Способ увеличения семенной и сырьевой продуктивности посконника коноплевидного в условиях ex situ

Способ увеличения семенной и сырьевой продуктивности посконника коноплевидного в условиях ex situ

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции, семеноводстве, исследовательской работе с полезными культурами (лекарственными, овощными), в медицине, животноводстве, ветеринарии.

Известен способ ускорения роста и увеличения семенной продуктивности люцерны (Патент РФ №2221426, A01N 43/66, опубл. 20.01.2004 г.), заключающийся в ускорении роста и увеличении семенной продуктивности люцерны опрыскиванием водным раствором средства на основе двойного сополимера амида акриловой кислоты и триакрилоилгексагидро-1,3,5-триазина (СПАА) и солей 2-дифениламино-4,6-бис[4′-карбоксилатометилтио(Х-)]-1,3,5-триазина (Тиоауксин-1) при Х-=K+, Na+, NH4+, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: СПАА 0,001-0,0001, Тиоауксин-1 0,0025-0,00025, вода остальное.

Недостатком известного способа является применение в качестве увеличения продуктивности люцерны веществ химической природы, 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. Кроме того, описанный способ имеет узкую направленность и эффективен лишь в увеличении характеристик семян, семенной продуктивности, высоты отрастания после укоса, не оказывая какого-либо значительного эффекта на другие важные показатели к примеру улучшения плодородия почвы.

Известен способ повышения семенной продуктивности и всхожести семян Hedysarum alpinum L. (патент РФ №2439869, А01С1/00, опубл. 20.01.2012 г.), заключающийся в увеличении семенной продуктивности и всхожести семян Hedysarum alpinum L. предпосевной обработкой и скарификацией. Далее проводят посев в грунт зерновыми или овощными сеялками при междурядьях 60 см. Обработку семян проводят замачиванием в 0,1% рабочем растворе агробиологического стимулятора эффективных микроорганизмов. Стимулятор готовят из микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» и питательной среды «ЭМ-патока». Производят предпосевную обработку рядов. Посев семян проводят при равномерном распределении 100 штук семян на один погонный метр. Глубина заделки при высевании 1-2 см. Еженедельно поливают растения в течение вегетативного периода до созревания семян.

Недостаток известного изобретения заключается в том, что не учитывается гетерогенность семян по их морфологическим параметрам. В эксперимент наряду с крупными семенами попадают как средние, так и мелкие семена, что существенно сказывается на всхожести. Предлагаемый нами способ изначально направлен на получение семян высокого качества (размеры и масса 1000 шт. семян), так как в эксперименте используются семена молодых и средневозрастных растений, которые, как правило, имеют высокие морфобиологические показатели (число побегов на особь, число боковых побегов, число цветков на побегах). Кроме того, в данном изобретении не производится калибровки семян. Тогда как в предлагаемом нами способе семена калибруются и отбраковываются самые мелкие. Представляемый нами способ является менее затратным, поскольку не используются дорогостоящие микробиологические препараты для обработки семян и посадочных рядов. Изначальный отбор качественных семян позволяет ускорить индивидуальное развитие растений. Так, посконник коноплевидный в условиях культуры уже на 3-4 год жизни является высокопродуктивным (более высоким, облиственным, с большим числом генеративных побегов), тогда как в природе на 8-10 год. Таким образом, предлагаемый нами способ направлен на увеличение не только семенной, но и сырьевой продуктивности.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа увеличения сырьевой и семенной продуктивности посконника коноплевидного в условиях ex situ с целью увеличения семенной и сырьевой продуктивности данного вида.

