены в табл. 1.
Таблица 1
Вегетационный период девясила высокого третьего года развития 2017 г.
|
№ п/п |
№ обр. |
Продолжительность межфазных периодов |
Продолжительность |
||
|
Отрастание – цветение, дней |
Отрастание – нач. созревания, дней |
вегетационного периода |
|||
|
дней |
сроки |
||||
|
1 |
1-1-1 |
Не образовались генеративные побеги |
130 |
средний. |
|
|
2 |
1-1-3 |
53 |
73 |
127 |
средний |
|
3 |
1-2-3 |
52 |
70 |
109 |
ранний |
|
4 |
2-1-1 |
72 |
85 |
137 |
поздний. |
|
5 |
2-2-1 |
68 |
83 |
130 |
средний. |
|
6 |
2-3-2 |
71 |
82 |
140 |
поздний. |
|
7 |
3-2-1 |
66 |
83 |
135 |
поздний |
|
8 |
3-4-1 |
53 |
71 |
133 |
поздний |
|
9 |
4-2-1 |
57 |
74 |
136 |
поздний |
|
10 |
4-1-3 |
45 |
74 |
126 |
средний |
|
11 |
4-4-2 |
47 |
73 |
128 |
средний |
|
12 |
5-2-1 |
60 |
76 |
133 |
поздний |
|
13 |
5-4-3 |
72 |
83 |
139 |
поздний |
|
14 |
6-1-3 |
60 |
71 |
139 |
поздний |
|
15 |
6-3-1 |
60 |
76 |
133 |
поздний |
|
16 |
7-2-1 |
60 |
76 |
133 |
поздний |
|
17 |
7-4-2 |
60 |
76 |
133 |
поздний |
|
18 |
8-2-1 |
62 |
76 |
132 |
поздний |
|
19 |
8-4-1 |
62 |
76 |
130 |
средний |
|
20 |
9-2-3 |
61 |
75 |
136 |
поздний |
|
21 |
9-3-2 |
61 |
75 |
136 |
поздний |
|
Ср. |
60 |
76 |
133 |
поздний |
|
Создав вегетативные органы раньше, чем начнут появляться соцветия, девясил создаёт запасы питательных веществ в корневищах. Запасённые вещества, на следующий год употребляются для строительства генеративных органов. Синтез органических соединений идёт быстро и автономно от весенних условий [4].
По высоте (выше 120 см) выделено 12 образцов девясила высокого, с равномерным созреванием семян – 15 растений. Данные представлены в табл. 2.
Таблица 2
Биометрические показатели вегетационного периода девясила высокого третьего года развития 2017 г.
|
№ образца |
Высота образца, см |
Генеративных побегов, шт. |
Прикорневых листьев, шт. |
Стеблевые листья |
Кол-во цветков девясила |
||||
|
штук |
Длина, ширина, см |
штук |
Длина, ширина, см |
Все-го шт. |
Созрев-ших шт. |
Равномерность созревания |
|||
|
Растительные образцы третьего года жизни |
|||||||||
|
1-1-1 |
56 |
нет |
13 |
32/16 |
---- |
----- |
----- |
----- |
------- |
|
1-1-3 |
120 |
4 |
25 |
52/26 |
16 |
14/6 |
33 |
18 |
равномерно |
|
1-2-3 |
120 |
4 |
19 |
47/15 |
22 |
16/9 |
28 |
19 |
равномерно |
|
2-1-1 |
146 |
5 |
24 |
36/13 |
126 |
13/10 |
67 |
54 |
равномерно |
|
2-2-1 |
149 |
4 |
---- |
------ |
82 |
13/8 |
53 |
39 |
равномерно |
|
2-3-2 |
152 |
4 |
3 |
38/18 |
52 |
11/5 |
35 |
30 |
равномерно |
|
3-2-1 |
140 |
3 |
----- |
------- |
43 |
13/9 |
38 |
34 |
неравномерно |
|
3-4-1 |
139 |
4 |
6 |
35/13 |
36 |
17/14 |
42 |
27 |
неравномерно |
|
4-2-1 |
120 |
4 |
14 |
39/15 |
47 |
14/6 |
