Перспективы некорневой обработки раствором глицина для повышения продуктивности укропа огородного

Forcitations: Pochuev P.V., Malankina E.L., Kozlovskaya L.N. Prospects of foliar treatments with glycine solution to increase the productivity of dill. Vegetable crops of Russia. 2021;(5):64-68. (In Russ.)

Relevance. Dill is a popular food and medicinal crop ( Anethum graveolens L.) of the Celery family ( Apiaceae ). Seeds ofdill are included in the 14^th edition of the State Pharmacopoeia ofthe Russian Federation.However, thiscropis characterized byarelatively low yield, which reduces the efficiencyof its production.The use of environmentally friendly growth-regulating compounds can significantly increase the yield and improve its quality. As a growth-regulating,foliar treatment with a solution ofthe amino acid glycine was tested. The amino acid glycine is environmentally friendly and does not pose a danger to humans and animals. The aim ofthe work was to increase the productivity of garden dill using foliar treatments with glycine amino acid.

Materials and methods. Dill varieties Gribovsky and Symphony were chosen as objects to study the effect of the foliar treatments with glycine.Sowing of seeds was carried out at an early date, which for the conditions of the Lipetsk region corresponds to the first decade ofApril, with a SZT-3.6 seeder with 15 cm row spacing.The seedingrate was 15 kg/ha,theseedingdepthwas 1-2cm. were Treatmentwithglycine solution wasachievedinplantsrosettephase. Theconcentrationofglycinewas25,50and100mg/l. Thecon-trolplantsweresprayedwithdistilledwater. Thecropwascutduringtheperiodofbrown seedson thecen-tral umbrella. The content of essential oil was determined by the 14th edition of the State Pharmacopoeia of the Russian Federation (method 1). The contentof the main components was determined by gas chromatography.

Results. As a result of theresearch, a positive effect offoliar treatments with glycine on both yield and the content of essential oilin the raw material ofdillvarieties Gribovsky and Symphony was revealed.As a result oftreatments,regardless ofconcentration, the seedsyield andthe yieldof essential oilper unitarea increased. The increase in the mass of 1000 pieces of fruits was not unambiguous. Based on the results obtained, theeffectiveconcentration ofaminoacidglycineisdeterminednotonlyby thecharacteristicsof thevariety, butalso byweatherconditions,when, dependingonthe conditionsduringthe processingperiod andprior toharvesting,differentaspectsofthe drug's actionappear.Accordingto theresultsof observations for 2 years and an assessment by the sum of the indicators,the optimal concentration of glycine in mostcases was 100 mg / l, at the same time,for the Symphony variety for two years,two-foliar treat-mentwith low concentrations ofglycine (10 mg /l rosette + 10 mg /l budding).

Ведение

Укроп пахучий, или укроп огородный (Anethum graveolens L.) является востребованной пряно-вкусовой и лекарственной культурой. В овощеводстве в большей степени используется свежая и сушенная зелень, в меньших объёмах– плоды. В медицине исполь- зуют плоды укропа, которые входят в Государственную Фармакопею РФ [1]. Плоды укропа пахучего содержат эфирное масло, в среднем 2-4%, но встречаются сведения и о более высоком его содержании – 8% [2]. Основными компонентами эфирного масла плодов являются карвон (около 60%), лимонен, α- и β-фелланд-рен, терпинен, апиол и др. Они содержат также жирное масло – до 15-20% и протеины – до 20% [3]. В настоящее время условно выделяют две основных формы укропа: Anethum graveolens var. hortorum Alef., с преобладающим в эфирном масле карвоном, к которой относятся большинство сортов, и полевой укроп Anethum graveolens var. graveolens, который не имеет хозяйствен- ного значения.

Использование рострегулирующих соединений на лекарственных культурах является перспективным направлением в лекарственном растениеводстве. В настоящее время имеется достаточно много публикаций относительно применения фитогормонов различной направленности действия для повышения содержания вторичных метаболитов [4-8]. В последние годы в научных публикациях отмечается тенденция перехода исследователей от синтетических фитогормонов к применению белее мягких и экологически безопасных регуляторов роста, в частности гидроксикоричных кислот, брассиностероидов и некоторых других [9-13]. Вместе с тем относительно мало работ по применению регуляторов роста на лекарственных культурах семейства Сельдерейные (Apiaceae), в частности имеются публикации по их применению на Амми большой (Ammi majus L.), на кориандре, а также иммунофитоцита, гумата натрия и Эпин-экстра на укропе огородном [14-17].