В настоящее время представляет большую ценность посконник коноплевидный как перспективное лекарственное растение, что подтверждают фармакологические исследования, проведенные совместно с сотрудниками НИИ Фармакологии СО РАМН г. Томска. Получено средство, обладающее антигипоксическим действием (патент на изобретение №2392956 от 27 июня 2010 г.). Посконник коноплевидный - Eupatorium cannabinum I., сем. Asteraceae (Астровые) применяют в народной медицине при цинге, геморрое; в больших дозах слабительное, антигельминтное средство. Наружно используется при опухолях, длительно не заживающих ранах. В Болгарии при заболеваниях печени, желчного пузыря и селезенки, при гриппе, респираторных инфекциях. Флавоноиды, содержащиеся в данном виде, способствуют желчевыделению и оказывает диуретическое действие. Корневище обладает желчегонным действием. Отвар листьев в народной медицине используется для лечения ринита, малярии, желтухи, желчных путей, лихорадки, кожных заболеваний, может оказывать рвотное, слабительное, мочегонное, потогонное и глистогонное действие. Растение употребляется для лечения кишечных инфекций, используется при укусах скорпионов, в прошлом употреблялся против азиатской холеры.

Выявлено, что в надземной части посконика коноплевидного содержатся фенольные соединения, флавоноиды, дубильные вещества, кумарины, эфирное масло, сесквитерпеноиды, каратиноиды, сапонины, высшие жирные кислоты, полисахариды, углеводы, фенолкарбоновые кислоты.

Ограниченные запасы посконника коноплевидного не позволяют производить заготовки этого ценного лекарственного растения в природных ценопопуляциях. Более того, данный вид уже включен в региональные Красные книги в Республике Удмуртия, Оренбургской и Ленинградской областях. Таким образом, одним из путей является сохранение природных популяций изучаемого вида и его рациональное использование путем выращивания в условиях культуры.

Для достижения поставленной цели необходимо выявление вариабельности морфологических и ритмологических признаков вида в естественных местах произрастания. Следовательно, наибольший интерес представляют особи с высокими морфометрическими признаками. Во всех исследуемых нами природных популяциях проводится сбор семян с особей, имеющих высокие морфометрические показатели. Смесь данных семян высеваем в условиях культуры. В условиях интродукции в генеративный период посконник коноплевидный вступает на 2 год жизни. Для поддержания высокой сырьевой и семенной продуктивности вида в условиях культуры необходимо с периодичностью один раз в три года производить обновление за счет семян высокопродуктивных дикорастущих особей. Данный способ способствует не только устойчивости вида в условиях культуры, но и значительно увеличивает показатели сырьевой и семенной продуктивности вида в условиях ex situ.

Поставленная задача решается тем, что способ увеличения семенной и сырьевой продуктивности посконника коноплевидного в условиях ex situ включает

1. Выявление возрастного состава природных популяций и выявление наиболее продуктивных особей - молодых и средневозрастных генеративных растений.

2. Изучение морфологических характеристик посконника коноплевидного в природных местах произрастания (высота побега, число генеративных побегов, число побегов второго порядка, длина и ширина листа, степени облиственности).

3. Выявление вариабельности морфобиологических признаков.

4. Сбор семян с молодых и средневозрастных генеративных особей, имеющих высокие морфометрические показатели.

5. Семена смешиваем, изучаем качество семян и их всхожесть.

6. Посев семян в ящики.

7. Высадка рассады на лугово-черноземные почвы. Схема посадки 60x30 см, при одиночном стоянии особей.

8. В течение 5 лет в условиях культуры проводим мониторинг по морфобиологическим показателям, статистическую обработку морфологических и фенологических данных интродуцированной популяции.

9. Для последующей работы с верхнего и среднего ярусов побегов проводим сбор семян.

10. Семена калибруют, высевают в ящики и затем высаживают в грунт.

11. С целью выявления преимуществ интродукционных особей по отношению к исходным природным образцам в течение 5 лет проводят мониторинговые исследования по тем же показателям, и сводим их в таблицу.

12. В результате получаем интродукционную популяцию, уже на первом году превосходящую природные по морфологическим показателям.

13. Поддержание интродукционной популяции осуществляем путем подсева семян дикорастущих растений.

Таким образом, представленный нами способ увеличения семенной и сырьевой продуктивности посконника коноплевидного в условиях ex situ позволяет на основе выявленных ритмологических и морфометрических показателей выделить перспективные особи, которые послужат основой для создания высокопродуктивной интродукционной популяции с высокими показателями семенной и сырьевой продуктивности. Следует отметить, что уже на начальном этапе введения растений в культуру данный метод позволяет избежать ошибки в выборе исходного материала с низкими показателями.

