WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«УДК 664.24 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА СВЕТА ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ В УСЛОВИЯХ СВЕТОКУЛЬТУРЫ НА ВЫХОД САЛИДРОЗИДА В РОДИОЛЕ РОЗОВОЙ * Г.Р. Рыбакова1, А.А. Тихомиров2, Г.Г. Чепелева1 © ...»

Химия растительного сырья. 2002. №3. С. 77–83

УДК 664.24

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА СВЕТА

ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ В УСЛОВИЯХ СВЕТОКУЛЬТУРЫ НА ВЫХОД

САЛИДРОЗИДА В РОДИОЛЕ РОЗОВОЙ

*

Г.Р. Рыбакова1, А.А. Тихомиров2, Г.Г. Чепелева1

©

Красноярский государственный торгово-экономический институт,

Красноярск, ул. Л. Прушинской, 2, 660075 (Россия) e-mail: f_nps@chat.ru

Институт биофизики СО РАН, Красноярск, Академгородок, 660036 (Россия) Изучен способ выращивания родиолы розовой в условиях светокультуры с применением постоянного и переменного спектральных режимов облучения с целью влияния на накопление вторичных метаболитов (в частности, салидрозида). Определен оптимальный режим выращивания.

Введение Родиола розовая – Rhodiola rosea L. (золотой корень) – многолетнее травянистое растение с мощным клубневидным корневищем; ценится за наличие веществ, обусловливающих имуностимулирующее и адаптогенное действие. Родиола розовая занесена в «Красную книгу», поэтому заготовки сырья возможны в ограниченных объемах [4]. В настоящее время обсуждаются три направления решения сырьевой базы родиолы розовой: дикорастущее сырье; выращивание в культурных посадках; культура клеток и тканей [1]. Каждое из направлений имеет свои достоинства и недостатки. В качестве альтернативы [6, 7] был предложен способ выращивания родиолы розовой в условиях светокультуры, которые, как было показано, способствуют усилению вегетативного роста родиолы розовой по сравнению с естественными условиями произрастания и условиями интродукции.

Это позволяет рассматривать выращивание в условиях светокультуры как одно из возможных направлений в решении проблемы сырьевой базы с полноценным содержанием биологически активных веществ в короткие сроки. Для повышения рентабельности технологий выращивания в условиях искусственного облучения представляется важным научно обоснованный поиск эффективных световых режимов, стимулирующих как увеличение биомассы родиолы розовой, так и сдвиг вторичного метаболизма у растений за счет изменения спектрального состава света, с целью увеличения синтеза лекарственно-ценных соединений [2, 3, 7]. Получение сырья родиолы розовой в искусственных условиях выращивания может позволить избежать сезонности его сбора и связанных с этим потерь при хранении сырья. Поэтому целью исследования являлось изучение влияния различных спектральных режимов искусственного облучения на продуктивность биомассы и накопление лекарственных соединений (на примере салидрозида) в биомассе родиолы розовой.

Экспериментальная часть Для выращивания родиолы розовой использовали терморегулируемые вегетационные шкафы. В экспериментах использовали источники облучения, способные создавать лучистые потоки различной интенсивности (лампы ДРИ-2000-6), которые широко используются в практике современной * Автор, с которым следует вести переписку.

Г.Р. РЫБАКОВА, А.А. ТИХОМИРОВ, Г.Г. ЧЕПЕЛЕВА светокультуры [6]. Спектр их излучения приближается к равноэнергетическому. Излучение ламп фильтровали водным экраном для снятия излишков тепловой радиации, а также широкополосными голубыми и красными светофильтрами. В качестве контрольного варианта использовали излучение ламп ДРИ-2000-6, прошедшее только водный экран. Уровень облученности фотосинтетически активной радиацией (ФАР) в опыте и контроле составлял 100 Вт/м2, что соответствует средним значениям в естественных условиях произрастания родиолы розовой в высокогорной области.

