Биоморфологическая и биохимическая характеристика растений Phl'omis tuberosa (Lamiaceae) в культуре в средней подзоне тайги республики коми

односемянных орешкообразных мерикарпия. Семена с крупным прямым зародышем. В народной медицине ис- пользуют траву, собранную во время цветения, и клубни, которые собирают осенью после усыхания надземной части [9]. Надземная часть растения содержит тритерпеновые соединения, флавоноиды, фенолокислоты, иридоиды, полисахариды, дубильные вещества, свободные органические кислоты, эфирное масло, макро и микроэлементы и др. [2, 6]. Зопник клубненосный не внесен в государственный реестр лекарственных средств, но исследованиями А.А. Круглой [2] установлено родство химического состава и фармакологической активности травы с зопником колючим ( Phlómis pungens Willd.), который является официнальным растением, входящим в сбор М.Н. Здренко. Также ею обоснована целесообразность и перспективы применения травы зопника клубненосного в медицинской практике в качестве сырья для получения лекарственных препаратов, обладающих желчегонным действием.

Попытки интродукции зопника колючего в Ботаническом саду предпринимались, но семена, привлекаемые к изучению по делектусам, не прорастали из-за комбинированного покоя (А1В1), характерного для семян данного вида [5]. Семена зоп-ника не прорастали при постоянной температуре 20-22°С и не реагировали на стратификацию при 2°С в течение пяти недель [7]. Поэтому было решено привлечь в интродукцию зопник клубненосный, широко используемый в народной медицине и по химическому составу близкий к зопнику колючему. В настоящее время биология и биохимия растений зопника клубненосного изучены недостаточно, что и обусловило начало всестороннего интродукционного изучения данного вида в Ботаническом саду Института биологии Коми НЦ УрО РАН.

Цель работы: изучение роста, развития, морфологии растений Phlomis tuberosa в культуре и определение массовой доли эфирного масла, его компонентного состава в надземной фитомассе растений для оценки перспективности выращивания данного вида в средней подзоне тайги Республики Коми.

Материал и методы исследований. Объектами исследований послужили два образца зопника клубненосного разного географического происхождения, произрастающие в коллекции Ботанического сада Института биологии Коми НЦ УрО РАН. Исходный материал (семена и живые растения) был получен впервые в 2009 г. из Чебоксарского филиала Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН (далее Чебоксары) и Ботанического сада Нижегородского госуниверситета (далее Нижний Новгород). Исследования проводили согласно методике, рекомендованной Всероссийским институтом лекарственных и ароматических растений [3]. Растения в коллекции изучались на однородном выровненном агрофоне в тщательно контролируемых условиях интродукционного питомника. Ритм сезонного развития наблюдали с помощью методики фенологических наблюдений Главного ботанического сада РАН [4]. Морфологический анализ проводили на 10 модельных растениях в фазе цветения. Линейные размеры семян определяли с помощью микроскопа стереоскопического МССО. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по общепринятой методике [1]. Выделение и количественное определение эфирного масла (ЭМ) из надземной части многолетних растений в фазе цветения проводили в 2016 г. в лабораторных условиях методом гидродистилляции из свежего сырья по ГОСТ (24027.2-80). Количественное определение массовой доли компонентов в составе ЭМ выполняли методом капиллярной газо-жидкостной хрома- тографии (ГЖХ) с применением аналитической системы «Кристалл 2000М» (СКБ «Хроматэк», г. Йошкар-Ола, Россия). С целью идентификации химической структуры компонентов ЭМ проводили ГХ-МС анализ на спектрометре «TRACE DSQ» корпорации «Thermo Electron». Интерпретацию масс-спектров соединений выполняли с использованием программного обеспечения Xcalibur Data System (version 1.4 SR1) и библиотеки масс-спектров NIST 05.

Результаты и обсуждение. При посеве семян зоп-ника клубненосного инорайонных репродукций в открытый грунт прорастание растений происходило очень медленно и неравномерно. Единичные проростки отмечались через 20, массовые – через 25–40 дней после посева. Полевая всхожесть семян составила 10–30%. К концу первого года жизни высота растений варьировала от 2 до 8 см. На втором году жизни зопник клубненосный в июне был пересажен на новый участок, на гребни с междурядьями 70 см и расстоянием между растениями 40 см. Перед пересадкой провели морфологическое описание растений, большинство из которых находилось в виргинильном онтогенетическом состоянии. Растения 8–20 см высотой формировали розетку из 3–7 яйцевидно-ланцетных листьев. Листья черешковые, светло-зеленые, опушенные, по краям городчатые. Средние показатели параметров листа следующие: длина 4,6±0,4 см, ширина 3,2±0,3 см, длина черешка 4,9±0,5 см. На базальной части побега просматриваются 3–5 почек возобновления. Корневая система представлена небольшим корневищем 0,5±0,1 см в диаметре и стержневым корнем длиной до 27 см. Главный корень ветвится до второго и третьего порядков. В базальной части побега формируются и придаточные корни, которые несут клубни до 2,1 длиной и 1,4 см шириной. Клубни помельче образуются и на главном корне. К концу сезона высота виргинильных растений зопника клубненосного составила 25–40 см.

