Способ выращивания ex situ высокогорного растения hedysarum theinum krasnob.

Способ выращивания ex situ высокогорного растения hedysarum theinum krasnob.

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству, и может найти применение при получении искусственных плантаций редкого высокогорного лекарственного растения Hedysarum theinum Krasnob. - копеечник чайный.

Известна технология возделывания копеечника альпийского (Кузнецова Е.И., Дыцкова Е.В., Жученко А.А. «Экологически безопасная технология возделывания копеечника альпийского». Вестник РГАЗУ, 2008, №1, с.36-37). Известный способ заключается в экологически безопасном орошении и использовании спирулины при мелкодисперсном дождевании с нормой полива 0,8 м³/га, с использованием биостимулятора селена и спирулины, проводят поливы с помощью опрыскивателя НПО «Радуга» и дождевальной установки «ОШ-0,6». Опрыскивание в разные годы в зависимости от погодных условий проводят в критические фазы роста растений: в фазу ветвления, в фазу бутонизации и в фазу цветения.

Недостатками известного способа являются неспецифичность метода относительно редких высокогорных растений, которые, как известно, имеют узкую амплитуду адаптации к условиям равнины, а также наличие многих трудоемких и экономически затратных приемов возделывания. Кроме того, метод направлен на увеличение сырьевой и семенной продуктивности уже существующих и успешно вегетирующих растений, что в данном случае лишь последующая ступень и усовершенствование агротехнических приемов.

Известен способ создания интродукционных популяций к. чайного, заключающийся в отборе семян в природных популяциях на высотах 1600-1800 м н.у.м., в популяциях лесного пояса растительности на склонах южной экспозиции и его воспроизводство рассадным способом при выбраковке более 90% нежизнеспособных растений еще на стадии проращивания семян (Роль ботанических садов в сохранении биоразнообразия растительного мира Азиатской России: Настоящее и Будущее. Матер. Всеросс. Конф., посвящ. 60-летию ЦСБС. Новосибирск: Сибтехнорезерв, 2006. «Особенности развития Hedysarum theinum Krasnob. при интродукции в лесостепную зону Западной Сибири». Карнаухова Н.А., Селютина И.Ю., Черкасова Е.С. с.129-131). Недостатками известного способа являются невысокая эффективность метода в целом, поскольку в эксперименте присутствует до 90% выпада сеянцев, и их дальнейшее нестабильное развитие с выпадом на второй-третий годы жизни, в данном случае не учитываются индивидуальные особенности и биология вида.

Известен способ стимулирования роста растений в сельском хозяйстве при подготовке семян к посеву (заявка РФ 4873094/15, 26.07.1990. Опубл. 09.01.1995), выбранный в качестве прототипа. Способ включает предпосевную обработку семян смесью пероксида водорода с мочевиной в соотношении 1:1, в эту смесь перед обработкой дополнительно вводят ионы меди в количестве 0,000064-0,00064 для повышения скорости роста растений и увеличения их биомассы.

Недостатком известного способа является его широкая направленность без учета индивидуальных особенностей отдельных видов растений, кроме того, способ основан на применении химических агентов, что экологически небезопасно при применении их в открытом грунте, инородные для данной экосистемы химические вещества могут отрицательно сказаться на различных ее компонентах и структурных составляющих. Также указанный способ требует достаточно высоких экономических затрат.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа выращивания ex situ высокогорного растения с целью создания интродукционных популяций ценного лекарственного растения, в настоящий момент являющегося редким и исчезающим.

Поставленная задача решается тем, что заявленный способ, включающий отбор семенного материала из природных мест произрастания, пробный высев семян с маркировкой их происхождения, дальнейший отбор наиболее экологически пластичных особей, отличается тем, что полученные семена собственной репродукции для увеличения всхожести, преодоления твердосемянности и увеличения выживаемости растений скарифицируют и обрабатывают замачиванием в 0,1% рабочем растворе агробиологического стимулятора эффективных микроорганизмов, приготовленного из микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» и питательной среды «ЭМ-патока», осуществляют весенний посев на хорошо дренированной светло-серой лесной почве при равномерном распределении 100 штук семян на один погонный метр, глубина заделки 1-2 см, а также с дальнейшим поливом растений раствором микробиологического препарата в течение одного или двух вегетационных периодов до созревания семян с периодичностью в семь дней.