31 |
18 |
не равномерно |
|
4-1-3 |
109 |
4 |
22 |
61/23 |
29 |
15/7 |
21 |
18 |
равномерно |
|
4-4-2 |
113 |
3 |
14 |
44/17 |
17 |
12/6 |
30 |
27 |
неравномерно |
|
5-2-1 |
140 |
6 |
15 |
39/15 |
97 |
13/8 |
41 |
37 |
равномерно |
|
5-4-3 |
89 |
2 |
5 |
40/16 |
11 |
8/4 |
27 |
27 |
равномерно |
|
6-1-3 |
110 |
3 |
9 |
27/13 |
38 |
12/7 |
22 |
19 |
равномерно |
|
6-3-1 |
131 |
3 |
27 |
42/20 |
43 |
14/6 |
34 |
34 |
равномерно |
|
7-2-1 |
112 |
3 |
21 |
59/18 |
32 |
14/8 |
31 |
31 |
равномерно |
|
7-4-2 |
117 |
2 |
16 |
52/17 |
28 |
13/9 |
23 |
21 |
равномерно |
|
8-2-1 |
168 |
4 |
11 |
50/20 |
119 |
18/10 |
43 |
38 |
равномерно |
|
8-4-1 |
141 |
3 |
27 |
61/26 |
83 |
20/9 |
36 |
29 |
равномерно |
|
9-2-3 |
115 |
2 |
17 |
54/19 |
27 |
14/ 8 |
31 |
24 |
равномерно |
|
9-3-2 |
154 |
3 |
23 |
52/17 |
58 |
21/11 |
29 |
22 |
неравномерно |
Был выделен 21 образец девясила высокого, по которым была проведена оценка основных хозяйственно полезных признаков. Продуктивность подземной массы увеличивалась с возрастом растений. Толстые корни использовали на сырьё, а тонкие (диаметром меньше 1 см) как посадочный материал. Вырытый сырьевой материал очищали в воде, смывая органические и механические примеси, и подвергали сушке. Высушенный материал соответствовал требованиям нормативно-технической документации.
Изучена продуктивность корневой массы девясила высокого. Из изучаемых образцов третьего года жизни выделено семь образцов с наивысшими показателями по приросту корневой массы: № 1-1-3 (2978 г); № 1-2-3(1900 г); № 2-2-1 (1820 г); № 4-2-1 (1863 г); № 7-4-2 (1730 г); № 8-4-1 (2170 г); № 9-3-2 (1890 г) (рис. 1).
В коллекционном питомнике по семенной продуктивности из 22 образцов девясила высокого (вес семян выше 12 грамм), выделено 5 образцов: № 2-1-1 (12,38 г); № 2-2-1 (15,4 г), № 6-3-1 (16,09 г), № 8-2-1 (12,93 г), 8-4-1 (13,49 г) (рис. 2).
Рис. 1. Продуктивность корневой массы девясила высокого третьего года развития 2017 г. (гр.)
Рис. 2. Семенная продуктивность девясила высокого 2017 г. (гр.)
Выводы
По комплексу хозяйственно ценных признаков 3 образца девясила высокого: № 1-1-3; № 2-2-1; № 8-4-1 выделены как селекционный материал для размножения и дальнейших исследований.
Был заложен фундамент научной теории акклиматизации растительных видов девясила высокого в условиях Северного Зауралья.
Девясил высокий может благополучно выращиваться в условиях Северного Зауралья при научном подходе к выбору интродуцированных видов и получению на их основе устойчивых эндемичных форм.
Изучение генетических ресурсов, выделение новых, технологичных, продуктивных форм позволит сохранить разнообразие исходного материала и расширить ассортимент лекарственных растений [5].