Особенности развития и размножения представителей семейства Solanaceae в условиях южного берега Крыма

Vegetable crops of Russia. 2021;(4):42-47. ( Russ.) 4-42-47

Растения семейства Пасленовые (Solanaceae), произрастающие по всему миру и насчитывающие 90 родов, составляют крупную группу овощных культур, другие известны как ценные лекарственные растения [1].

В коллекции ароматических и лекарственных растений ФГБУН «НБС-ННЦ» они представлены 8 видами, 5 из которых являются источниками пищевого и лекарственного сырья: Solanum caripense Dunal, Physalis alkekengi L., Solanum laciniatum Ait., Withania sоmnifera (L.) Dunal., Atropa belladonna L.

Учитывая узкий ассортимент выращиваемых видов овощных растений в России и общемировую тенденцию обеднения их биохимического состава, одновременно с глобализацией производства продукции растениеводства, необходим поиск видов и форм растений, отличающихся высоким содержанием функциональных пищевых ингредиентов (ФПИ) в своем составе, поскольку снижение потребления важных микро- и макроэлементов резко увеличивает риск опасных заболеваний для человека. Кроме того, минорные компоненты в продукции растениеводства (полифенолы, антиоксиданты, индольные соединения, фитостерины и другие вещества разного химического строения и свойств) могут выступать в качестве лекарственных ингредиентов, способствуя поддержанию гомеостаза организма человека.

Методы исследований

Экспериментальный участок расположен на Южном берегу Крыма (ЮБК) с географическими координатами 44˚31' с.ш., 34˚15' в.д., 200 м над уровнем моря. Почва – агрокоричневая среднегумусированная мощная карбонатная легкоглинистая с содержанием гумуса в слое 0-20 см – 2,96%; азота легкогидролизуемого – 6,6 мг/100 г.; фосфора подвижного – 12,8 мг/100 г.; калия обменного – 17,8 мг/100 г., рН (сол.) – 7,5 ед [2]. Природные условия характеризовались сухим субтропическим климатом средиземноморского типа. Средняя годовая температура воздуха составила плюс

12…150С, переход среднесуточной температуры выше 50С происходил в первой–второй декаде марта, а ниже 50С – в первой декаде декабря. Максимальная температура воздуха летом – 36…380С, а абсолютный минимум зимой – 7…100С ниже нуля. Осенне-зимний период характеризовался преобладанием осадков, годовое количество которых составило до 560 мм [3]. Особенности развития, биоморфологические показатели растений изучали по методике интродукционных исследований, разработанной в Никитском ботаническом саду [4].

Антиоксидантную активность (АОА) определяли по методу [5], основанному на окислительно-восстановительной реакции веществ антиоксидантного действия с перманганатом калия и выражали в миллиграмм-эквивалентах галловой кислоты на грамм (мг-экв ГК/г). В качестве экстрагентов использовали дистиллированную воду (экстракция при комнатной температуре в течение 15 мин) и 70%-ный этиловый спирт (экстракция в течение 1 ч при 90оС).

Содержание водорастворимых минералов устанавливали с помощью кондуктометра TDS 3 на водных экстрактах растений.

Содержание фенольных соединений определяли фотометрическим методом с использованием реактива Фолина-Чокальтеу [6]; аскорбиновой кислоты – йодометрически – титрованием [7], каротиноидов – спектрофотометрическим методом [8].

Результаты и обсуждение

С 2016 по 2019 годы в условиях ЮБК (НБС) проводили изучение особенностей роста и развития растений семейства Пасленовые, характеризующихся высоким содержанием биологически активных веществ (накопления микро- и макроэлементов, содержания каротиноидов, аскорбиновой кислоты, пектинов) и функциональных пищевых ингредиентов (FFI), коротким вегетационным периодом и нейтральной реакцией на продолжительность дня.

Новой овощной культурой для РФ является Solanum caripense Dunal. – паслен карипенс (тзимбало) (рис.1).

Рис.1.Solanum caripense Dunal Fig.1.Solanum caripense Dunal

Представляет собой ветвистый, вечнозеленый кустарник. Естественным ареалом произрастания Solanum caripense является высокогорье Южной Америки. В Колумбии, Эквадоре, Боливии, Перу и Чили данный вид выращивается ради маленьких съедобных плодов [9]. В коллекцию НБС-ННЦ был интродуцирован в 2017 году из ЦСБ СО РАН города Новосибирск. В условиях ЮБК культивируется как однолетнее травянистое растение, высотой до 50 см, формирующее за вегетативный период несколько побегов длиной до 30 см. Растение теплолюбиво и солнцелюбиво. С момента посева до плодоношения проходит около 90 дней. Листья небольшие, сложные непарноперистые до 12 см длиной. Цветки – очень мелкие до 0,5 мм, ярко-жёлтые, воронковидные, расположены в пазухах листьев – мужские собраны в узлах по несколько штук, а женские поодиночке. Плоды – небольшие ягоды, собранные в небольшую кисть длиной 2,36±0,18 см, шириной 2,15±0,21 см, в которой формируется до 12 плодов. Средний вес плода составляет 5,74±1,22 г. Плоды мелкие, гладкие, круглые имеют светло-зеленую окраску с более темным рисунком (продольные полоски, неправильной формы темно-фиолетового цвета). По мере созревания плод начинает светлеть. Мякоть светло-зеленая с огуречным запахом. Семена мелкие, многочисленные. В условиях выращивания на ЮБК средняя урожайность составила 109 2 г/ раст., а максимальный – 2740 г/ раст.