Работ по изучению воздействия пептидных препаратов и аминокислот на продуктивность лекарственных растений и содержание в них фармакологически значимых соединений, нами обнаружено мало, и касались они в основном урожайности и антиоксидантной активности сырья, хотя в биотехнологических работах есть упоминание глицина или пептидных препаратов как соединений, повышающих адаптивный потенциал эксплантов при переносе их в нестерильные условия или при проточном выращивании зелени укропа [18].

Целью работы явилось повышение продуктивности укропа огородного с помощью некорневых обработок аминокислотой глицин.

Материалы и методыОбъекты исследования.

В качестве объектов для изучения действия препарата были выбраны сорта, которые относятся к разным группам: сорт Грибовский выращивают преимущественно для получения плодов, а сорт Симфония – на зелень.

Сорт укропа огородного Грибовский включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в 1974 году и рекомендован во всех регионах. Оригинаторами сорта являются: ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства»,

Ставропольское ЗАО «Сортсемовощ», ООО «Агрофирма Поиск».

Сорт укропа огородного Симфония включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в 2004 году, рекомендован для выращивания во всех регионах. Оригинаторами сорта являются: ЗАО Научно-Производственная фирма «Российские семена», ООО «Интерсемя».

Семена для опытов приобретены в интернет-магазине «Семена Гут».

Глицин приобретали в аптеке в виде таблеток по 100 мг (Биотики МНПК, РФ).

Характеристика почв опытного участка. Опыт был заложен в Липецкой области, Данковском районе, село Баловнево (географические координаты 53.215521, 39.035931). Почвы опытного участка – чернозем выщелоченный, среднегумусовый тяжелосуглинистый, с содержанием гумуса 5,0%. Обеспеченность почв подвижным фосфором 6,80 мг/100 г, калием – от 6,26 мг/100 г, азотом – 13,35 мг/кг. Значение рН почвы – 5,1. Подготовка почвы и основные агротехнические операции соответствовали зональным особенностям и требованиям культуры, включали прополки, рыхления. Внесение удобрений на протяжении опытов не предусматривалось.

Погодные условия существенно отличались. 2018 год характеризовался тёплой весной и повышенной влажностью в период созревания урожая, 2019 год характеризовался более поздним наступлением весны и соответственно более поздними сроками сева. В период созревания урожая наблюдалась температура 32…34оС при практически полном отсутствии осадков.

Закладка полевых опытов. Посев семян проводили в ранневесенние сроки (12 апреля в 2019 году и 5 апреля в 2020 году). Посев осуществляли сеялкой СЗТ-3,6 с междурядьями 15 см. Норма высева составляла 15 кг/га, глубина заделки – 1-2 см. Уход за растениями включал довсходовое применение гербицида для защиты от сорняков Гезагард (Syngenta AG, Switzerland) в дозе 4 л/га сразу после посева. Обработку растений проводили растворами глицина в фазе розетки и в фазе бутонизации в концентрациях 10, 50 и 100 мг/л. Таблетку препарата растворяли влитре воды идалее доводили концентрацию до необходимой в опыте. Уборку сырья проводили в соответствии с требованиями культуры, то есть при побурении центрального зонтика, что позволяло избежать осыпания плодов. Размер учётной делянки 4 м2, повторность опыта 4-х кратная. После уборки высушивали образцы. Сушку проводили в хорошо проветриваемом помещении при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния и обмолачивали ворох, отделяя грубые стебли и далее просеивая ворох через сита диаметром 0,5, 1, 2, 3 и 5 мм.

Комплексная сравнительная оценка изучаемых образцов. Взвешивали отдельно урожай с каждой делянки. Подсчёт массы тысячи семян проводили в 6-кратной повторности. Для определения эфирного масла использовали метод гидродистилляции, способ 1 Государственной Фармакопеи XIV издание [1].

Компонентный состав эфирного масла образцов определяли методом ГХ/МС. Образцы эфирного масла растворяли в гексане в соотношении 1:300 и исследовали методом газовой хроматографии на хроматографе «Shimadzu GC-2010» с масс-спектрометри- ческим детектором «GCMS-QP 2010», идентификацию пиков проводили при помощи базы данных NIST 11. В качестве газа-носителя использовали гелий («ос.ч.»), расход по колонке 1,2 мл/мин, деление потока 1:20, объем вводимой пробы 0,5 мкл. Колонка – капиллярная неполярная «Optima-1» («Macherei-Nagel DBR»), длина 25 м, внутренний диаметр 0,25 мм. Градиент температуры 60 °С/мин, далее 5°С/мин до 200°С, затем 25°С/мин до 275 °С, изотерма 1 мин. Диапазон регистрации детектора 33–400 m/z.

Статистическую обработку результатов проводили с применением пакета Microsoft Excel.

Результаты и их обсуждение

Урожайность укропа в зависимости от зоны выращивания, погодных условий, уровня агротехники и сорта колеблется в широких пределах. В наших исследованиях урожайность зависела от условий года, сорта и концентрации глицина, используемого при обработке.

В целом урожайность была довольно высокой. При среднейурожайности,указываемой влитературе 6-8 ц/га (до 12 ц/га) [16, 19], в наших опытах урожайность сорта Грибовский в пересчёте на гектар составила 11,5-15 ц/га (за исключением варианта с максимальной концентрацией препарата 100 мг/л). Как и следовало ожидать, у сорта Симфония урожайность плодов была несколько ниже и составила 8-10 ц/га. Это объясняется тем, что данный сорт предназначен в большей степени для выращивания на зелень.

Рис.1. Урожайность укропа посевного в зависимости от варианта обработки (2019-2020)

Fig.1. Yield ofdillseeds,depending on the glycineconcentration and variety (2019-2020)

У сортов реакция на условия года была неодинаковой. В 2019 году несмотря на раннюю весну и более ранние сроки сева, период формирования зонтика и созревания семян характеризовался умеренными температурами и значительным количеством осадков, что сильно затянуло период созревания и позволило провести уборку только в первой декаде сентября у сорта Грибовский и в середине сентября у сорта Симфония. При этом у сорта Симфония была отсечена значительная доля зонтиков, не успевших сформировать полноценные семена. В 2020 году весна была достаточно прохладной и соответственно срок посева отодвинулся почти на 3 недели, а задоста-точно влажные май - июнь сформировать мощную розетку. Созревание плодов проходило дружно и к уборке сорта Грибовский приступили 15 августа, а сорта

Симфония – 28 августа. Зонтики характеризовались полностью созревшими плодами. Вместе с тем, следует отметить, что растения, обработанные раствором глицина, были менее склонны к осыпанию плодов, что было важно в жаркий 2020 год для сорта Грибовский. В результате урожайность более скороспелого сорта Грибовский практически не отличалась от контроля и составила 117 и 111 г/м2 соответственно. У сорта Симфония различия были 91 и 100 г/м2 соответственно. При анализе концентрации и схемы применения препарата видно, что у сорта Грибовский более эффективна была либо минимальная концентрация (10 мг/л) либо двукратная обработка минимальной концентрацией (2019 год). У сорта Симфония эффективность увеличивалась по мере роста концентрации и достигала максимума при концентрации глицина 50-100 мг/л.

Масса 1000 семян у сорта Грибовский была выше в 2020 году во всех вариантах, а у сорта Симфония этот показатель не изменялся. При анализе массы 1000 семян положительное влияние глицина выявлено у сорта Грибовский при концентрации 10 мг/л, а у сорта Симфония при концентрациях 50-100 мг/л (рис.2).

Сорт, год наблюдений

Рис. 2 Масса 1000 штук семян укропа посевного в зависимости от варианта обработки глицином (2019-2020)

Fig. 2 Weight of1000 piecesofdillseed, depending on the processing option (2019-2020)

Повышение урожая в сочетании с повышением массы 1000 семян под действием глицина объясняется тем, что эта аминокислота влияет на баланс и транспорт ауксинов в растении, которые в свою очередь участвуют в образовании плодов [20]. Кроме того, глицин участвует в процессе открытия и закрытия устьиц, что является важным фактором повышения устойчивости растений и эффективности расхода влаги в период повышенных температур и засухи, которые наблюдались в июле-августе 2020 года.

В соответствии требованиями ФС.2.5.0043.15 плоды укропа огородного в неизмельченном виде должны содержать не менее 2% эфирного масла [1]. Как видно из рисунка 3, показатели содержания эфирного масла во всех вариантах превышало необходимые по регламенту и контрольные значения, которые составляли от 4% – у сорта Симфония до 5% – у сорта Грибовский.

В эфирном масле было обнаружено в зависимости от сорта 12-14 компонентов. Основную часть в эфирном масле составляли лимонен и карвон. Ниже в таблице 1 представлено содержание основных компонентов эфирного масла в зависимости от сорта и варианта.

Рис.3. Содержание эфирного масла в плодах укропа после обработки глицином (2019-2020)

Fig. 3. Contentofessentialoil in dillfruitsafterglycine treatment(2019-2020)

Рис. 5. Взаимосвязь содержания карвона и эфирного масла в сырье

Fig. 5. Relationship between carvone and essentialoilcontentin raw materialsofdill

Таблица 1. Содержание основных компонентов в эфирном масле плодов укропа огородного сортов Грибовский и Симфония в зависимости от концентрации глицина

Table 1. The content of the main components in the dill fruits essential oil depending on the glycine concentration

Компоненты	*RI	Содержание основных компонентов в эфирном масле плодов укропа, %
		сорт Грибовский, контроль	сорт Грибовский, гли-цин,100 мг/л	сорт Симфония, контроль	сорт Симфония, глицин, 100 мг/л
Лимонен	1014	30,37	33,87	45,23	43,74
trans-дигидрокарвон	1177	1,55	1,6	2	1,01
Карвон	1217	66,79	63,46	51,92	54,26
Сумма		98,71	98,93	99,15	99,01
Содержание ЭМ, %		4,64	5,64	5,92	7,57

*RI – индекс удерживания (Ковача) компонента на неподвижной жидкой фазе.

Как видно из таблицы 1, три основных компонента составляют около 99% эфирного масла, а карвон составляя от 51,92% у сорта Симфония до 66,79% у сорта Грибовский.

Отмечена тенденция к обратной зависимости между содержанием карвона и общим содержанием эфирного масла в плодах (рис.5). Эту тенденцию можно объяснить тем, что под действием глицина активизировались процессы биосинтеза эфирного масла и промежуточный про- дукт – лимонен не успевал с той же скоростью преобразовываться в конечный продукт биосинтеза– карвон. Вместе стем,учитывая, что мы определяли содержание эфирного масла в сухом сырье и высокое содержание лимонена при этом сохранялось, можно предположить, что при сушке сырья не происходит дальнейшей трансформации компонентов. Однако, учитывая наличие всего 4-х значений при построении графика, данное предположение нуждается в более детальных исследованиях.

Рис. 4. Взаимосвязь содержания карвона и лимонена в эфирном масле укропа Fig.4. Relationship between carvone and limonenecontentin dillessentialoil

Заключение

В результате исследований выявлено положительное влияние внекорневых обработок глицином как на урожайность, так и на содержание эфирного масла в сырье укропа сортов Грибовский и Симфония. Увеличение массы 1000 семян было не однозначным. Исходя из полученных результатов, эффективная концентрация препарата определяется не только особенностями сорта, но и погодными условиями, когда в зависимости от условий в период обработки и предшествующий уборке проявляются разные аспекты действия препарата. По результатам наблюдений в течение 2-х лет и оценке по сумме показателей оптимальная концентрация в большинстве случаев составила 100 мг/л, вместе с тем для сорта Симфония в течение двух лет была эффективна двукратная обработка низкими концентрациями глицина (10 мг/л розетка + 10 мг/л бутонизация).

Об авторах:

Petr V. Pochuev–Doctorant PhD, Department of Vegetable growing, Russian State Agricultural University –

Elena L. Malankina – Dr. Sci. (Agriculture), Prof.,

Department of Vegetable growing, Russian State Agricultural University –

Lamara N. Kozlovskaya – Cand. Sci. (Biology), Assoc. Prof.,

Department of Botany, Selection and Seed Farming of Garden Plants, Russian State Agrarian University –