Для родиолы розовой при таком уровне облученности характерно усиление вегетативного роста [6]. Фотопериод составлял 16 часов, что также соответствует средним актинометрическим данным продолжительности солнечного сияния для основных ареалов естественного произрастания родиолы розовой [6]. Условия среды поддерживали нелимитирующими при выбранных световых режимах. В субстрат (керамзит) периодически подавали питательный раствор. Температура воздуха днем составляла 24±1°С, ночью – 14±1°С, относительная влажность воздуха – 70%. При выборе спектрального состава света исходили из данных многочисленных исследований. Наиболее физиологически активными, по мнению ряда авторов, являются синяя и красная области спектра [2, 3, 7]. Кузнецовой и др. [5] было показано, что накопление алкалоидов, к числу которых относится и салидрозид, накапливающийся в родиоле розовой, зависит от доли синих излучений в спектральном составе света, которым облучают растения при культивировании в искусственных условиях. В исследованиях Шаина [5, 8] показана возможность влияния на увеличение накопления алкалоидов стрессовых экологических факторов, применяемых в предуборочный период при максимальном накоплении биомассы растения. Нами были выбраны в качестве стрессового фактора для сдвига вторичного метаболизма стационарные и переменные режимы облучения с использованием голубого, красного и белого спектров. Для исследования использовали образцы корневищ и стеблей родиолы розовой, полученные в различных условиях выращивания. Влияние различных спектральных режимов облучения анализировали с учетом накопления биомассы растения и содержания в нем салидрозида.

В первой серии экспериментов растения выращивали из семян, прошедших холодовую обработку в естественных условиях. Сбор для исследования проводили с учетом фаз развития растений. У растений, полученных из семян, первый сбор был проведен на 54-е сутки вегетации на красном и белом свету. После этого растения с красного и белого света были переведены на голубой свет для создания стрессового эффекта у сформировавшихся растений в предуборочный период. Для контроля влияния светового фактора на накопление вторичных метаболитов через 14 суток после постановки на голубой свет был проведен второй сбор материала для исследования (на 68-е сутки от всходов). Второй сбор материала для исследования был проведен в период, соответствующий концу цветения – началу плодоношения побегов первой генерации (предполагаемый период уборки урожая), характеризующийся в обычных условиях выращивания максимально возможным накоплением содержания салидрозида. Следующие сборы проводили на 109-е и 123-и сутки вегетации. При этом растения, которые в эксперименте до постановки на голубой свет выращивали на белом свету, к 123-им суткам находились в состоянии покоя. Третий сбор биомассы растений для исследования (109-е сутки вегетации) проводили в период, когда побеги первой генерации в контроле находятся в покое, а побеги второй генерации – в стадии конца цветения – начала плодоношения. К этому времени появившиеся побеги третьей генерации переходят к началу цветения, что способствует очередному снижению скорости роста растений. Последний сбор растений для исследования – 123-и сутки соответствует концу плодоношения – отмиранию побегов второй генерации, побеги третьей генерации заканчивают цветение, растения переходят в состояние покоя.

Растения второй и третьей серии экспериментов выращивали из корневищ 4-летних растений, полученных в полевых условиях и прошедших холодовую обработку. Корневища разделяли на отдельные части из расчета 7–8 почек возобновления и высаживали в керамзит для выращивания растений в контролируемых условиях среды. Для определения продуктивности биомассы и биологически активных веществ образцы второй и третьей серий экспериментов отбирались на 30, 60, 70 и 80-е сутки от момента формирования всходов. Во второй серии экспериментов растения выращивали постоянно на белом, красном и голубом свету. В третьей серии экспериментов растения в возрасте 60 суток с белого и красного света переводили на голубой.

Накопление биологически активных компонентов анализировали по содержанию салидрозида. Выбор этого показателя определялся тем, что по нему, согласно Фармакопейной статье, стандартизируется лекарственное сырье, полученное из родиолы розовой. Содержание салидрозида в сырье родиолы розовой,

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА СВЕТА …

выращенной в условиях светокультуры, определяли по методике, предложенной в Государственной фармакопее СССР спектрофотометрическим методом [4].

Обсуждение результатов Результаты, полученные в ходе исследования, представлены в таблицах 1–6.

В экспериментах с растениями, полученными из семян, в стеблях отмечалось более высокое накопление салидрозида, в среднем в 2 раза превышающее накопление в корневищах, что может представлять определенный интерес с точки зрения использования зеленой биомассы растения в качестве источника биологически активных веществ.

Процесс накопления биомассы как корневищ, так и надземной части при выращивании растений родиолы розовой из семян за период 14 суток после перестановки растений с красного и белого света на голубой у всех растений замедлился. Надземная биомасса на смену спектрального состава света отреагировала в варианте с красным и белым светом одинаково (снижение на 48,9 и 46,0% соответственно) (табл.1) за счет отмирания части листьев и стеблей побегов первой генерации и замедления процесса роста побегов второй генерации. В корневищах за 14 суток прироста биомассы не наблюдалось. Это показывает, что ответной реакцией растений родиолы розовой на стресс в виде перестановки на голубой свет является торможение процесса накопления биомассы всего растения (табл. 1).

Содержание салидрозида в стеблях растений, выращиваемых до постановки на голубой свет на красном свету (при выращивании из семян), на 14-ые сутки после постановки на голубой свет резко возрастает – на 63,5% (табл. 3), что подтверждает наличие стрессового воздействия смены светового фактора на метаболизм растения. В дальнейшем содержание салидрозида в стеблях существенно снижается и становится меньше, чем до постановки с красного на голубой свет. В корневищах растений родиолы розовой, выращенной из семян, содержание салидрозида через 14 суток после перевода с красного на голубой свет возросло на 15,7%, а к концу вегетации возросло от первоначального значения почти в 1,5 раза. При сопоставлении данных по накоплению салидрозида в стеблях и корневищах зависимости, когда снижение показателя в стеблях влекло бы его рост в корневищах, не наблюдалось. Таким образом, можно предположить, что снижение содержания салидрозида в стеблях связано не с оттоком его в корневище, а с образованием промежуточных метаболитов.

Содержание салидрозида в надземной биомассе растений родиолы розовой, выращиваемой из семян, после перевода с белого на голубой свет за 14 суток выросло на 28,1%. К концу вегетации в этой группе растений снижение содержания салидрозида от первоначального незначительно. Вегетация этой группы завершилась на 14 суток раньше, чем при выращивании в других спектральных режимах. При выращивании на постоянном белом свету на 68-е сутки вегетации существенного прироста салидрозида в надземной биомассе не наблюдалось.

Влияние смены спектрального режима облучения на создание эффекта сдвига вторичного метаболизма в ближайшие 14 суток после перестановки на голубой свет, отмечено в обоих переменных режимах только в надземной биомассе растений родиолы розовой (при перестановке с красного света 63,2%, с белого – 28,6% прироста содержания салидрозида) (табл. 3). Прирост в 12,1% за тот же период наблюдался и в корневищах растений, выращенных в режиме перестановки с красного на голубой (табл. 3). В остальных случаях прирост был недостоверным. При выращивании растений родиолы розовой из семян величина эффекта проявляется в более отдаленные периоды после перестановки на голубой свет, когда значения показателя начинают постепенно возрастать.

Таким образом, через 14 суток после перевода растений с красного и белого на голубой свет при незначительном снижении значений накопления биомассы корневищ наблюдался небольшой прирост в процентном содержании салидрозида, а у растений, растущих на постоянном белом свету, оба этих показателя не изменились. В итоге в этой серии экспериментов переменные режимы заметного суммарного эффекта воздействия на выход салидрозида с единицы не дали (табл. 5).

При выращивании из корневищ растения родиолы розовой на изменение спектрального состава реагировали иначе, чем растения, выращенные из семян. Перевод растений после 60-ти суток выращивания на голубой свет во всех вариантах (табл. 2) дал меньший прирост надземной биомассы по сравнению с контролем. Так, в контроле на постоянном красном свету за 10 последующих суток прирост зеленой массы составил 102%, после перевода с красного на голубой – 66,6%. В контрольном выращивании при Г.Р. РЫБАКОВА, А.А. ТИХОМИРОВ, Г.Г. ЧЕПЕЛЕВА постоянном белом за этот же период урожай надземной биомассы снизился на 22,6%, при переводе с белого на голубой – на 26,4%.

В целом перевод растений на голубой свет замедлил процесс накопления надземной биомассы, при этом процесс отмирания листьев побегов первой генерации отодвинулся на 10 дней по сравнению с контролем. При выращивании на постоянном спектральном составе света красный свет обеспечил наибольшую интенсивность ростовых процессов подземной биомассы в период с 60 до 70-х суток роста, а также более высокий урожай стеблей и листьев. Для сравнения, в этот период прирост на постоянном красном составил 262,5%, на постоянном белом – 27% и на голубом – 85,2%.

Надземная биомасса в режимах с использованием красного света за 10 суток после перестановки на голубой свет дала прирост, но в контроле (постоянный красный) он был на 35,4% выше, чем в переменном режиме.

В режимах с использованием белого света за тот же период растения снизили значение показателя в одинаковых пределах (разница рабочего опыта с контролем недостоверна). Нужно учесть, что у растений, выращенных на постоянном белом свету, к 70-м суткам выращивания заканчивался процесс вегетации и уменьшение надземной биомассы в данном случае закономерно. В варианте с перестановкой растений с белого на голубой свет влияние голубого света на растения сказалось замедлением процессов роста, чем, вероятно, и было вызвано удлинение сроков вегетации по сравнению с контролем на 10 суток.