Копеечник чайный (Hedysarum theinum Krasnob.) - многолетнее травянистое растение, редкий высокогорный альпийский вид, имеющий дизъюнктивный центрально-азиатский, южно-сибирский ареал.

В надземной части копеечника чайного содержатся моносахара, дисахара, дубильные вещества, витамин С, каротин, вещества ксантоновой природы мангиферин и изомангиферин. Исследованиями последних лет установлено наличие в подземной части копеечника чайного олигомерных катехинов, изофлавоноидов, бутилфенолов, а также жирных кислот - пальметиновой, линоленовой, олеиновой, бегеновой и лигноцериновой. В связи с массовыми заготовками сырья в природных местообитаниях и для сохранения видов существует необходимость в их выращивании в культуре.

Большое количество (от 11 до 34% на воздушно-сухую массу) олигомерных катехинов конденсированного типа, обладающих высокой Р-витаминной активностью (укрепляют и восстанавливают стенки капилляров), выводят из организма тяжелые металлы и обладают антиоксидантной активностью (нейтрализует свободные радикалы). Несмотря на то что химический состав копеечника чайного недостаточно изучен, широко используются препараты, которые массово представлены во всех аптеках: Гель-концентрат «Копеечник чайный» (производитель «Арт Лайф»); Красный корень (капли); Красный корень (таблетки), производитель «Эвалар»; «Копеечник-М» (производитель «Алтай-Фарм»); Корни копеечника чайного Radices Hedysari theini; Пантобальзам копеечник чайный; Сироп Копеечник чайный (производитель «Нарине»,); Чайный напиток Забытые Секреты; Копеечник чайный (производитель «Зеленый доктор»); серии продуктов «лимосфан» и «Живая клетка» (Корпорация «Сибирское здоровье»). Эти препараты применяются для лечения заболевания мужской половой сферы (острый и хронический простатит, уретрит, аденома простаты и т.д); при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, анемии, нервных и женских болезнях, головных болях, а также при простудных заболеваниях. Препараты из растения оказывают стимулирующее и укрепляющее действие на весь организм, способствуют улучшению обменных процессов. К. чайный используется в народной медицине Сибири как болеутоляющее, противовоспалительное, мочегонное, общеукрепляющее средство, при воспалении предстательной железы, острых и хронических нефрологических заболеваниях. Вследствие нерегулируемых заготовок природные ресурсы этого вида значительно истощаются. В настоящий момент копеечник чайный занесен в Красную книгу республики Алтай. В связи с активной пропагандой в средствах массовой информации биологически активных добавок, в которых основным компонентом является копеечник чайный, началось хищническое истребление оставшихся природных популяций этого растения. В задачу нашего исследования входило разработать эффективный способ культивирования высокогорного растения в условиях равнины с последующей возможностью формирования устойчивых высокопродуктивных интродукционных популяций копеечника чайного.

Для осуществления заявленного способа отбор семян проводили в природных местах обитания, собирая семенной материал с разных ценопопуляций, далее осуществляли весенний высев уже на экспериментальном участке, маркируя при этом номер популяции. С каждой интродуцируемой популяции выделяли особи с хорошо развитой генеративной и вегетативной зоной побега путем проведения морфологического анализа, а также маркировали особи с наиболее высокой семенной продуктивностью, проводили сбор семян с этих растений и использовали их для формирования искусственных агропопуляций. Скарификацию семян проводили при механическом воздействии на покровы семян, нарушая при этом влагонепроницаемость семенной оболочки, путем легкого растирания семян мелкой наждачной бумагой. Скарифицированные семена обрабатывали агробиологическим стимулятором эффективных микроорганизмов, приготовленным из микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» и питательной среды «ЭМ-патока». Определяли влияние заявленного способа на выживаемость растений, а также на главные показатели успешной репродукции - характеристики качества семян (всхожесть и семенная продуктивность). Определяли грунтовую всхожесть - число нормально проросших семян в пробе, взятой для анализа, выраженное в процентах, определяли путем проращивания семян, высеянных с нормой 100 штук на погонный метр в четырех повторностях, при высевании глубина заделки 1-2 см, далее проводили ежедневный подсчет количества нормально проросших семян, через 30 дней определяли процент всхожести. Кроме этого, проводили предпосевную обработку рядов рабочим раствором агробиологического стимулятора, а также осуществляли дальнейший еженедельный полив растений в течение вегетационного периода до фазы созревания семян с периодичностью в семь дней в течение первого года жизни. В конце вегетационного сезона определяли количество выживших к концу сезона вегетации молодых сеянцев. Все полученные данные у растений, выращиваемых с применением заявленного способа, сравнивали с контрольной группой, где не применялась ни одна заявленная манипуляция. После достижения растениями генеративной фазы развития определяли показатели семенной продуктивности. Понятие семенной продуктивности включает в себя потенциальную семенную продуктивность (ПСП) и реальную семенную продуктивность (РСП). Под понятием потенциальной семенной продуктивности понимали количество семяпочек на один генеративный побег. Реальная семенная продуктивность - это количество полноценных, созревших семян на особь, генеративный побег. Выживаемость - вероятность достижения определенным генотипом определенного возраста и его участие в размножении, т.е. в создании следующих поколений (репродуктивная ценность). Выживаемость - важный показатель адаптивной ценности данного генотипа. По количеству особей, достигших генеративной фазы развития и успешно размножающихся, определяли выживаемость особей к. чайного в условиях равнины. Примеры конкретного осуществления изобретения приведены ниже.

