Эфирномасличные растения семейств apiaceae, asteraceae и lamiaceae на северо-западе россии (биологические особенности, состав и перспективы использования эфирных масел) 03. 02. 14 Биологические ресурсы

Определения антимикробной и антифунгальной активности эфирных масел методом серийных разведений были проведены на штаммах микроорганизмов из музея бактериологической лаборатории клиники ФГБУ «Научный центр клинической и экспериментальной медицины» СО РАМН (Новосибирск) по классификации и с учётом положений принятой методики для учреждений МЗ СССР (Приказ …, 1985).

Исследования влияния эфирного масла на внутрибольничные инфекции проводили в хирургическом отделении Окружного военного госпиталя № 333, а также в ряде специализированных кабинетов клиники Научного Центра Клинической и Экспериментальной Медицины СО РАМН г. Новосибирска.

Индивидуальные ингаляции водно-спиртовых (70 %-ных) растворов (10 : 1) ряда эфирных масел проводили на ингаляторе «Ромашка», в дозе 0.1 мл, в течение 12 минут, курс ингаляций – 5–6 дней. В экспериментах было задействовано около 100 пациентов-волонтёров, у которых из носоглотки высевались стафилококки, стрептококки и бактерии, вызывающие кандидоз.

Эфирные масла исследовали на аллергенность методом аппликационных и скарификационных тестов на 10-ти волонтёрах. Скарификационные аллергические кожные тесты проводили на коже ладонной стороны предплечья (Преображенский и др., 1969; Адо, 1976; 1978). Провокационный тест на функцию внешнего дыхания осуществляли через распыление аллергена в виде аэрозоля (Йегра, 1990).

Изучение дезинфицирующих свойств эфирного масла Mentha piperita проводили в камере объёмом 27.5м³. В процессе дезинфекционной обработки поверхности куриных яиц осуществляли бактериальный контроль (Загаевский, 1961; Бессарабов и др., 1978; Билетова и др., 1980; Дудницкий, 1991).

Определение санирующего действия проводили путём измерений общего микробного числа (ОМЧ) воздуха до и после воздействия эфирных масел. Контролем активности эфирных масел служил ГОСТ общего микробного числа воздуха, составляющий в среднем 700 колоний образующих единиц (КОЕ)/ м³ (от 500 до 1000 КОЕ в 1 м³) после кварцевания помещений. Распыление эфирных масел осуществляли с помощью распылительных устройств (Метод ..., 1978; Приказ № 720..., 1978; Приказ № 535..., 1985).

Исследования по использованию эфирных масел в комплексном лечении лиц с инфильтративным туберкулёзом лёгких проводили на базе туберкулёзного отделения Исправительной колонии № 9 УИН РФ г. Новосибирска, на 3 группах больных с разным характером здоровья (Вейбель, 1969). В период сочетанного лечения больных противотуберкулёзными препаратами, совместно с ингаляциями эфирными маслами, проводили динамическое наблюдение за изменением площади инфильтрации в лёгких.

Исследования антивирусной и антибактериальной активности эфирных масел видов рода Heracleum проведено в соответствии с разработанными методами оценки антивирусной активности во НИИ гриппа АМН СССР (Методы ..., 1977). Для оценки антибактериальной активности эфирных масел в качестве тест-культур были взяты, выделенные от больных гриппом, штаммы Staphylococcus aureus, St. saprophyticus и Micrococcus sp.

На жизнеспособность семян влияют разнообразные факторы: место произрастания материнского растения в пределах ареала, экологические факторы среды обитания, обеспеченность материнского растения элементами питания и влагой в период роста и развития, наличия насекомых–опылителей и частоты посещений ими цветков, климатические и погодные условия (Ходачек, 1993; Воронкова и др., 1995; Галкин, Храмцова, 1995; Семенова, 1995; Попов, 1999; Волкова, 2003; Гавриленко, Басаргин, 2003; Бойко, 2007; Васильев, 2007; Гавриленко, Воробьёва, 2007; Галимзянова, 2007; Ишмуратова, 2007; Кокорева, 2007; Кравкина, Котеева, 2007; Маланкина, Медведев, 2007; Савченко и др., 2010).

Важными и актуальными задачами на современном этапе остаются разработки новых методов и условий оценки качества семян и плодов, решение вопросов их долгосрочного хранения. Это наиболее актуально для видов растений, которые входят в группу микробиотиков.
3.2. Влияние места произрастания на всхожесть семян и плодов дикорастущих и интродуцированных эфирномасличных растений
Влияние места произрастания на жизнеспособность семян показано на примере Mentha longifolia (L.) Huds. и Origanum vulgare (таб. 1 и рис. 1). Из таблиц видно, что место произрастания материнских особей и период хранения семян существенно влияют на их всхожесть.

Таблица 1

Влияние места произрастания и длительности хранения на жизнеспособность семян Mentha longifolia

	Всхожесть, %
Место произрастания	через 60 дней после сбора	через 200 дней после сбора
Ботанический сад БИН РАН, Питомник лекарственных растений, город Санкт-Петербург	__33.6__ 28 – 35	__57.2__ 51 – 65
Научно-опытная станция БИН РАН «Отрадное», Ленинградская область	__40.9__ 24 – 52	__53.8__ 45 – 65
Краснодарский край, окрестности г. Хадыженска	__68.7__ 65 – 72	__92.3__ 88 – 95
Адыгейская Автономная республика, окрестности г. Майкопа	__58.5__ 52 – 63	__69.9__ 63 – 75

Рисунок 1

Влияние места произрастания на всхожесть семян Origanum vulgare
Примечание: образцы семян Origanum vulgare были получены в период 1986 по 1996 годы.
Из представленных результатов видно, что в местах естественного произрастания формируются семена более высокой жизнеспособности, нежели у растений, интродуцированных в северные регионы.
3.3. Рентгеноскопический анализ семян и плодов дикорастущих и интродуцированных эфирномасличных растений
К середине ХХ века были получены данные и разработаны методики недеструктивного определения жизнеспособности семян. Одним из перспективных стал метод рентгенографии семян. Была показана эффективность его применения для оценки качества крупных семян и плодов, с плотными покровами (виды родов Cucumis, Cucurbita, Helianthus, Hordeum, Triticum, Amygdalus, Cerasus, Malus, Phaseolus, Pinus, Prunus, Quercus) (Некрасов, Смирнова, 1961; Смирнова, 1971, 1975, 1978; Смирнова, Тихомирова, 1980). Использование этого метода позволяет отбирать для посева семена выполненные, с нормально развитым зародышем, без повреждений и ежегодно следить за качеством образующихся семян.

Рентгеноскопия семян и плодов травянистых видов растений, даже имеющих мелкие (< 0.2 см) размеры, всё же позволяет оценивать их качество. Использование рентгеноскопии позволяет различать выполненные и жизнеспособные (при увеличении), определять наличие повреждений и выявлять слаборазвитые семена и плоды (Ткаченко, 1991а). Этот метод перспективен в селекции и семеноводстве (Архипов и др., 2009, 2010, 2011; Желудков и др., 2011) и применим для быстрой оценки качества семян конкретных партий и последующего отбора перед посевом выполненных и сформированных семян, либо изъятия из конкретной партии поражённых вредителями или невыполненных семян.

Исследования по сохранению жизнеспособности семян при хранении в режиме глубокого замораживания (криоконсервация) в жидком азоте (–196 ⁰С) или в парах над ним (–160 ⁰С), выявили, что семена видов Hyssopus, Mentha, Origanum, Thymus могут оставаться живыми до года. Криосохранение семян, эндосперм которых содержит значительное количество запасных веществ и крупные семядоли (виды рода Rhaponticum), приводит к их быстрой гибели. Виды с мелкими семенами (Calendula, Heracleum, Hyssopus, Mentha, Monarda, Myrrhis, Origanum, Thymus) хранятся значительно дольше (табл. 2).

Таблица 2.

Жизнеспособность семян после хранения в режиме глубокого замораживания

Гетерокарпию и гетероспермию необходимо рассматривать как элемент стратегии на поддержание возрастной и жизненной полночленности ценопопуляций. Разнокачественные семена имеют отличия в темпах скорости прохождения начальных возрастных состояний виргинильного периода, развитии выросших из них особей (Злобин, 1980, 1989, 1993; Ткаченко, 1998а; Ходачек, 2003; Жиляев, 2005; Ишмуратова, Ткаченко, 2009).

Всхожесть и энергия прорастания семян зависят от возраста материнских растений. Растения, находящиеся в молодом генеративном состоянии, продуцируют небольшое число семян, но они имеют самые высокие показатели всхожести и энергии прорастания. Особи, находящиеся в старом генеративном состоянии, образуют семена низкого качества. Разнокачественность семян определяет их выполненность (морфологическая и физиологическая зрелость), степень развития зародыша и сформированность эндосперма (Носова, 1979; Андронова, 2003 а; Андронова и др., 2002; Виноградова, Пегова, 2002; Виноградова и др., 2003; Перебора, 2002). Семена с разной степенью развитости зародыша внешне могут не отличаться друг от друга (Виноградова, Пегова, 2002; Андронова, 2003 б), что весьма осложняет их дифференциацию при визуальном отборе и лишь рентгенографический метод отбора семян оказывает значительную помощь.
3.5.2. Разнокачественность семян и плодов, её влияние на ритмы роста и развития особей нового поколения

Анализ данных литературы выявил, что разнокачественность семян и плодов многие авторы отмечали для видов, имеющих простые или сложные цимоидные, ботриоидные, составные или агрегатные соцветия у представителей семейств: Amaranthaceae, Araceae, Asclepiadaceae, Berberidaceae, Campanulaceae, Convolvulaceae, Convallariaceae, Crassulaceae, Cuscutaceae, Hemerocallidaceae, Hostaceae, Iridaceae, Fabaceae, Fumariaceae, Lamiaceae, Liliaceae, Lobeliaceae, Papaveraceae, Primulaceae, Scrophulariaceae (Фёдоров, Артюшенко, 1979; Дудик, 1981; Артюшенко, Фёдоров, 1986; Ткаченко, 1990 а, б, 1991, 1992 а, б, 1994, 1998 б; Фомина, Ткаченко, 1990; Кузнецова и др., 1992; Коробова, Ткаченко, 1992; Лавриненко и др., 1995; Добрецова, 1996; Опарина, 2003).

Наши исследования показали, что разнокачественность семян и плодов характерна для изученных видов семейств Apiaceae, Asteraceae, Berberidaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Chenopodiaceae, Lamiaceae. На неоднородность плодов оказывает влияние и пространственное положение соцветия в пределах особи, как и возраст, так и возрастное состояние особи.

Сравнительный анализ каждой партии диаспор одного вида растений (собранных в полевых и/или стационарных условиях) и представленный в виде таблицы, позволяет оценить, насколько семена одного растения различаются по параметрам качества в пределах одного соцветия. В табл. 3 представлены данные анализа для плодов одного вида – Heracleum dissectum, которые были собраны в местах естественного произрастания вида (Тянь-Шань, Казахстан) и при выращивании (Ленинградская область, Россия).

Характеристика плодов Heracleum dissectum Ledeb. разных мест произрастания

В популяциях, в том числе и искусственных, особи, достигшие генеративного состояния, формируют новые «выполненные» семена, имеющие внутреннюю разнокачественность. Из выполненных, крупных, хорошо развитых диаспор нового поколения развиваются молодые полноценные развитые особи, которые к концу первого года вегетации достигают виргинильного состояния. Единичные особи из крупных семян к концу первого года жизни могут достичь даже молодого генеративного состояния, но они зацветают на 20-35 дней позже, чем многолетние особи (табл. 4) (Ткаченко, 1989, 1990 а, 1993).

Распределение особей разных возрастных состояний Heracleum ponticum (Lipsky) Schischk. ex Grossh. к концу первого года жизни от размеров плодов

Особи, развивающиеся из мелких, слабо развитых семян (плодов), часто гибнут в течение первого вегетационного периода. Эти особи развиваются медленно, продолжительное время находятся в начальных возрастных состояниях виргинильного периода. В виргинильном состоянии пребывают достаточно продолжительное время (до 12-15 лет), не переходя к генеративному этапу развития. Такая особенность биологии индивидуального развития способствует поддержанию численности и обеспечивает сохранение вида в популяции. Виду в природных и/или агропопуляциях, за счёт наличия в них особей, находящихся в разных возрастных состояниях, обеспечивается возможность существования.

Явление разнокачественности семян и плодов, характерное для растений, проявляется в степени их сформированности. Разнокачественность семян и плодов сказывается на скорости прохождения возрастных состояний особями нового поколения растений.
3.6. Сезонные ритмы прорастания семян¹
При проращивании семян значительного числа видов растений, было выявлено, что оно подвержено сезонным волновым процессам. В зависимости от особенностей биологии семян вида, были отмечены пики и паузы всхожести, зависящие от сезонных ритмов года.

Для большинства видов травянистых растений, максимальный пик прорастания семян отмечали в середине-конце весны (в период с марта по май), минимальное число поросших семян обычно отмечается в период осенне-зимней депрессии (с начала ноября по конец января). Но семена некоторых растений (виды родов Asparagus, Linum, Pulsatilla, Rheum) на протяжении ряда лет имели высокую всхожесть вне зависимости от времени года. Другие же виды (Origanum, Melissa, Salvia) имели несколько пиков всхожести в течение года. Анализ собранных данных позволил выделить два основных типа их прорастания: волновой и криволинейный (Ткаченко, 1993).

Накапливающиеся данные по особенностям прорастания семян дикорастущих и интродуцированных видов, пока не могут дать чёткого объяснения о том, какие конкретные факторы определяют или лимитируют скорость и тип активности прорастания семян. Н.В. Трулевич (2007) выделяет три группы по темпам роста: стабильные (как в природе, так и в культуре), ускоренные (когда в культуре смена возрастных состояний происходит быстрее, а сами состояния короче), и замедленные (когда рост особей в культуре происходит медленнее, чем в естественных ценозах).

Принимая во внимание положения Н.В. Трулевич, анализируя полученные экспериментальные данные, можно заключить, что основная масса изученных эфирномасличных и лекарственных травянистых видов растений, интродуцированных на Северо-Запад России, должна быть отнесена во вторую группу по темпам роста. Таким образом, можно констатировать, что условия выращивания растений в контролируемых условиях (например, интродуцирования) чаще всего провоцируют растения на ускоренные ритмы роста и развития. Это приводит к образованию более крупных, более сформированных диаспор, характеризующихся высокой жизнеспособностью (Ткаченко, 2008, 2009).

Анализ данных интродукционных испытаний значительного числа видов разных семейств позволяет заключить, что в условиях Северо-Запада России многие из них могут быть выращены, а так как они накапливают эфирные масла, то представляют интерес как потенциальные источники его получения.