Реализация способа может быть проиллюстрирована следующими примерами.

Пример 1

Было изучено 8 «образцов» (группы растений) посконника коноплевидного, произрастающего в окрестностях г. Таганрога, Азова, Ростова-на-Дону. Как правило, в природе растения представлены разными возрастными состояниями, семенной и сырьевой продуктивностью. Наибольшее значение для наших исследований имеют «образцы», в которых максимальная численность особей приходилась на молодые и средневозрастные генеративные особи (таблица 1), т.к. они являются наиболее продуктивными по семенной и сырьевой продуктивности. В результате были выявлены «образцы» посконника коноплевидного №4, 6 и 7.

Таблица 1
Возрастное состояние образцов Eupatorium cannabinum в естественных местах произрастания
Образец	Участие в %
Возрастное состояние
p	j	im	v	g1	g2	g3	ss	s
1	14.77	31.61	25.77	4.46	16.83	3.78	1.03	1.03	0.68
2	1.30	47.05	3.92	1.30	21.56	12.41	5.88	5.22	1.30
3	3.33	50.00	5.33	1.33	16.66	13.33	7.33	2.66	0.60
4	2.83	10.37	1.88	1.88	48.11	23.58	9.43	1.88	-
5	-	3.41	1.70	1.70	23.07	16.23	7.69	32.47	13.67
6	-	-	2.81	8.45	33.80	32.39	14.08	4.22	4.22
7	3.63	12.72	3.63	3.63	36.36	20.00	10.90	7.27	-
8	-	-	-	3.93	6.29	5.51	51.96	20.47	11.81

Также выявлено, что наибольшими показателями по большинству из всех рассмотренных морфометрических признаков и повышенным уровнем изменчивости обладают средневозрастные растения в «образцах» 1, 4 и 6 (таблица 2). Таким образом, для дальнейших исследований нами были собраны семена с образцов 1, 4, 6 и 7.

Полученные семена калибруем, изучаем их качество и всхожесть. Установлено, что семена нуждаются в стратификации, которая увеличивает их всхожесть в два раза. Стратифицированные семена высеваем в ящики, после чего рассаду высаживаем в грунт на лугово-черноземную почву по схеме 60×30 см. В результате получена интродукционная популяция посконника коноплевидного, произрастающая уже более 10 лет.

В условиях культуры, проведенный морфометрический анализ на трехлетних особях показал, что культивируемые растения в отличие от дикорастущих особей уже на третий год жизни являются более облиственными, крупнолистными, с большим числом генеративных побегов.

