Биохимия и биология образцов четырех видов лука черемши в культуре в Республике Башкортостан

Автор: Тухватуллина Л.А., Жигунов О.Ю., Абрамова Л.М.

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 8, 2023 года.

Бесплатный доступ

Представлены данные исследования 6 образцов лука черемши, которые проводились в Южно- Уральском Ботаническом саду-институте УФИЦ РАН в 2018-2022 гг. (Башкирское Предуралье, северная лесостепь). Посадки образцов A. ochotense (Сыктывкар и Иркутск) находятся на открытом солнечном участке, посадки сыктывкарского образца A. victorialis расположены на открытом участке и в тени, посадки A. microdictyon, A. ursinum и A. victorialis (ВИЛАР) находятся в условиях тени. Биохимические анализы выполнены в Центре агрохимической службы«Башкирский» по общепринятым методикам. Изучение фенологии, морфологических и репродуктивных параметров проводили согласно стандартным методикам, рекомендованным для ботанических садов. Исследования показали, что наибольшее накопление аскорбиновой кислоты отмечено у лука победного (Сыктывкар, 62,91 мг%), низкое накопление - у лука мелкосетчатого (Башкортостан, 48,74 мг%) в расчете на сырой вес. Образцы лука победного (Иркутск, ВИЛАР) отличались максимальным содержанием следующих, наиболее важных биологически активных веществ: каротин (1,68-2,89 мг/100 г), сухое вещество (22,81-25,23 %), сырой жир (1,04-1,13 %), протеин (3,69-4,38 %), азот (0,59-0,70 %), сахар (4,34-4,79 %), крахмал (0,41-0,95 %), калий (0,36-0,4 %), фосфор (0,11-0,12 %), кальций (0,08-0,09 %) и медь (1,09-1,65мг/кг) (в расчете на сырую массу). Содержание минимального количества следующих биологически активных веществ отмечено у лука медвежьего (ВИЛАР): сухое вещество (10,91%), сырой жир (0,50 %), протеин (1,81 %), азот (0,29 %), сахар (2,20 %). В условиях резко континентального климата Республики Башкортостан образцы лука черемши отличается зимостойкостью, не повреждаются вредителями и болезнями. Семенная продуктивность удовлетворительная, вегетативное размножение и общее состояние хорошее. Из шести образцов четырех видов лука черемши по содержанию биологически активных веществ наибольшими показателями отличаются образцы A. victorialis. Исследованные образцы лука черемши являются перспективными растениями для культивирования в Республике Башкортостан, а также в регионе Южного Урала. Это позволяет рекомендовать их для расширения ассортимента полезных (витаминных) и декоративных растений.

Еще

Биохимический состав, фенология, морфологические признаки, репродуктивные показатели

Короткий адрес: https://sciup.org/140302926

IDR: 140302926 | DOI: 10.36718/1819-4036-2023-8-64-73

Текст научной статьи Биохимия и биология образцов четырех видов лука черемши в культуре в Республике Башкортостан

Введение. Овощные культуры имеют большое значение в жизни человека. В них содержатся полезные биологически активные вещества, включая витамины. К важным овощным культурам также относятся и дикорастущие луки, которые используются ранней весной в качестве витаминной зелени.

В свое время вопросами интродукции новых овощных культур занимался Н.И. Вавилов, который подчеркнул их важность в отечественном растениеводстве [1–4].

Определение питательности и декоративности интродуцированных растений в разных условиях выращивания является итогом исследований хозяйственно ценных растений.

Род Allium L. (лук) – один из крупных родов травянистых растений Северного полушария. В соответствии с современной таксономической системой классификации цветковых растений он рассматривается в семействе Amaryllidaceae J. St.-Hil. и насчитывает около 1000 видов [5, 6].

При изучении химического состава луков авторы в научных работах указывают наличие в них полезных химических элементов, что отличает их как лекарственные и пищевые растения [7–11].

У каждого вида лука количественное содержание полезных элементов в листьях различно, это связано с условиями культивирования, фазами вегетации и агротехникой.

Дикорастущие луки отличаются высокой декоративностью с ранней весны (эфемероиды) до поздней осени [11–14].

В коллекции ботанического сада 7 видов лука, включенных в Красную книгу Республики Башкортостан [15], 35 редких видов других регионов бывшего СССР, 2 редких вида Красной книги РФ [16], 20 эндемичных видов Средней Азии.

A. microdictyon Prokh. (лук мелкосетчатый) , A. ochotense Prokh. (лук охотский), A. ursinum L. (лук медвежий) и A. victorialis L. (лук победный) – виды, которые имеют народное название черемша.