По анализу феноритмов культуры были выявлены следующие особенности: посев проводили в первых числах мая; период прорастания семян длительный и составил 21 день; фаза активной вегетации начинается в начале июня; период цветения приходится на июль месяц; в фазу плодоношения культура вступает с середины августа, которая продолжается до заморозков, когда температура воздуха опускается ниже +10º вегетация прекращается. Были подтверждены литературные данные, указывающие на способность перенесения кратковременных заморозков до -2ºС, которая сопровождалась сбрасыванием листьев. В условиях ЮБК дает самосев. Проведены фитохими-ческие исследования зрелых плодов. Содержание аскорбиновой составило 11,3 мг/100 г; каротиноидов – 1,09 мг/100 г (2019 год) и 2,59 мг/100 г (2020 год);

содержание сухого вещества – 11,95% (2019 год) и 1,05% (2020 год).

Physalis alkekengi L. – физалис аптечный, родиной которого является Центральная Америка (Мексика и Гватемала), Юго-Восточная Азия, Африка (рис.2).

Плоды сладкие с земляничным запахом. По содержанию сухого вещества, сахаров и лимонной кислоты превосходят баклажан и перец. Желирующая способность пектина, содержание которого достигает 10% от сухой массы, в два раза больше, чем у яблок. Используют плоды в свежем и сушеном виде, варят варенье и повидло. Свежие ягоды богаты витамином С, настой из сушеных листьев имеют лекарственное значение как мочегонное, желчегонное, противовоспалительное, ранозаживляющее и болеутоляющее средство. Наружно сок используют при лечении лишая. На Южном берегу Крыма культивируется как многолетнее травянистое растение. Стебель сильноветвистый, полустоячий или стелющийся высотой 5090 см. Цветки пазушные, одиночные, колокольчатые. Чашечка пятизубчатая, сильно разрастается и охватывает плод. Венчик желтоватый, с коричневыми пятнами у основания. Растение теневыносливое, хорошо растет на любых почвах, но требовательное к влаге.Фаза бутонизации наступает во второй половине (15-20) мая. Массовое цветение в условиях ЮБК продолжается с первой декады июня (5-10) и до конца августа. Плоды созревают с начала сентября до конца октября. Размножается семенами и вегетативно (делением корневища). Зрелые плоды – это ярко оранжевая ягода, видом напоминающая вишню. Урожайность надземной массы 0,7-1,2 кг/м2.

Solanum laciniatum Ait , Withania sоmnifera (L.) Dunal., Atropa belladonna L. в коллекции НБС изучаются как перспективные виды лекарственного сырья.

Solanum laciniatum (семейство Solanaceae ) – паслен дольчатый произрастает в Австралии и Новой Зеландии (рис.3). Является ценным источником стероидных гликоалкалоидов и флавоноидов [10]. В НБС интродуцирован из Швейцарии в 2012 году. В условиях ЮБК – многолетний кустарник, нуждается в укрытии (присыпание опилками, высотой до 2 см) на период январь-февраль. Может культивироваться и

Рис.2.PhysalisalkekengiL.

Fig.2.PhysalisalkekengiL.

Рис.3.Solanum laciniatum Ait.

Fig.3.Solanum laciniatum Ait.

как однолетняя культура, с ежегодным посевом семян в открытый грунт. За вегетационный период формирует надземную массу высотой до 133 см, проходит полный цикл развития, цветет с июня до поздней осени, формирует жизнеспособные семена; плоды созревают с середины сентября до конца ноября. Плод – оранжевая ягода, продолговатоовальной формы длиной 2,2-2,7 см, шириной 1,6-2,1 см. Среднее количество семян в одном плоде 129 шт. Масса 1000 шт. равна 0,91 г.

Трудоемкость семенного размножения S olanum laciniatum определяет актуальность изучения возможности вегетативного размножения данной культуры. Опыт по зеленому черенкованию показал, что для черенков, заготовленных в середине марта, характерна высокая интенсивность процесса корнеобра-зования: уже на 5-й день у 66,7% сформировались корешки, а через 10 дней – у 97-99% (аналогичное черенкование в апреле – корешки сформировали всего лишь 15%). Укореняемость в открытом грунте составила 9 5% . Сравнение развития семенных и вегетативных растений показало, что вегетативные растения быстрее проходят фенофазы развития (на 14-15 дней) и соответственно вызревание семян наступает уже в середине августа, в сравнение с первой декадой сентября у семенных растений.

Установлено, что вегетативный способ размножения паслена дольчатого обеспечивает однородность

Рис.4.Withaniasomnifera (L.) Dunal.

Fig.4.Withaniasomnifera (L.) Dunal.

