Физиолого-биохимическая характеристика горца сахалинского

Горец сахалинский, называемый также гречихой сахалинской, Polygonum sachalinense Fr. Schmidt (Reynoutria sachaliensis (Fr. Schmidt) Nakai) - это многолетнее корневищное растение, которое благодаря биологическим и физиологобиохимическим особенностям некоторые специалисты считают возможным рекомендовать для использования в качестве кормовой культуры (Ларин, Агабабян и др., 1951).

Зеленая масса горца хорошо силосуется как в чистом виде, так и в смеси с другими культурами. По органолептическим показателям и химическому составу качество силоса высокое. Поедается он крупным рогатым скотом охотно и в большом количестве, особенно в смеси с другими компонентами (Кондратьев, Ротару, 1979).

Однако многие авторы не разделяют этого мнения, проявляя осторожность или даже категоричность в оценке данного растения.

В культуре горец размножается преимущественно вегетативным путем, в природе - семенами и вегетативно (Ларин и др., 1951). Свежесобранные семена осенью требуют для прорастания повышенной температуры, а после зимы имеют высокую всхожесть в широком диапазоне температур при оптимуме +20...25°С (Satomi, Takeniro, 1996).

В связи с этим целью нашей работы было изучение физиолого-биохимических особенностей горца сахалинского и определение в нём содержания наиболее ценных питательных веществ, в первую очередь, обуславливающих его кормовую ценность.

Методы исследований

Содержание белка определяли с помощью красителя амидо-черного 10 В (Бузун, Джамухадзе, Милешко, 1982); растворимых углеводов - по Ха гедорн-Йенсену (Сказкин, 1958), пектиновых веществ - методом, изложенным А.И. Ермаковым и др. (1987), аскорбиновой кислоты - по способности восстанавливать в кислой среде индикатор 2,6-дихлорфенолиндофенол (Плешков, 1969). Для анализов использовались листья и стебли. Исследования проводились в 2004 г. в следующие сроки: 8.06-9.06 (1-й срок); 16.06-17.06 (2-й срок); 25.0626.06 (3-й срок); 2.07-3.07 (4-й срок) и 9.07-10.07 (5-й срок).

Результаты и обсуждение

Большинство биологических функций в живом организме выполняется белками или при их непосредственном участии. Эти функции чрезвычайно разнообразны. При этом каждый данный белок как вещество с определенным химическим строением выполняет одну, узкоспециализированную функцию и лишь в отдельных случаях может быть несколько, как правило, взаимосвязанных функций. Такими функциями, например, являются ферментативные. Так, в желудочном соке животных содержатся фермент пепсин, разрушающий белки на крупные блоки, и ферменты трипсин и химотрипсин, вырабатываемые поджелудочной железой, которые катализируют деградацию этих блоков на короткие фрагменты. Окончательная деградация пептидов до аминокислот осуществляется карбоксипептидазами. Вторая важная функция белков -это транспорт веществ. Поступление веществ внутрь клетки из окружающей среды происходит при участии специальных транспортных белков, вмонтированных в мембрану.

Кроме того, большое значение имеют белки-рецепторы, служащие для восприятия и преобразования различных сигналов. Белки также являются участниками процессов преобразования энергии (Кнорре, Мызина, 2002).

Ведущая роль белков в явлениях жизни связана

с исключительной способностью их к разнообразным превращениям и к взаимодействию с различными веществами, входящими в состав протоплазмы. Белки в течение всей жизни организма подвергаются многим химическим изменениям и вовлекают в этот круговорот другие части живой материи. Поэтому обмен белка связан с нуклеиновым, углеводным, липидным обменом, процессами фотосинтеза, дыхания и т.д. (Физиология сельскохозяйственных растений, 1967). По этой же причине белки являются ценными питательными веществами для животных.

Как показали наши исследования (рис.1), у горца сахалинского в первый срок вегетации, т.е. 8.06-9.06, содержание белка составило в листьях 2,89%, в стеблях - 2,47%, что в пересчете на сухое вещество равно 22,00 и 18,50%. Эти данные превосходят показатели, приведенные А.Ф. Ивановым и др. (1996) для злаков, у которых в фазе колошения в абсолютно сухом веществе содержится 14,90% белка.

1-й 2-й 3-й 4-й 5-й

Сроки вегетации

Рис. 1. Содержание белка

По мере роста растения содержание белка снижается, и во 2-й срок (16-17 июня) его количество составило 2,42% в листьях и 1,82% в стеблях. Зеленая биомасса растений в эти сроки характеризуется нежной структурой и хорошей поедаемостью животными (Ларин и др., 1951). Начиная с 3-го срока происходит дальнейшее снижение количества белка. Тем не менее оно все равно остается высоким и к 3 июля составляет 2,17% в листьях и 1,30% в стеблях.

Известно, что в живом организме одновременно происходят процессы синтеза и распада органических соединений, в том числе белков. С возрастом процессы распада начинают преобладать над синтезом, следствием чего является снижение содержания многих компонентов органического вещества, в том числе белков.

Исключительно важное значение для жизни организмов имеют углеводы. А.А. Анисимов и др. (1986) выделяют две основные функции растворимых углеводов.

• 1.    Энергетическую - при окислении в процессе дыхания углеводы выделяют заключенную в них энергию и обеспечивают значительную часть потребности организма в ней;

• 2.    Пластическую - углеводы участвуют в синтезе многих важных для организма веществ: нуклеиновых кислот, органических кислот, аминокислот, белков, липидов и т.д.

Наличие больших количеств сахаров в растении является одним из показателей высокого качества кормов. В поздние фазы развития в вегетативной массе трав происходит снижение содержания питательных веществ, в том числе растворимых углеводов, и увеличение количества труднорастворимых углеводов.

