Химический состав корней и урожайность растений Angelica archangelica L. под влиянием сульфата кобальта

Исследования проводили в Кармаскалинском районе Башкирии. Почва — чернозем выщелоченный среднесуглинистый; рассаду высаживали в мае по схеме 50 x 50 см; CoSO 4 вносили в июне в виде растворов в концентрации 0,0001; 0,001 и 0,01 % (по 50 мл под каждое растение). Зависимость изучаемых показателей от дозы СoSO 4 оценивали в четырех вариантах опыта: I — контроль; II, III и IV — соответственно 0,005; 0,05 и 0,5 мг на одно растение.

В каждом варианте анализировали по 10 растений, произвольно отобранных из 50 образцов. Аминокислотный состав, содержание протеина, сахаров и макроэлементов определяли на инфракрасном спектрофотометре, содержание кумаринов в корнях — методом прямого спектрофотометрирования хлороформных экстрактов корней при X = 320 нм (экстракцию проводили в течение 2 сут); содержание кумаринов рассчитывали, исходя из коэффициента молярной экстинкции (10).

Результаты. Уже через 2 нед после подкормки растений СoSO4 были отмечены морфологические изменения, свидетельствующие об активации обмена ауксинов. Наиболее эффективным оказалось внесение 0,005 мг СoSO4 в расчете на одно растение (II вариант опыта), вызвавшее почти 2-кратное увеличение сырой массы корней (табл.). Ко времени уборки урожая масса корней растений в вариантах опыта превышала аналогичный показатель в контроле в 2,5 раза. Эффект от внесения больших доз был выражен в меньшей степени. В ряду возможных причин стимуляции процессов роста ионами Со++ наиболее вероятной представляется дефицит этого элемента в высокогумусированных почвах. Хотя не исключено, что в растениях A. archangelica — гиперконцентратора ионов железа — могут накапливаться и близкие по свойствам к ионам Fe+++ ионы Со++, стимулирующие процессы роста.

Показатели количественных и качественных признаков растений Angelica archangelica L. под влиянием внесения сульфата кобальта в различных дозах

Показатель	Вариант опыта
	I (контроль)          II         III          IV

К о л и ч е с т в е н н ы е п р и з н а к и (ювенильные растения, осень 2002 года)

Количество листьев, шт.	4,14	4,29	4,14	4,57
Длина листьев, см	17,98	28,42	22,15	17,95
Количество листовых долей, шт.	3,28	6,67	4,75	3,78
Длина листовых долей, см	5,93	7,88	7,44	6,48
Площадь поверхности листьев, см2	104,5	312,2	194,4	126,9
Ширина листовых долей, см	5,37	5,94	5,50	5,18
Масса растения, г	21,93	54,64	33,00	27,00
Масса надземной части, г	12,36	37,00	17,71	15,93
Масса корней, г	9,57	17,64	12,43	11,07
Cодержание кумаринов, %	0,21	0,27	0,23	0,17
C о	д е р ж а н и е а м и н о к и с л о т	в к о р н я х
Пролин	1,52	1,09*	1,41	1,54
Метионин	0,09	0,05	0,06	0,10
Лизин	0,16	0,46*	0,26	0,12
Треонин	0,28	0,15	0,24	0,30
Валин	1,01	1,33	1,15	1,08
Изолейцин	0,08	0,01	0,06	0,06
Лейцин	0,11	0,19	0,09	0,10
Фенилаланин	0,46	0,33	0,41	0,47
Цистеин	0,55	0,54	0,55	0,55
Гистидин	0,05	0,13*	0,06	0,08
Аргинин	0,60	0,36*	0,50	0,59
Серин	0,42	0,25	0,36	0,43
Глицин	0,75	0,64	0,73	0,77
Тирозин	0,22	0,24	0,24	0,25
Всего	6,3	5,77	6,12	6,44
С о д е р ж а н и е	метаболитов и макроэлементов в		к о р н я х
Сахар, г/кг	2,19	5,61*	3,81*	2,57
Протеин, %	2,85	2,88	2,78	2,81
Вода, %	6,28	6,22	5,95	5,99
Клетчатка, %	21,14	23,38	22,80	21,51
Жир, %	17,69	19,96	19,04	18,27
Зольные элементы, %	7,89	8,05	8,50	7,90
Крахмал, %	1,21	1,10	1,15	1,75*
Калий, %	1,71	1,29*	1,53	1,62
Натрий, %	0,05	0,06	0,05	0,04
Кальций, г/кг	4,12	3,63	3,61	4,06
Фосфор, г/кг	2,29	2,44	2,42	2,38
Хлорид натрия, г/кг	5,03	5,74	5,25	4,97
Цинк, мг/кг	64,8	73,8	71,2	72,2
Железо, мг/кг	690,2	1082,0*	916,0*	791,7
Каротин, %	24,55	34,21*	30,49	26,69

* P < 0,05.

П р и м е ч а н и е. Описание вариантов опыта см. в разделе «Методика».

При минимальных дозах СoSO 4 снижалось содержание пролина в корнях растений A. archangelica , что может служить показателем устойчивости последних к абиотическим стрессам (11). Подтверждением нетоксичности выбранных нами доз СoSO 4 , является стабильность содержания цистеина в корнях, реагирующего на воздействие тяжелых металлов (12).

Отток фотоассимилятов в корни во II варианте опыта существенно возрастал, что коррелировало с увеличением фотоассимилирующей поверхности в 3 раза (рис.) и накоплением кумаринов (см. табл.). Известно, что интенсивность синтеза сахаров обусловлена как участием ионов Сo++ в регуляции активности фотосистемы II, так и повышением активности глюкозоизомеразы (13).

Растения Angelica archangelica через 2 мес после внесения в почву сульфата кобальта: I, II, III и IV — соответственно контроль; 0,005; 0,05 и 0,5 мг СoSO 4 на одно растение.

Наибольшее содержание кумаринов в корнях отмечено также во II варианте опыта. Увеличение массы растения и в первую очередь корней можно объяснить активацией синтеза кумаринов, играющих большую роль в регуляции метаболизма (14).

Внесение CoSO 4 в минимальной дозе вызывало снижение концентрации фенилаланина, метионина, треонина, аргинина, серина, пролина, глицина и изолейцина в корнях растений. Аналогичные изменения обмена аминокислот под влиянием кумаринов были отмечены в культуре ткани моркови (15). Содержание лейцина в корнях повышалось на 73 % во II варианте опыта; внесение CoSO₄ в больших дозах не оказывало влияния на этот показатель (см. табл.). Внесение микроудобрения в дозе 0,005 мг способствовало увеличению содержания железа в корнях A. archangelica на 57 %, остальные дозы СoSO₄ были менее эффективными.

Таким образом, использование в качестве микроудобрения сульфата кобальта способствует увеличению не только массы корней A. archangelica , но и улучшению их качественного состава, стимулируя накопление железа и цинка и действующего начала кумаринов, причем оптимальной дозой является 0,005 мг СoSO 4 на одно растение. Следует отметить, что внесение СoSO 4 в дозах 0,0050,5 мг на одно растение A. archangelica не представляет опасности для потребителя, так как даже в случае полной транслокации ионов Co⁺⁺ в растение, средняя масса которого ко времени уборки урожая составляет ≈1000 г, потенциальная концентрация элемента в сырье не превысит 0,005 ПДК (16). С хозяйственной точки зрения наиболее важное значение имеет увеличение массы корней (в 2,2 раза), используемых в фармацевтической и ликероводочной промышленности. В полевых условиях целесообразно проводить предпосевное замачивание семян в растворах, содержащих микроэлементы (17).

Л И Т Е Р А Т У РА

• 1.    L a n s k y E.P. Phytoestrogen supplement prepared from pomegranate seeds and a herbal mixture or coconut milk. Пат. 589140 США, МПК⁶ А61 К 35/78, ¹ 777895. Опубл. 06.04.1999; НПК 424/195, 1. РЖ Химия, 2000, 00-09-190, 190 П.

• 2.    S c h O n f e l d e r P. Angelicawurzel. DAB. Teedrogen und Phytopharmaka. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft. MBH Stuttgart, 1997: 62-65.

• 3.    H a n S.-B., C h o i E.-H., C h u m g H.-W. e.a. Analysis of mineral contents of edible medicinal plants in Korea. Food Sci. Biotechnology, 2001, 10, 3: 225-230.

• 4.    B o m m e U., H i l l e n m e i e r G., R e i t e r H. Rinder Optimiertes Verfahren zur praxisna-hen Wasserdampfdestillation a therisher O le aus frischen Pflanzenteil. Z. Arzn. Gew. Pfl., 2000, 5, 3-4: 132-144.

• 5.    P i s t r i c k K. Notes on neglected and underutilized crops. Current taxonomic overviews of cultivated plants in the families Umbelliferae and Labiatae . Genetic Resources and Crop Evolution, 2002, 49: 211-225.

• 6.    G a g i o t t i M.R., M e n g h i n i A., C e n c i C.A. e.a. Osservazioni bioritmiche e produttivi-ta΄ ′ di Angelica archangelica cultivate a differeni altitudini. Ann. Fac. Agr. Perudgia, 1984, XXXVIII: 297-300.

• 7.    L a u O.L., Y a n g S.F. Inhibition of ethylene production by cobaltous ion. Plant Physiology, 1976, 58: 114-117.

• 8.    B a n d a r i a n V., L u d w i g M.L., M a t t h e w s R.G. Factors modulating conformational equilibria in large modular proteins: a case study with cobalamin-dependent methionine synthase. Proc. Natl. Acad. Sci USA, 2003, 100(14): 8156-8163.

• 9.   T y l e r G., Z o h l e n A. Plant seeds as mineral nutrient resource for seedlings DA comparison

  of plants from calcareous and silicate soils. Annals of Botany, 1998, 81: 455-459.

• 10.  H a u f f e K.D., H a h l b r o c k K., S c h e e l D. Elicitor-stimulated furanocoumarin biosyn

  thesis in cultured parsley cells: S-adenosyl-L-methionine: bergaptol and S-adenosyl-L-methyonine: xanthhotoxol O-methyltransferase. Z. Naturforschung, 1985, 41: 228-239.

• 11.    Т и т о в С.Е., К о ч е т о в А.В., К о в а л ь В.С. и др. Трансгенез как способ повышения устойчивости растений к абиотическим стрессам. Усп. совр. биол., 2003, 123, 5: 487-494.

• 12.  O v e n M., G r i l l E., G o l a n - G o l d h i r s h A. e.a. Increase of free cysteine and citric acid

  in plant cells exposed to cobalt ions. Phytochemistry, 2002, 60, 5: 467-474.

• 13.  H o r t c h a n d a n i S., O z d e m i r U., N a s r C. e.a. Redox characteristics of Schiff base

  manganese and cobalt complexes related to water-oxidizing complex of photosynthesis. Bioelectrochemistry and Bioenergetics, 1999, 1, 48: 53-59.

• 14.    S i a t k a T., K a s p r a n o v a M. YLIV auxinu produkci kumarinu v suspenzni culture Angelica archangelica L. C eska a slovenska farmacie. Ro C nik LII-Chislo, 2003, 4: 186-188.

• 15.    A b e n a v o l i M.R., S o r g o n a A., S i d a r i M. e.a. Coumarin inhibits the growth of carrot ( Daucus carota L. cv. Saint Valery) cells in suspension culture. Plant Physiology, 2003, 160: 227237.

• 16. А м о с о в а Н.В., Т а з и н а И.А., С ы н з ы н ы с Б.И. Фито- и генотоксическое действие

• 17. Н а с и б у л и н а Т.А., Н у р и е в И.Ф., К о с т ы л е в Д.А. и др. Влияние предпосевной

ионов железа, кобальта и никеля на физиологические показатели растений различных видов.

С.-х. биол., 2003, 5: 49-54.

обработки семян растворами микроэлементов на развитие Rhaponticum carthamoides. В сб.:

Итоги биологических исследований. Уфа, 2003, 7: 226-229.

Башкирский государственный университет,                  Поступила в редакцию 6

450074, Уфа, ул. Фрунзе, 32                                                апреля 2004 года

CHEMICAL CONTENT OF ROOTS AND PRODUCTIVITY

OF Angelica archangelica L. PLANTS UNDER THE INFLUENCE OF COBALT SULPHATE

R.M. Bashirova, A.Yu. Kas’yanova

S u m m a r y

The influence of cobalt sulphate on quantitative and qualitative determinants of Angelica archangelica L. plants was investigated. The content of amino acids, metabolites and macroelements in the roots, and also the mass of plants were determined. It was shown, that application of cobalt sulphate as the solutions of various concentration (50 ml under every plant) result in the increase of plants mass and the content of coumarins, iron and zinc in the roots. The reliable reduction of content of isoleucine, proline and arginine, and the increase of leucine content in the roots were revealed. It was established, that the optimal dose of CoSO 4 for A. archangelica plants is 0,005 mg per one plant.

Новые книги

Проблемы защиты растений в Поволжье. Мат. I Регион. науч.-практ. конф. (22-24 октября 2002 г., Кинель) /Под ред. В.Г. Каплина. Самара: СГСХА, 2002, 140 с.

В сборнике рассматривается фитоса-нитарное состояние агроценозов зерновых, технических, овощных и плодово-ягодных культур в условиях Поволжья. Приведены данные по составу, распространению и экологии сорняков, возбудителей болезней и вредителей. Обсуждаются возможности селекции на устойчивость к болезням. Дана оценка эффективно- сти различных методов предпосевной обработки семян зерновых, использования регуляторов роста и биопрепаратов для повышения устойчивости растений к болезням и вредителям. Уделено внимание вопросам защиты посевов от корневых гнилей, пшеничного трипса, гороховой зерновки, фитоплазмоза картофеля, а также пастбищных земель от итальянского пруса. Описан видовой состав мучнисто-росяных грибов в Самарской области. Проанализировано влияние сосущих вредителей на биохимический состав зерна пшеницы, а также отражены особенности защиты зерна при хранении.

И в а н о в О.А., В л а с е н к о Н.Г. Становление и развитие защиты растений в Сибири. Новосибирск, 2003, 156 с.

В монографии на основе обширного материала по защите растений, обзоров и прогнозов распространения вредителей и болезней сельскохозяйственных культур проанализирована фитосанитарная ситуация в Сибири по отдельным периодам ХХ столетия. Дана оценка методов борьбы с вредоносными организмами. Рассматриваются принципы организации службы защиты растений и научных исследований в регионе.

А б а к у м о в В.А., К а л а б е к о в А.Л. Планетарная экологическая система. М., 2002, 674 с.

В монографии сформулирована концепция биосферы как планетарной экологической системы. Рассматриваются пространствен- ная и временная структура этой системы, а также структурные уровни ее организации. Отражены особенности термодинамики планетарной экологической системы и биологической продуктивности биосферы. Обсуждаются проблемы нерационального использования ресурсов и загрязнения окружающей среды. Проанализированы закономерности изменения биоценозов в условиях антропогенного воздействия. Приведена концепция экологического мониторинга и экологического нормирования антропогенных воздействий.

Создание сортов зерновых культур, устойчивых к головневым заболеваниям в Западной Сибири. Метод реком. /Сост. Ж.А. Бахарева, Ю.А. Христов. Новосибирск: СО РАСХН, Сиб-НИИРС, 2003, 49 с.

В рекомендациях приведены результаты исследований лаборатории иммунитета Сибирского НИИ растениеводства и селекции по выявлению расового состава, а также распространению и вредоносности головневых грибов, поражающих зерновые культуры в Западной Сибири. Рассматриваются полевые и лабораторные методы оценки устойчивости зерновых к головневым заболеваниям. Уделено внимание генетическим аспектам устойчивости. Описаны методы селекции пшеницы и ячменя на устойчивость к пыльной головне. Отражена роль исходного материала при создании сортов, устойчивых к головневым заболеваниям.