Выращивание на постоянном голубом свету за рассматриваемый период существенно не изменилось.

При сопоставлении данных по накоплению биомассы корневищ отмечено, что перестановка с красного на голубой замедлила процесс лишь на 18,7% по сравнению с контролем, дав при этом высокий процент прироста биомассы корневища – 243,8% (при 262,5% в контроле на постоянном красном свету).

Выращивание в режиме перестановки с белого на голубой свет не дало достоверного прироста за 10 суток – 8% при 27% прироста в контроле (постоянный белый свет), что может свидетельствовать о замедлении процессов роста в результате реакции на смену спектрального состава света. Растения, постоянно выращиваемые на голубом свету, за рассматриваемый период увеличили биомассу корневищ на 85,2%.

–  –  –

Таким образом, из всех рассмотренных режимов выращивания растений родиолы розовой из корневищ наиболее устойчивыми к действию стресса в виде смены спектрального состава света оказались растения, выращиваемые с использованием красного света, несмотря на то, что до постановки на голубой свет заметно уступали по количеству биомассы (и надземной, и корневищ) растениям, выращиваемым на белом свету.

При сравнении реакции на смену спектрального состава света растений, выращенных из семян, и растений, выращенных из корневищ, можно отметить, что последние проявляют большую устойчивость к действию стрессового фактора, замедляя процессы роста в пределах, позволяющих продолжать накопление зеленой массы и биомассы корневищ (в варианте с красным светом).

Рассматривая эффект воздействия сменой спектрального состава света на накопление салидрозида в растениях, выращенных из корневищ, можно отметить, что наибольший эффект интенсификации накопления салидрозида наблюдался в режиме перевода растений с белого света на голубой (табл. 4). В этом случае содержание салидрозида в корневищах возросло на 60,5% в сравнении с 21,1 % в контроле, где растения продолжали расти на белом свету. В данном варианте эффект почти в 3,5 раза больше. В варианте с переносом растений с красного света на голубой также был отмечен для корневищ эффект по увеличению содержания салидрозида. Содержание салидрозида возросло на 82,9%, однако и в контроле увеличение салидрозида за этот период в корневищах оказалось значительным – 71%. Таким образом, разница между этими двумя режимами составила 11,9 % (табл. 4).

Г.Р. РЫБАКОВА, А.А. ТИХОМИРОВ, Г.Г. ЧЕПЕЛЕВА

–  –  –

В сравнении с выращиванием при постоянном белом свете, аналогичном выращиванию при обычном дневном свету, наиболее эффективным по накоплению салидрозида в корневищах можно считать перестановку с красного света на голубой.

В надземной биомассе наиболее интенсивное накопление салидрозида за исследуемый период отмечалось при выращивании на постоянном белом – 56,2%, с перестановкой с белого света на голубой – 50,3% и на постоянном голубом – 41,2% (табл. 4). Но к 70-м суткам вегетации ни один из режимов не превысил результатов, полученных при выращивании на постоянном белом.

По выходу салидрозида с единицы площади посева в 60-суточном возрасте растения, выращиваемые в режимах с использованием красного и белого спектра, в надземной биомассе достоверно не различались, на голубом свету значение выхода салидрозида уступало этим режимам на 21,3 и 19,5% соответственно (табл. 6). Максимальный прирост показателя за 10 суток наблюдался на постоянном красном – 122,8%.

Перестановка с красного света на голубой способствовала приросту на 73,6 %. На постоянном голубом, за счет отставания в накоплении биомассы, растения также уступали по выходу салидрозида с единицы площади посева. Минимальный прирост урожая салидрозида в надземной биомассе за 10 суток наблюдался в режимах с использованием белого спектра.

Выводы

При рассмотренных стационарных спектральных режимах выращивания родиолы розовой как по продуктивности биомассы, так и по выходу салидрозида с единицы посевной площади наиболее эффективным оказался красный свет. При смене спектрального режима облучения относительно более высокий эффект усиления синтеза салидрозида получен в корневищах родиолы розовой при ее перестановке с белого света на голубой. Зеленая часть растений в большинстве случаев имела большее удельное накопление салидрозида, нежели корневая, что может использоваться для периодического срезания стеблей родиолы розовой для получения салидрозида. По результатам можно предположить, что растения родиолы розовой при выращивании из корневищ легче переживают стрессовое воздействие смены спектрального режима облучения, поэтому быстрее отзываются на стресс усилением вторичного метаболизма, менее существенно замедляют процесс накопления биомассы. Растениям, выращенным из семян, требуется более длительный период для восстановления после стресса, как в отношении накопления биомассы, так и накопления салидрозида, но, вероятно, за счет более длительного периода вегетации выход салидрозида с площади посева к концу вегетации (123 сутки) очень высок при выращивании с перестановкой с красного света на голубой.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА СВЕТА …

Список литературы

1. Быков В.А., Запесочная Г.Г., Куркин В.А. Родиола розовая: традиционные и биотехнологические аспекты получения лекарственных средств (обзор) // Химико-фармацевтический журнал. 1999. Т. 33. №1. С. 28–39.