В наших опытах (рис. 2) общее количество растворимых углеводов в 1-й срок составило в листьях 13,41%, в стеблях - 9,75% на сухую массу. Причем в общем наборе растворимых углеводов преобладали моносахара: глюкоза и фруктоза. По мере роста растений суммарное содержание в листьях сахаров неуклонно возрастало и составило к 3му сроку 15,96%. Этот рост произошел за счет как сахарозы, содержание которой увеличилось с 3,52 до 4,49%, так и моносахаров. При этом произошло перераспределение в относительной доле разных моносахаров: количество фруктозы довольно резко снизилось, но повысилось количество глюкозы.

б - стебли

1-й      2-й      3-й      4-й

Споки вегетации

Рис. 2. Содержание растворимых углеводов

а - листья

общий сака] моиосахара глюкоза фруктоза сахароза

По количеству сахара горец сахалинский не уступает традиционным кормовым культурам (бобовым, злаковым травам и кукурузе). В бобовых тра вах содержание моносахаридов в среднем составляет 3-5%, сахарозы - 2-5% на сухую массу. В злаковых травах количество моносахаридов равно 1-3%, сахарозы - 2-6%. В вегетативной массе кукурузы среднее содержание общего сахара составляет 13% на сухую массу (Плешков, 1980).

Начиная с 4-го срока нами было зафиксировано в листьях снижение суммарного содержания растворимых сахаров. Известно, что с возрастом растений метаболизм направлен на синтез полимеров за счет низкомолекулярных соединений. Такими полимерами являются крахмал, инулин и другие, откладывающиеся в запас, а также лигнин, являющийся элементом проводящей системы. Как отмечает В.Л. Кретович (1980), лигнин содержится в одревесневших растительных тканях наряду с целлюлозой и гемицеллюлозами. Тенденция к снижению содержания растворимых сахаров в стеблях проявилась раньше, и уже к 3-му сроку их содержание равнялось 9,93%, т. е. на 2,68% ниже по сравнению с предыдущим. Это и не удивительно, так как известно, что процесс лигнификации в стеблях происходит значительно активнее, чем в листьях.

Нами были отмечены и другие различия в динамике накопления углеводов в листьях и стеблях. Так, если в листьях фруктоза преобладала в 1-й срок, то в стеблях - во 2-й срок эксперимента.

Значительную долю в химическом составе занимают полисахариды типа пектиновых веществ, составляющие наряду с целлюлозой и лигнином механическую основу растительных тканей. Пектиновые вещества - это гидрофильные коллоиды, они участвуют в механизме роста, и поэтому их особенно много в молодых растущих тканях. Они входят в состав первичной стенки, из них в значительной мере состоят срединные пластинки. Водорастворимый пектин находится в клеточном соке (Арасимович и др., 1970). В организме человека пектиновые вещества регулируют содержание холестерина, благотворно влияют на внутриклеточные реакции дыхания и обмена веществ, повышают устойчивость к аллергическим факторам (Казаков и др., 1985). Наличие в достаточном количестве пектиновых веществ в кормах повышает их качество.

Как показали наши исследования (рис. 3), в 1-й срок вегетации горца сахалинского содержание пектиновых веществ составляет в листьях 3,80%, в стеблях 8,29% на сухую массу. По мере роста растений их количество увеличивается, и к 25 июня достигает максимума, а затем снижается, составляя 10 июля в листьях 10,26%, в стеблях - 12,13%.

Сроки вегетации

Рис. 3. Содержание пектиновых веществ

Процессы усвоения и превращения белков, жиров и углеводов в живом организме происходят при участии витаминов, которые требуются в очень малых количествах, но при этом выполняют весьма важную роль. Одним из основных витаминов является аскорбиновая кислота, которая участвует в окислительно-восстановительных процессах. Наличие витаминов служит важнейшим показателем полноценности кормовых растений.

Анализ их содержания позволил М.И. Александровой (1971) сделать вывод о большой значимости, в качестве силосных, целого ряда культур, од но из первых мест среди которых должно быть отведено видам горца.

Как показали результаты наших исследований (рис. 4), листья растений 1-го срока вегетации содержали 322,6 мг %, стебли - 73,8 мг % витамина С, затем его количество возрастало, достигнув к 3-му сроку 387 мг % в листьях и 108,8 мг % в стеблях.

Сроки вегетации

Рис. 4. Содержание витамина С

Результаты исследований содержания витамина С, каротина и рутина в зеленой массе растений Р. weyrichii, Р. sachalinense и Р. divaricatum, проведенных А.П. Якимовым (1965), позволили ему сделать вывод о полноценности этих видов как ви-таминоносов.

Начиная со 2-го июля нами было отмечено значительное уменьшение содержания витамина С сначала до 236,5 мг % в листьях и 94,6 мг % в стеблях в 4-й срок определения, а затем, к концу эксперимента, т.е. к 10-го июля, этот показатель был равен в листьях 176,9 мг %, в стеблях - 66,2 мг %. Но даже при таком резком снижении содержания этого жизненно важного соединения питательная ценность данной культуры, как нам кажется, остается на высоком уровне и дает возможность использовать ее для скармливания животным уже не в свежем виде, а в виде переработанных кормов, таких как силос и витаминная мука.

Таким образом, по физиолого-биохимическим показателям горец сахалинский имеет высокую питательную ценность. Однако быстрое огрубление вегетативной массы не позволяет считать его полноценным свежим кормом, что не исключает возможности использовать его в качестве компонента для приготовления сочных и грубых кормов.