В природных условиях черемша произрастает в темнохвойных и широколиственных лесах на увлажненных почвах.

Черемша на протяжении многих лет используется как лекарственное и пищевое растение [17]. Вследствие массовых заготовок населением (Сибирь, Дальний Восток, Башкортостан) численность черемши значительно уменьшается.

Анализируя литературные данные многих исследователей луков черемши, следует отметить высокую перспективность их в культуре [7, 17, 18].

Цель исследований – расширение ассортимента декоративных и полезных растений для климатической зоны Северной лесостепи Башкирского Предуралья) [19–21].

Объекты и методы. A. microdictyon – травянистый луковично-корневищный многолетник 30–70 см высотой. Имеет 2–3 широкоэллиптических листа до 20 см длины. Цветки беловатозеленоватые, собранные в шаровидный зонтик. Цветет в июне-июле. Опыляется насекомыми.

Семена шаровидные. Плодоносит в июле-августе. Размножается преимущественно вегетативно, реже семенами. Лук мелкосетчатый – редкое растение Южного Урала и Приуралья, включен в Красную книгу Республики Башкортостан [15], также включен в Красные книги Челябинской и Свердловской обл. На Южном Урале – плейстоценовый реликт сибирского происхождения. Сибирский лесной вид, распространенный в Сибири, Восточном Казахстане, Монголии, Южном Урале и юге Тюменской области Растет в сырых лиственных и хвойных лесах, на лесных опушках, лугах.

A. ochotense – корневищное растение, имеет высоту до 80 см, с 2–3 продолговатыми листьями и шаровидным соцветием. Цветки желтоватые. В природе встречается на Дальнем Востоке, где растет в лесах и на сырых лугах.

A. victorialis – корневищное растение высотой до 70 см, имеет 3–4 ланцетных листа, беловатозеленоватые цветки собраны в шаровидное густое соцветие. В природе растет в Сибири, на Дальнем Востоке, занесен в Красные книги Кабардино-Балкарской и Чеченской Республик.

A. ursinum – растение высотой до 40 см, с двумя ланцетными листьями, имеет луковицу 1 см диаметром, цветки белые, собраны в пучковатый зонтик [22]. Лук медвежий произрастает в Днепровско-Волго-Донском бассейне, Средней России, Белоруссии, Прибалтике, Западной Европе, Средиземноморье. Культивируется во многих ботанических садах СНГ и стран Балтии. Вид занесен в Красные книги многих регионов России (Белгородская, Ленинградская, Московская обл. и др.) [23].

В работе представлены данные исследования образцов лука черемши, которые проводились в 2018–2022 гг. в Южно-Уральском ботаническом саду (Башкирское Предуралье, северная лесостепь). Ранее образцы черемши получены нами в виде живых растений из Иркутска (2007), Сыктывкара (2008), Москвы, ВИЛАР (2015) и природных популяций Башкортостана (2007).

Биологические исследования луков черемши проведены по общепринятым методикам [24– 27].

Пробы листьев для биохимического анализа отбирали в утренние часы (весной) в фазу стрелкования растений. Биохимические анализы выполнены в Центре агрохимической службы «Башкирский» по общепринятым методикам

[28, 29]. Анализ образцов лука черемши был Метеорологические условия годов выращи- проведен в двух повторностях. вания черемши на Агрометеостанции (АМС,

Уфа) представлены в таблице 1.

Растения черемши были высажены нами на открытый солнечный и теневой участки. С солнечной экспозиции с течением времени A. mi-crodictyon и A . ursinum выпали. Они предпочитают богатые, плодородные лесные почвы в тени на достаточно увлажненных участках.

Изученные виды лука черемши – зимостойкие и морозоустойчивые растения.

Результаты и их обсуждение. Исследования особенностей биологии диких родичей культурных растений, каковыми являются дикорастущие луки, имеют важное значение для оценки устойчивости их в новых условиях произрастания и рекомендаций для их культивирования в качестве витаминных и декоративных растений.

Среднегодовые данные фенологии луков черемши за пять лет исследований представлены

в таблице 2. По феноритмотипу – коротковеге-тирующие, весенне-раннелетнецветущие растения. A. ursinum – эфемероид, A. microdictyon, A. ochotense и A. victorialis – гемиэфемероид. По длительности цветения - среднецветущие виды.

Весной черемша отрастает во 2–3-й декаде апреля, цветочная стрелка появляется в первой половине мая, фаза цветения – в конце мая – начале июня. Длительность цветения – 13–22 дня. Семена созревают в июле. Лук медвежий вегетацию заканчивает в конце июня – начале июля (до 80 дней), лук охотский – в конце июля (до 100 дней), лук мелкосетчатый, лук победный – в августе (до 125 дней). От отрастания до созревания семян проходит 77–95 дней.