Таблица 1. Фенология и высота растений Phlomis tuberosa по фазам развития

На третий год жизни растения зопника клубненосного перешли в генеративный период, затем ежегодно цвели и плодоносили, но не формировали самосев. В условиях среднетаежной подзоны Республики Коми многолетние растения зопника клубненосного характеризуются высокой зимостойкостью. Весеннее отрастание начинается в первой декаде мая, сразу после перехода положительных температур через 5°С. Начало бутонизации отмечается в третьей декаде мая, начало цветения – во второй декаде июня, заканчивается цветение в первой декаде июля. Необходимо отметить, что растения зопника клубненосного из Нижнего Новгорода зацветали на 4–7 суток раньше, чем растения из Чебоксар (табл. 1). Продолжительность цветения обоих образцов составляет 16–22 суток. Массовое плодоношение приходится на вторую – третью декаду июля, сбор семян проводили во второй декаде августа. Продолжительность периода от начала вегетации до формирования зрелых семян составляет 106–107 суток, что достаточно для развития растений и формирования полноценных семян с массой 1000 шт. семян 3,1 г, 6,2–6,3 мм длиной и 1,6–1,8 мм шириной. Энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян сыктывкарской репродукции достаточно высокие – 45 и 71 % соответственно. Период прорастания семян в чашках Петри составил 13 дней.

Нарастание побегов зопника клубненосного в высоту продолжается до конца июня (табл. 1). Наибольшие среднесуточные приросты отмечены в период от массового отрастания до начала цветения, у растений из Нижнего Новгорода они составляли 3,0–3,7 см, Чебоксар – 4,7–5,2 см. Максимальная высота растений из Нижнего Новгорода варьировала от 84 до 130 см, Чебоксар – от 105 до 145 см. В конце июня нами были определены морфологические признаки генеративного побега у растений обоих образцов (табл. 2). В условиях культуры многолетнее растение зопника клубненосного формирует прикорневую розетку листьев 35–45 см длиной и 2–3 облиственных генеративных побега, разветвленных в верхней части до побегов второго порядка (3 пары). Существенных различий по морфологическим признакам между образцами не выявлено. На верхушке главного побега формируется колосовидное соцветие 30–45 см длиной, состоящее из 6–7 расставленных мутовок. В среднем в одной мутовке образуется 21–26 цветков. На концах побегов второго порядка 17–27 см длиной формируются соцветия, состоящие из трех мутовок, среднее число цветков в них варьирует от 8 до 17. Уже в июле отмечается усыхание листьев на растениях, после сбора семян засыхают и генеративные побеги. Второй генерации листьев у зопника клубненосного в наших исследованиях мы не наблюдали.

Таблица 2. Морфометрические признаки генеративного побега Phlomis tuberosa

В 2016 г. методом гидродистилляции выделяли эфирное масло из надземной фитомассы растений зопника клубненосного из Нижнего Новгорода. Общее содержание ЭМ составило 0,32% в пересчете на абсолютно-сухое сырье. Визуально эфирное масло, полученное из растений, выращиваемых в условиях культуры Республики Коми, представляло собой легко подвижную прозрачную жидкость со слабо выраженным синеватым оттенком из-за низкого содержания хамазулена (0,3% от массы масла). Достоверно в эфирном масле идентифицировано 38 компонентов, 21 из которых являются основными, так как их массовая доля превышает 0,5% от эфирного масла абсолют (табл. 3). Идентифицированные соединения составляют 86,4% от массы масла. Установлено, что доминирующим компонентом в эфирном масле зопника клубненосного, является тимол (30,9%), при наличии также ароматических соединений карвакрола (4,2%) и метилового эфира тимола (0,5%). Есть исследования, доказывающие, что растения Thymus baicalensis Serg. с преобладанием в эфирном масле тимола и карвакрола произрастают в северных широтах и лучше защищены от микроорганизмов, так как эти соединения обладают выраженными антисептическими и фунгицидными свойствами [8]. Кроме тимола и карвакрола в эфирном масле зопника клубненосного в наибольших концентрациях (2,8–5,8%) присутствуют восемь компонентов: этилнеролат, транс-α-бергамотен, трикозан, гексагидрофарнезил ацетон, гептакозан, α-кариофиллен, борнил-ацетат, гумулен.

Таблица 3. Компонентный состав эфирного масла из надземной фитомассы

Phlomis tuberosa , выращиваемого в средней подзоне тайги Республики Коми, 2016 г.

Выводы:

• 1.    Зимостойкость растений зопника клубненосного высокая (97–100 %). В первые два года жизни растения находятся в прегенеративном периоде и характеризуются медленными темпами роста и развития. Массовый переход растений в генеративный период происходит на третьем году жизни. Затем многолетние растения ежегодно цветут, плодоносят и формируют полноценные семена. Полученные данные по фенологии и динамике нарастания побегов в высоту зопника клубненосного могут быть использованы для планирования сроков заготовки лекарственного сырья.

• 2.    Исследован химический состав эфирного масла зопника клубненосного, выделенного методом гидродистилляции из надземной части растений. Выход эфирного масла составил 0,32% в пересчете на абсолютно-сухое сырье. Компонентный состав масла исследован методом хромато-масс-спектрометрии. Достоверно идентифицировано 38 компонентов, 21 из которых являются основными. Особенностью эфирного масла зопника клубненосного является наличие в нем высокого содержания тимола (30,9%) в составе эфирного масла.

• 3.    Учитывая высокую зимостойкость, способность многолетних растений формировать полноценные семена, а также достаточно высокое

содержание эфирного масла в надземной фитомассе растений, зопник клубненосный может успешно культивироваться в подзоне средней тайги Республики Коми в качестве лекарственного растения.

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Некоторые аспекты репродуктивной биологии ресурсных видов растений в культуре на европейском Северо-Востоке России" № 115012860039.