Таблица 2
Морфометрические показатели Eupatorium cannabinum L. в естественных местах произрастания
образцы	Возрастноесостояние	Высота побега, см.	Число генеративных побегов, шт.	Число побегов второго порядка, шт.	Длина средней доли листа, см.	Ширина средней доли листа, см.	Длина боковых долей листа, см	Ширина боковых долей листа, см.	Число листьев на побеге первого порядка, шт.	Число листьев на побеге второго порядка, шт.
X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %
1	g1	133.6±12.1 9.0	4.8±1.5 31.3	4.8±2.5 52.3	13.8±1.7 13.5	5.1±1.1 20.3	8.9±1.4 16.0	3.7±0.6 17.9	12.8±5.0 39.1	5.1±1.5 29.1
g2	150.4±9.9 6.6	5.6±1.8 32.5	15.6±3.8 24.6	14.8±1.9 12.6	5.7±0.6 10.7	9.5±1.1 11.8	3.9±0.5 13.4	18.9±2.8 14.6	6.8±1.5 22.23
2	g1	117.2±16.9 14.4	3.1±0.8 30.8	8.9±2.3 22.2	14.2±1.1 7.7	4.3±0.6 13.9	9.1±1.2 13.18	4.0±0.8 20.0	14.7±3.8 32.5	5.3±1.4 26.42
g2	128.9±15.5 12.0	2.9±0.9 30.0	14.1±4.9 34.5	14.7±1.2 8.3	4.6±0.6 14.1	9.3±1.1 11.6	5.1±1.1 20.8	14.5±3.7 25.6	5.8±1.4 24.5
3	g1	124.8±8.4 6.7	2.7±0.7 27.8	5.5±2.1 37.1	9.5±0.8 8.5	4.2±0.5 12.7	8.1±0.8 9.8	3.2±0.4 13.3	11.5±2.8 24.2	3.6 0.8 19.1
g2	138.1±13.9 10.1	4.4±1.2 31.36	13.1±2.6 22.5	13.3±2.0 14.7	5.5±1.1 20.6	9.0±1.1 12.4	3.5±0.719.6	16.2±4.1 25.4	5.4±1.4 28.8
4	g1	126.2±10.0 7.9	1.4±1.3 37.8	10.1±3.5 34.4	12.7±2.2 17.2	4.6±1.2 23.8	8.5±1.4 16.5	4.0±0.9 23.4	12.13±4.234.6	4.7±1.7 35.9
g2	151.2±10.1 6.7	5.7±1.3 23.3	14.5±4.7 32.4	14.3±2.1 14.9	5.4±0.9 17.8	8.9±1.3 14.3	4.5±0.8 18.8	14.0±4.5 32.2	5.2±1.3 25.4
5	g1	131.6±8.5 6.4	3.4 1.3 37.2	10.9±3.1 28.9	12.9±1.5 11.5	4.5±0.7 16.1	8.7±1.2 14.1	3.9±0.7 19.1	12.0±3.5 29.4	4.7±1.1 22.8
g2	143.4±9.1 6.3	4.6±1.2 25.5	14.3±3.0 20.1	14.6±1.6 11.2	5.4±0.8 15.7	9.1±1.1 11.7	4.0±0.7 17.0	17.3±2.9 17.0	6.5±1.4 21.4
6	g1	123. 0±7.3 5.8	3.1±1.0 32.2	5.5±2.0 37.1	9.2±1.1 11.8	3.9±0.6 14.7	7.7±0.8 10.2	3.4±0.8 22.5	11.7±2.6 22.1	3.7±0.9 23.7
g2	163.3±5.7 3.5	3.7±0.7 21.0	13.7±3.5 25.5	13.1±2.6 19.5	5.3±1.2 22.6	8.9±1.2 13.6	3.9±0.9 24.9	15.8±4.5 28.5	5.5±1.5 27.5
7	g1	123.4±7.9 6.4	3.0±1.1 35.1	9.1±2.4 26.4	11.4±1.4 11.9	4.3±0.8 18.2	8.6±1.2 14.4	4.0±0.9 21.6	11.0±2.6 23.3	3.8±1.0 27.3
g2	158.7±8.3 5.3	3.4±1.0 31.2	13.6±4.4 32.2	13.5±2.3 17.3	5.1±0.9 19.2	8.4±1.1 13.7	4.1±0.8 20.5	13.1±3.4 25.8	5.0±1.1 21.5
Примечание: ( X ¯ ± S x ¯ ) - среднее арифметическое анализируемых параметров+стандартная ошибка, V - коэффициент вариации

Для них характерны более высокие показатели сырьевой продуктивности (таблица 3), потенциальной и реальной семенной продуктивности. (таблица 4). Следует отметить, что в природе в средневозрастное генеративное состояние растение вступает на 5-6 год жизни. Поддержание интродукционной популяции осуществляем путем подсева семян дикорастущих растений, что способствует произрастанию высокопродуктивных особей длительное время (таблица 5).

Таким образом, предлагаемый нами способ способствует увеличению сырьевой и семенной продуктивность посконника коноплевидного в условиях ex situ.