Таблица 1

Метеорологические условия годов выращивания черемши на АМС (Уфа) *

Параметр	2018 г.	2019 г.	2020 г.	2021 г.	2022 г.
Средние годовые температуры воздуха, ^о С	3,4	4,7	5,5	5,2	4,5
Средние годовые суммы выпавших осадков, мм	461	553	589	405	669

Таблица 2

Фенофаза	A. microdictyon Башкортостан	A. ochotense Иркутск	A. ochotense Сыктывкар	A. ursinum ВИЛАР	A. victorialis Сыктывкар	A. victorial-is ВИЛАР
Весеннее возобновление	16.04	23.04	25.04	20.04	18.04	22.04
Появление стрелки	05.05	12.05	11.05	03.05	12.05	05.05
Раскрытие чехлика	22.05	05.06	25.05	12.05	26.05	15.05
Начало цветения	31.05	09.06	30.05	30.05	30.05	03.06
Конец цвете ния	18.06	23.06	11.06	17.06	20.06	21.06
Начало созревания семян	05.07	19.07	02.07	10.07	08.07	04.07
Конец созре вания семян	12.07	26.07	10.07	17.07	17.07	12.07
От отрастания до полного созревания семян (дней)	88	95	77	88	90	82

Таблица 3

Параметр	A. microdictyon Башкортостан	A. ochotense Иркутск	A. ochotense Сыктывкар	A. ursinum ВИЛАР	A. victorialis Сыктывкар	A. victorialis ВИЛАР
Длина стрелки	54,9±3,14*	43,4±1,14	35,7±1,08	29,0±1,21	51,1±1,17	48,5±1,49
Толщина стрелки	0,6±0,02	0,4±0,02	0,5±0,04	0,5±0,03	0,8±0,05	0,8±0,05
Длина листа	19,0±0,63	21,8±0,50	14,6±0,58	27,0±1,2	14,5±0,32	17,6±0,54
Ширина листа	4,0±0,16	5,9±0,18	3,4±0,09	4,9±0,25	6,1±0,77	6,3±0,40
Ширина зонтика	4,0±0,16	4,3±0,11	3,9±0,13	4,8±0,24	4,4±0,11	4,5±0,17
Высота зонтика	3,3±0,31	3,3±0,20	3,0±0,06	2,6±0,14	4,0±0,14	3,0±0,15
Диаметр цветка	0,9±0,03	1,1±0,04	1,0±0,03	1,2±0,04	0,9±0,03	1,0±0,04
Высота луковицы	5,2±0,11	4,7±0,11	5,3±0,19	3,5±0,15	4,2±0,17	3,2±0,10
Толщина луковицы	1,0±0,06	1,5±0,05	1,7±0,05	0,9±0,04	1,2±0,09	1,4±0,06

Здесь и далее . *M – среднее значение параметра, **m – ошибка среднего.

Фенологические данные образцов черемши (2018 - 2022 гг.)

По морфологическим признакам (табл. 3) наиболее высокорослый – A. microdictyon (54,9 см) , низкорослый – A. ursinum (29,0 см) . Генеративные побеги толще у A. victorialis (0,8 см), самые длинные листья A. ursinum (27,0 см) , самые узкие листья – у A. ochotense (Сыктывкар)

(3,4 см) и A. microdictyon (4,0 см). По диаметру соцветия наибольшим значением отличается A. ursinum (4,8 см), а наименьшим – A. ochotense (Сыктывкар) (3,9 см). Биометрические параметры черемши характеризуются нормальным варьированием (от 5,1 до 20,2 %).

Биометрические параметры образцов черемши (2018–2022 гг.), см

Устойчивость и качественные показатели семенной продуктивности растений – один из важнейших критериев успешности их в культуре. Репродуктивные показатели даны в таблице 4. A. victorialis имеет наибольшие показатели по числу цветков, плодообразования и семян (имеет густое шаровидное соцветие), наименьшие – у A. ursinum (рыхлый пучковатый зонтик).

Низкая завязываемость плодов отмечена у образцов A. ochotense (Сыктывкар). Коэффициент продуктивности образцов лука черемши по нашим данным составляет всего в среднем 41,6 %. В целом изученные образцы лука черемши в Башкирском Предуралье обладают средней семенной продуктивностью.

Таблица 4

Продуктивность одного соцветия	A. microdictyon Башкортостан	A. ochotense Иркутск	A. ochotense Сыктывкар	A. ursinum ВИЛАР	A. victorialis Сыктывкар	A. victorial-is ВИЛАР
1	2	3	4	5	6	7
Число цветков,	39,2*	45,9	31,2	16,9	57,8	57,6
шт.	±2,37**	±8,11	±1,17	±1,75	±11,17	±9,92
Число плодов,	29,3	29,6	17,0	12,7	48,5	51,1
шт.	±4,40	±9,35	±1,15	±1,67	±12,29	±6,79
Плодоцвете-ние, %	74,4	63,9	55,9	74,9	82,0	90,6

Окончание табл. 4

1	2	3	4	5	6	7
Реальная семенная продуктивность, шт.	50,7 ±8,19	45,1 ±15,4	24,4 ±1,8	21,5 ±2,72	101,6 ±12,31	83,3 ±8,34
Число семян в плоде, шт.	1,7 ±0,06	1,5 ±0,06	1,7 ± 0,22	1,7 ±0,04	2,1 ±0,02	1,6 ±0,06
Семенифика-ция плода, %	57,0	52,1	57,4	56,1	68,1	53,4
Потенциальная семенная продуктивность, шт.	120,0 ±14,59	138,0 ±24,34	93,5 ±3,50	50,6 ±5,25	175,3 ±31,64	172,4 ±29,80
Коэффициент продуктивности, %	42,2	32,4	26,6	42,3	58,0	48,2

Репродуктивные показатели образцов черемши (2020 – 2022 гг.)

Черемша в культуре в основном образует крупные, жизнеспособные семена. У A. microdictyon вес 1000 семян составляет 3,6 г, A. ursinum – 5,9, A. victorialis – 6,5, A. ochotense – 8,2 г. Черемша размножается семенами и вегетативно. Коэффициент вегетативного размножения равен 1,5–2, так как семена черемши имеют длительный период покоя, то всходят только через 1,5 года. При семенном размножении A. microdictyon и A. victorialis зацветает на 3–4-й год, A. ochotense и A. ursinum – на 4–5-й год жизни.

Содержание аскорбиновой кислоты в листьях образцов лука черемши, выявленных в фазу

стрелкования (в расчете на сырую массу), представлено в таблице 5.

В ранних исследованиях аскорбиновой кислоты в листьях A. ursinum и A. victorialis в разные фазы развития отмечено, что наибольшее содержание аскорбиновой кислоты в листьях этих видов приходится на фазу отрастания, а в фазу цветения снижается почти вдвое [30]. В сравнении с этими показателями нами в фазу стрелкования установлены средние показатели содержания аскорбиновой кислоты на сырую массу.

Таблица 5

Образец	Аскорбиновая кислота, мг%
A. microdictyon (Башкортостан)	48,74
A. ochotense (Сыктывкар)	59,28
A. ochotense (Иркутск)	57,45
A. ursinum (ВИЛАР)	53,39
A. victorialis (ВИЛАР)	52,14
A. victorialis (Сыктывкар)	62,91

Содержание аскорбиновой кислоты образцов лука черемши (2022 г.)

Максимальное содержание аскорбиновой кис- В таблице 6 даны сведения по определению лоты в фазу стрелкования отмечено у сыктывкар- биохимического состава четырех образцов лука ского образца лука победного (62,91 мг%), черемши.

наименьшее количество (48,74 мг%) – у баш кирского образца лука мелкосетчатого.

Таблица 6

Химический состав	Вид
Химический состав	A. microdictyon (Башкортостан)	A. ursinum (ВИЛАР)	A. victorialis (ВИЛАР)	A. victorialis (Сыктывкар)
Сухое вещество, %	15,08	10,91	22,81	25,23
Сырой жир, %	0,62	0,50	1,04	1,13
Протеин, %	2,75	1,81	3,69	4,38
Азот %	0,44	0,29	0,59	0,70
Фосфор, %	0,05	0,04	0,12	0,11
Kалий, %	0,24	0,23	0,36	0,40
Кальций, %	0,04	0,06	0,09	0,08
Сера, %	0,03	0,01	0,02	0,03
Марганец, мг/кг	0,41	0,98	1,04	0,87
Цинк, мг/кг	2,99	6,80	3,67	6,86
Медь, мг/кг	0,73	0,52	1,65	1,09
Кобальт, мг/кг	0,006	0,005	0,006	0,020
Каротин, мг/100 г	1,29	1,45	1,68	2,89
Сахар, %	3,37	2,20	4,79	4,34
Крахмал, %	0,33	0,51	0,41	0,95

Список литературы Биохимия и биология образцов четырех видов лука черемши в культуре в Республике Башкортостан

Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1926. Т. 16. Вып. 2. 248 с.
Вавилов Н.И. Проблемы новых культур. M.; Л., 1932. 48 с.
Пивоваров В.Ф., Кононков П.Ф., Никульшин В.П. Овощи - новинки на нашем столе. M., 1995. 226 с.
Исаенко Т.Н. Декоративные луки и их использование в озеленении // Вестник АПК Ставрополья. 2020. № 1(37). С. 63-66.
Seregin A., Anackov G., Friesen N. Molecular and morphological revision of the Allium saxa-tile group (Amaryllidaceae): geographical isolation as the driving force of underestimated speciation. Botanical Journal of the Linnean Society. 2015. № 178(1). С. 67-101.
Govaerts R., Kington S., Friesen N., Fritsch R., Snijman D.A., Marcucci R., Silverstone-Sopkin P.A., Brullo S. World checklist of Amaryllidaceae. Kew: KewScience; 2005. Available from: https://wccsp.csience.kew.org/qsearch.do [accessed June 17, 2022].
Голубкина Н.А. и др. Содержание биологически активных веществ селена, флавоноидов, аскорбиновой кислоты и хлорофилла - в различных видах черемши // Вопросы питания. 2010. Т. 79. № 1. С. 78-81.
Голубкина Н.А. и др. Особенности формирования урожая и аккумуляции селена в луке победном (Allium victorialis L.) и луке медвежьем (Allium ursinum L.) // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2012. № 6. С. 80-86.
Голубкина Н.А. и др. Сравнительная оценка показателей антиоксидантной активности некоторых видов многолетних луков // Овощи России. 2018. № 5(43). С. 73-76.
Манукян К.А. и др. Фармакогностическая характеристика листьев лука медвежьего (Allium ursinum L.) (черемши) // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 3. 255 с.
Иванова М.И. и др. Биохимический состав листьев видов Allium L. в условиях Mосковской области // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 5. С. 47-50.
Friesen N., Borisjuk N., Mes T.H.M. et al. Allotetraploid origin of Allium altyncolicum (Alliaceae, Allium sect. Schoenoprasum) as investigated by karyological and molecular markers. Pl. Syst. Evol. 1997. № 206. P. 317-335.
Кокорева В.А., Титова И.В. Лук, чеснок и декоративные луки. M., 2007. 208 с.
Гончаров А.В. и др. Лук шнитт (Allium schoenoprasum L.): основные морфометрические признаки и биохимические показатели // Вестник Российского аграрного заочного университета. 2022. № 40(45). С. 8-11.
Красная книга Республики Башкортостан. Т. 1: Растения и грибы. 3-е изд. M.: Студия онлайн, 2021. 392 с.
Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). M.: ШК, 2008. 885 с.
Юрьева Н.А., Кокорева В.А. Mногообразие луков и их использование. M., 1992. 160 с.
Растительные ресурсы России и сопредельных государств: цветковые растения, их химический состав, использование. Семейства Butomaceae-Thyphaceae. СПб., 1994. 271 с.
Ахметова А.Ш., Зарипова А.А., Тухватуллина Л.А. Особенности регенерации и размножения Allium neriniflorum (Herb.) Backer in vitro // Вестник Удмуртского университета. Сер. Биология. Науки о Земле. 2019. Т. 29. № 1. С. 17-24.
Тухватуллина Л.А., Абрамова Л.М., Мустафина А.Н. Экология и биология Allium flavescens (Alliaceae) в природе и условиях культуры // Экосистемы. 2019. № 19. С. 71-77.
Тухватуллина Л.А., Абрамова Л.М. К биологии и биохимии Allium obliquum L. в Башкирском Предуралье // Вестник КрасГАУ. 2021. № 8(173). С. 19-26.
Флора европейской части СССР. Л.: Наука; 1979. С. 261-276.
Красный список особо охраняемых редких и находящихся под угрозой исчезновения животных и растений. Ч. 3.1. Семенные растения. M.: Наука, 2004 (2005). 359 с.
Борисова И.В. Сезонная динамика растительного сообщества // Полевая геоботаника. 1972. № 4. С. 5-36.
Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1974. 54 с.
Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. Т. 59. № 6. С. 826-831.
Методические указания по изучению коллекции многолетних кормовых трав. Л., 1979. С. 3101.
Ермаков А.И. и др. Методы биохимического исследования растений. М.; Л.: Сельхозиздат; 1972. 456 с.
Разумов В.А. Массовый анализ кормов. М.: Колос, 1982. 176 с.
Тухватуллина Л.А., Абрамова Л.М. Динамика накопления витамина С в листьях черемши при выращивании в разных условиях интродукции // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 1(69). С. 64-66.

Еще

Статья научная