2. Воскресенская Н.П. Фотосинтез и спектральный состав света. М., 1965. 311 с.

3. Золотухин И.Г., Волкова Э.К. Спектральный состав излучения и качество растительной продукции // Проблемы светокультуры растений: Тез. Всесоюз. науч. конф. Симферополь, 1980. С. 860–868.

4. Саратиков А.С., Краснов Е.А. Родиола розовая – ценное лекарственное растение: Золотой корень. Томск, 1987. 254 с.

5. Кузнецова Г.К., Шаин С.С., Романенко В.И. Некоторые физиолого-биохимические особенности растений катарантуса розового // Химико-фармацевтический журнал. 1986. №7. С. 851–855.

6. Ковалева Н.П. и др. // Доклады Россельхозакадемии. 1997. №6.

7. Тихомиров А.А., Золотухин И.Г., Лисовский Г.М., Сидько Ф.Я. Специфика реакции растений разных видов на спектральный состав ФАР при искусственном освещении // Физиология растений. 1987. Т. 34. Вып. 4.

С. 774–785.

8. Шаин С.С. Перспективы управления продуктивностью некоторых алкалоидоносных лекарственных культур // Химико-фармацевтический журнал. 1987. №5. С. 587–595.

Поступило в редакцию 22 апреля 2002 г.



Похожие работы:

«Стариков Илья Юрьевич РЕГИСТРАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ Специальность 12.00.14 административное право; финансовое право; информационное право АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Челябинск 2010 Работа выполнена на кафедре конституционного и адми...»

«Иткина А.Я. Эконометрика на практике Введение. Исследование в любой области знания предполагает получение результатов — обычно в виде чисел. Однако просто собрать данные недостаточно. Даже объективно и корректно собранные данные сами по себе ничего не говорят. Исследователю необходимо умение организовать их...»

«1993 г.СОЦИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: ТОЧКИ РОСТА В 1992 г. в Центре социально-гуманитарного образования МГУ создана новая экспериментальная кафедра социологии, экономики и организации науки (зав. кафедрой д-р филос. наук С.А. Лебедев). В настоящее время сотрудники кафедры приступили на семи факультетах МГУ к чтению новых спец...»

«Юлиана Азарова Луна исполняет ваши желания на деньги. Лунный денежный календарь на 30 лет до 2038 года Текст предоставлен правообладателем http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=183322 Луна исполняет ваши желания на деньги. Лунный денежный календарь...»

«АКАДЕМИЯ ЭКОНОМИКИ И ПРАВА г.АЛМАТЫ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Академии экономики и права и Евразийской ассоциации полиграфологов «Первые итоги и основные направления использования полиграфа в Казахстане» 17 марта 2014 года Алматы, 2014...»

«Алексей Валентинович Покудов Личные финансы-2. Секреты управления и индивидуальный финансовый план Текст предоставлен издательством «Эксмо» http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=176853 Личные финансы-2. Секреты управления...»

«Социальная политика. Социальная структура © 2000 г. Р.В. РЫВКИНА ТЕНЕВИЗАЦИЯ РОССИЙСКОГО ОБЩЕСТВА: ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ РЫВКИНА Розалина Владимировна доктор экономических наук, профессор, заведующая лабораторией экономической социологии Института социально-экономических проблем народонаселения РАН. За последнее десятилетие сфера те...»

«© 2000 г. Г.Е. ЗБОРОВСКИЙ ОБРАЗОВАНИЕ: НАУЧНЫЕ ПОДХОДЫ К ИССЛЕДОВАНИЮ ЗБОРОВСКИЙ Гарольд Ефимович доктор философских наук, профессор, директор Института социологии и экономики Уральско...»

«Экономист Год № Стр. Славин Г. 2010 1 3 Народное хозяйство в кризисном году Кучуков Р. 2010 1 20 Модернизация экономики: проблемы, задачи Иванченко В., Иванченко ЫВ. 2010 1 30







 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.