Пример 1

Семена копеечника чайного, собранные в природных местах обитания (с пяти ценопопуляций хребтов горного Алтая: хр. Проходной, хр. Ивановский), высевали в грунт весной 1992 года, в метровые ряды с нормой высева 100 шт. на один погонный метр, глубиной заделки 1,0-2,0 см и междурядьями в 60 см. Растения культивировались в течение 3-4 лет при регулярном проведении агротехнических приемов в виде обработки почвы механизированной техникой. В процессе культивирования происходила постоянная выбраковка нежизнеспособных особей. После многолетнего направленного получения маточной популяции, адаптировавшейся к условиям равнины, производили сбор семян и в дальнейшем применяли заявленный метод для формирования интродукционных плантаций. Семена полученной репродукции копеечника чайного, предварительно подготовленные (освобожденные от околоплодников и скарифицированные в течение 5 минут наждачной бумагой №6/0), обрабатывали в течение 2-х часов в 0,1% рабочем растворе агробиологического стимулятора эффективных микроорганизмов, который готовили из микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» и питательной среды «ЭМ-патока», высевали в грунт, который также готовили к посеву, проливая ряды 0,1% рабочим раствором. Семена высевали в подготовленные метровые ряды с нормой высева 100 штук на один погонный метр, с глубиной заделки 1,0-1,5 см, междурядья составляют 60 см. Эксперимент осуществлялся на светло-серых лесных почвах экспериментального участка Сибирского ботанического сада, который расположен в юго-западной части города Томска. В течение вегетационного сезона обрабатывали почву с помощью механизированной техники: Мотоблок «Honda» BCS 720 6.5 с колесами 4,00-8, как и под другие пропашные культуры, выращиваемые на почвах с глубоким пахотным слоем, способствующих хорошему развитию корневой системы и надземной массы соответственно. В течение всего вегетационного периода развивающиеся растения обрабатывали 0,1% рабочим раствором, внося раствор непосредственно под корень. Периодичность проводимых манипуляций независимо от погодных условий и водного режима составляла 7 дней. Полив осуществляли в течение первого и второго годов жизни растений, заканчивая обработку растений в конце вегетационного сезона, во время начала созревания семян.

Пример 2

За время предварительных исследований привлечены и изучены растения из 5 ценопопуляций с хребтов горного Алтая: хр. Проходной, хр. Ивановский. Семена высевали в грунт весной в метровые ряды с нормой высева 100 шт. на один погонный метр, глубиной заделки 1,0-2,0 см и междурядьями в 60 см. Растения культивировались в течение 3-4 лет при периодическом проведении агротехнических приемов в виде обработки почвы механизированной техникой. В процессе культивирования происходила постоянная выбраковка нежизнеспособных особей. После многолетнего направленного получения маточной популяции, адаптировавшейся к условиям равнины, производили сбор семян и в дальнейшем применяли заявленный метод для формирования интродукционных плантаций. Семена копеечника чайного полученной репродукции, предварительно подготовленные (освобожденные от околоплодников и скарифицированные в течение 1 минуты наждачной бумагой №6/0), обрабатывали в течение 2-х часов в 0,1% рабочем растворе агробиологического стимулятора эффективных микроорганизмов, который готовили из микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» и питательной среды «ЭМ-патока», высевали в грунт, который также готовили к посеву, проливая ряды 2% рабочим раствором. Семена высевали в подготовленные метровые ряды с нормой высева 100 штук на один погонный метр, с глубиной заделки 1,5-2,0 см, междурядья составляют 60 см. Эксперимент осуществлялся на лугово-черноземных почвах экспериментального участка Сибирского ботанического сада, который расположен в юго-западной части города Томска. В течение вегетационного сезона также проводили стандартные мероприятия по рыхлению междурядий и прополке рядов как с помощью механизированной техники Мотоблок «Honda» BCS 720 6.5 с колесами 4,00-8, так и вручную. В течение всего вегетационного периода 0,1% рабочим раствором осуществляли корневой полив, внося раствор непосредственно под корень развивающегося растения. Периодичность проводимых манипуляций была еженедельной независимо от погодных условий и водного режима. Полив проводили в течение только первого года жизни, заканчивая обработку растений в конце вегетационного сезона, во время начала созревания семян.

Таким образом, заявленное изобретение имеет ряд преимуществ, используемый семенной способ размножения позволяет увеличивать количество выживших растений к концу первого и второго вегетационных сезонов. В результате отдельных исследований установлено, что скарификация, а также семенной способ размножения является непременным условием успешного эксперимента (причем скарификация должна проводиться заявленным способом), при этом значительно увеличивается всхожесть, которая составляет в среднем 43.8% (в контроле 6-8%) (см. таблицу).

Также определена жизнеспособность особей копеечника чайного при использовании заявленного способа, демонстрируемая процентом выживших к концу вегетационного сезона молодых растений (рисунок 1). Выявлено, что при использовании заявленного способа процент выживших растений (растения, которые просуществовали первые три года жизни и перешли в репродуктивную фазу развития, существующие до сих пор, - возраст 5 лет) составил 73,1% на лугово-черноземной почве и 58,2% на светло-серой лесной почве в сравнении с контролем 60,7% и 40,3% соответственно (см. таблицу). Кроме того, описанный способ имеет значительное положительное влияние на интенсивность роста и развития растений. При использовании описанного метода увеличивался среднесуточный прирост генеративного побега в среднем от 0,1-0,2 до 0,3-0,5 см (рисунок 3).

Также при использовании специальной обработки семян (агробиологического стимулятора) в сравнении с контролем увеличиваются показатели успешной адаптации растений в новых условиях (семенная продуктивность) (рисунок 2). Значительно увеличивается потенциальная семенная продуктивность (с 34 семяпочек до 141 семяпочки на один генеративный побег), также увеличивается количество завязавшихся семян (с 6,1 до 10,7 штук семян на один генеративный побег).

Все числовые характеристики обработаны статистически. Все различия достоверны по критерию Стьюдента при величине доверительной вероятности (Р) 0,05.

Заявленный метод впервые применяется для редких и исчезающих высокогорных лекарственных растений.

Всхожесть и прорастание семян к. чайного при разных способах посева семян
Приемы посева	Всхожесть семян, %	Процент выживших особей к концу первого года жизни, %
Семенной способ
1. Весенний посев	35,7-40,3	30-40
2. Осенний посев	29,7-25,2	10-20
Рассадный способ
1. Весенний посев	50-60	8-10
2. Осенний посев	45,3-55,0	0-5

Способ выращивания ex situ высокогорного растения Hedysarum theinum, включающий отбор семенного материала из природных мест произрастания, пробный высев семян с маркировкой их происхождения, дальнейший отбор наиболее экологически пластичных особей, получение первых репродукций, скарификацию и обработку семян замачиванием в 0,1% рабочем растворе агробиологического стимулятора эффективных микроорганизмов, приготовленного из микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» и питательной среды «ЭМ-патока», с последующим высевом на хорошо дренированной светло-серой лесной почве при равномерном распределении 100 штук семян на один погонный метр, глубина заделки 1-2 см, а также с дальнейшим поливом растений раствором микробиологического препарата в течение вегетационного периода до созревания семян с периодичностью в семь дней.