Таблица 3
Сырьевая продуктивность средневозрастных особей Eupatorium cannabinum L.
Место сбора	Масса листьев, гр	Масса стеблей, гр	Масса цветков, гр	Общая масса надземной части, гр	Масса подземной части, гр
ген. побег	особь	ген. побег	особь	ген. побег	особь
X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %
культура	7.5±0.8 9.60	52.5±5.7 11.0	8.8±0.9 10.3	61.6±6.3 10.2	4.7±0.6 12.8	32.9±1.6 4.9	147.0±15.0 10.3	64.2±11.5 18.0
природа	5.1±0.3 6.0	30.6±3.3 10.8	6.9±0.5 7.6	41.4±5.8 14.0	4.2±0.3 7.3	25.2±0.9 3.7	98.0±10.0 10.2	52.6±8.4 16.0
Примечание: ( X ¯ ± S x ¯ ) - среднее арифметическое анализируемых параметров+стандартная ошибка, V - коэффициент вариации

Таблица 4
Показатели семенной продуктивности средневозрастных особей Eupatorium cannabinum L. в природе и культуре
Место сбора	ПСП на особь, шт.	РСП на особь, шт.	КСП на особь, %
X ¯ ± S x ¯	V, %	X ¯ ± S x ¯	V, %	X ¯ ± S x ¯	V, %
природа	21212.57±4876.00	22.99	17546.00±3678.00	20.96	82.72±12.89	15.58
культура	73452.60±6104.00	9.26	70627.30±5978.00	8.46	96.14±2.68	1.04
Примечание: ( X ¯ ± S x ¯ ) - среднее арифметическое анализируемых параметров+стандартная ошибка, V - коэффициент вариации

Таблица 5
Морфометрические показатели Eupatorium cannabinum L. в условиях культуры
Год ноблюдений	Высота побега, см.	Число побегов на особь, шт.	Число побегов второго порядка, шт.	Длина средней доли листа, см.	Ширина средней доли листа, см.	Длина боковых долей листа, см	Ширина боковых долей листа, см	Число листьев на побеге первого порядка, шт.	Число листьев на побеге второго порядка, шт.
X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %	X ¯ ± S x ¯ V, %
природа	150.4±9.9 6.6	5.6±1.8 32.5	15.6±3.8 24.6	14.8±1.9 12.6	5.7±0.6 10.7	9.5±1.1 11.8	3.9±0.5 13.4	18.9±2.8 14.6	6.8±1.5 22.23
2007	97.73±6.59 6.74	10.84±1.97 18.19	17.76±4.67 26.27	10.42±1.46 13.97	3.04±0.79 25.97	9.2±1.1 12.6	3.7±0.719.3	20.12±1.45 14.35	4.08±0.90 22.28
2008	98.72±6.72 6.81	11.28±2.37 21.02	18.32±4.31 23.52	11.16±1.34 11.97	3.30±0.98 29.67	8.0±0.8 10.1	3.9±0.6 16.1	22.28±1.59 14.14	4.32±1.28 29.67
2009	85.65±6.15 7.20	10.45±1.6 15.32	18.33±3.90 21.27	9.9±0.4 4.04	3.25±0.99 30.46	8.5±0.98 11.53	4.2±0.33 7.86	16.57±2.00 12.07	3.00±0.77 25.67
2010	99.65±6.32 6.36	12.65±1.5 11.86	18.56±3.87 20.86	10.15±1.0 9.86	3.21±0.96 29.91	8.4±0.90 10.72	4.3±0.32 7.45	14.32±1.89 13.19	3.21±0.97 30.21
Примечание: ( X ¯ ± S x ¯ ) - среднее арифметическое анализируемых параметров+стандартная ошибка, V - коэффициент вариации

Способ увеличения семенной и сырьевой продуктивности посконника коноплевидного в условиях ex situ, включающий отбор молодых и средневозрастных генеративных особей в природных местах произрастания, изучение их морфобиологических особенностей и выявление вариабельности морфобиологических признаков, статистическую обработку морфологических данных, отличающийся тем, что осуществляют сбор семян с молодых и средневозрастных генеративных особей с большим числом генеративных побегов, калибровку семян и высеивание в ящики, рассаду высаживают на лугово-черноземные почвы по схеме посадки 60×30 см, в течение пяти лет проводят мониторинг изучаемого вида в условиях культуры по морфобиологическим показателям, а поддержание интродукционной популяции осуществляют путем подсева семян дикорастущих растений.