вода                 70% спирт                 вода                 70% спирт

Листья                                         Корни

• ■ АОА (мг-экв. галловой кислоты/г с.м.) ■ ПФ, мг-экв галловой кислоты/г с.м.

Фла воноиды (мг-экв кверцетина/г с.м.)

Рис.5.Содержание и активность антиоксидантов в листьях и корнях Withaniasomnifera (L.)Dunal.

получаемого лекарственного сырья, а также возможность сокращения сроков вегетации на 25-30 дней. Листья являются основным лекарственным сырьем. Облиственность растений к фазе плодоношения составила 48,3%. Урожайность надземной массы составила 1,2 кг/куст.

Биохимические исследования сырья паслена дольчатого установили, что в нем содержится 3265,05 мг/дм3 фенольных веществ, 0,025% флавоноидов, 9,46 мг/100 г аскорбиновой кислоты и 0,169 мг/100 г каротиноидов [11].

Одной из наиболее перспективных лекарственных культур является Withania somnifera (L.) Dunal. – витания снотворная (синонимы зимняя вишня, индийский женьшень или физалис солнечнолистный) (рис.4), играющей важную роль в народной медицине Юго

Восточной Азии, например, в системах медицины Унани и Аюрведы [10].

Растения Withania somnifera уже более 3000 лет применяют в народной медицине при лечении физиологических заболеваний, а также для поддержания молодости, выносливости, силы и здоровья человека [9]. Это обусловлено тем, что во всех частях растения (листьях, коре, плодах, семенах, и в большей степени в корне) синтезируются такие вещества как сапонины, гликозиды, стероидные лактоны, олигосахариды, витанолид, а также свободный 6 витаферин А (агликон), обладающий цитотоксическим (противоопухолевыми) действием. Это многолетнее травянистое растение высотой до 1,1-1,3 м. В открытом грунте в условиях Южного берега Крыма рекомендуется для выращивания как однолетняя культура, хотя в отдель-

Рис.6.AtropabelladonnaL.

Fig.6.AtropabelladonnaL.

ные годы (2020-2021 годы) дает самосев и не вымерзает. Высаживать в грунт рассаду необходимо в конце мая – начале июня, когда нет угрозы весенних заморозков.При выращивании в теплице как многолетней культуры, посев семян производится в первой декаде апреля, всходы появляются в начале мая, фаза массового цветения наступает в середине сентября, созревание семян происходит в конце ноября. Урожай надземной массы в первый год вегетации составляет 6 кг/м². Во второй и последующие годы фаза массового цветения наступает в середине августа, семена созревают в конце сентября. Лекарственным сырьем являются листья и корни.

В ФГБУН «НБС-ННЦ» совместно с ФГБНУ ФНЦО проведены исследования по содержанию и активности антиоксидантов, концентрации макро- и микроэлементов в корнях и листьях Withania somnifera (L.) Dunal, о чем подробно было изложено ранее [12]. Листья Withania somnifera показали более высокое содержание полифенолов, флавоноидов и общей антиоксидантной активности по сравнению с корнями (рис.5).

Withania somnifera в листьях интенсивно накапливает Ca, K, Mg, P, B, I, Li, Mn, Mo, Si и Zn, в корнях - V, Cr, Fe и Al [12].

Наибольшая разница в концентрации обнаружена для Li, содержание которого в листьях было в 10 раз выше, чем в корнях. Среди других культивируемых трав (14 видов, принадлежащих к Artemisia и Myrtus), Withania somnifera показала самые высокие уровни Li, что позволяет предположить, что этот вид является хорошим источником данного элемента для человека. Кроме того, листья W. somnifera содержат высокий уровень йода [12].

Atropa belladonna L. – красавка белладонна является официнальным лекарственным растением (рис.6). Содержит алкалоиды. Лекарственным сырьем являются все органы растения. Экстракты и настойки применяют в качестве спазмолитического, болеутоляющего средства [9, 10]. Теплолюбивое многолетнее травянистое растение. Весеннее отрастание наблюдается во второй половине марта (20 числа). В фазу бутонизации вступает в начале мая (3-7 числа). Цветение продолжается с середины мая до конца октября. Высота растений достигает до 145 см. Размножается семенами. Семена созревают с конца июля (21-25 числа) до середины ноября. Регулярное плодоношение позволяет рассматривать данный вид как перспективное многолетнее лекарственное растение для ЮБК.

Таким образом нам удалось определить группу перспективных хозяйственно полезных пищевых и лекарственных растений. Их всесторонне изучение в условиях культуры Южного берега Крыма позволит расширить и восполнить ассортимент новых культур для производства.

Об авторах:

Лидия Алексеевна Логвиненко – н.с.

Екатерина Николаевна Кравченко – м.н.с.

Aboutthe authors:

Lidiya A.Logvinenko – Scientific Researcher

Ekaterina N.Kravchenko – Junior Research

Oksana M.Shevchuk – Doc. Sci. (Biology), Head of the Laboratory,

Nadezhda A.Golubkina – Doc. Sci. (Agriculture),

Tatyana S.Naumenko – Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher