Аллелопатическая чувствительность семян растений к водному экстракту Artemisia absinthium L
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Обзор литературы 6
1.1 Явление аллелопатии в жизни растений 6
1.2 Аллелохимикалии 8
1.3 Влияние аллелохимикалий на правильность прохождения митотического
деления у растений 12
1.4 Мировой опыт использования аллелопатического потенциала растений...16
1.5 Характеристика объекта исследования - Artemisia absinthium 21
1.5.1 Систематическое положение, ареал распространения 21
1.5.2 Ботаническое описание Artemsia absnthium 22
1.5.3 Химический состав Artemisia absinthium 25
1.5.4 Изученность аллелопатического потенциала Artemsia absnthium 26
2 Материалы и методы 28
3 Результаты исследований 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 44
1 Обзор литературы 6
1.1 Явление аллелопатии в жизни растений 6
1.2 Аллелохимикалии 8
1.3 Влияние аллелохимикалий на правильность прохождения митотического
деления у растений 12
1.4 Мировой опыт использования аллелопатического потенциала растений...16
1.5 Характеристика объекта исследования - Artemisia absinthium 21
1.5.1 Систематическое положение, ареал распространения 21
1.5.2 Ботаническое описание Artemsia absnthium 22
1.5.3 Химический состав Artemisia absinthium 25
1.5.4 Изученность аллелопатического потенциала Artemsia absnthium 26
2 Материалы и методы 28
3 Результаты исследований 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 44
Проблема нежелательной растительности, включающей сорные и инвазивные виды, является неотъемлемой частью антропогенных экосистем. Ее решение требует постоянного и активного контроля, поскольку семена многих сорных растений сохраняют жизнеспособность в почве в течение длительного времени, создавая серьёзную угрозу будущим урожаям. Потери урожая из-за засоренности полей, хотя и колеблются в среднем около 10%, представляют собой существенную проблему, способную достигать 50% в зависимости от множества факторов. Эти факторы включают в себя особенности выращиваемой культуры, применение удобрений, погодные условия, а также особенности самого сорного растения.
Традиционные методы борьбы, опирающиеся на интенсивное использование химических гербицидов, хотя и эффективны в краткосрочной перспективе, несут в себе риски, например, загрязнение почвы и воды остатками гербицидов. Накопление химических веществ в самих сельскохозяйственных культурах, а следовательно, и в пищевых продуктах, представляет угрозу здоровью человека и окружающей среды. Кроме того, длительное
использование химических гербицидов может привести к развитию устойчивости у сорных растений, делая борьбу с ними ещё более сложной и дорогостоящей. Это вынуждает искать альтернативные, более безопасные методы.
Один из таких перспективных подходов - использование принципов аллелопатии. Аллелопатия - это природное явление, известное и используемое человеком с древних времён, представляющее собой взаимодействие растений посредством выделения биологически активных веществ [1].
Аллелохимические вещества могут стимулировать или ингибировать прорастание семян и рост растений. Они являются подходящей заменой синтетическим гербицидам, поскольку аллелохимикалии имеют низкое содержание фитотоксичных остатков в воде и почве и оказывают более низкую химическую нагрузку, чем при использовании синтетических препаратов [1].
Исследования в области аллелопатии направлены на идентификацию растений с выраженными аллелопатическими свойствами и изучение механизмов действия выделяемых ими веществ. Это позволяет разработать эффективные и экологически чистые стратегии борьбы с сорняками, снизить зависимость от химических гербицидов и улучшить экологическую обстановку в антропогенных экосистемах. Более того, изучение аллелопатии может открыть новые возможности для разработки биологических гербицидов, которые будут действовать избирательно, воздействуя только на нежелательные растения, и не причинять вреда полезным культурам.
На сегодняшний день существуют успешные примеры использования аллелопатического потенциала растений в качестве коммерческих гербицидов, например, гвоздичное масло является основным компонентом гербицида Burnout II [2]. Активным соединением гербицида Цинметилина является 1,4-цинеол, который представляет собой замещенный 2-бензиловым эфиром аналог эвкалиптола, а эвкалиптол был идентифицирован как общий компонент эфирного масла ряда видов растений [3].
Таким образом, разработка и внедрение биорациональных средств защиты растений является перспективным направлением. Биогербициды способны оказать содействие в борьбе с сорняками и, по сравнению с химическими гербицидами, свести к минимуму негативное влияние на экологию и здоровье людей. Научные коллективы занимаются исследованием лекарственных растений, обладающих большим биогербицидным потенциалом, но изучены не все аспекты.
Целью исследования является выявление аллелопатического эффекта водного экстракта Artemisia absnthium L. на корневую систему проростков представителей семейств Fabaceae и Asteraceae, с оценкой его влияния на активность митотических делений на примере Lupinuspolyphyllus L.
Задачи:
1. Установить аллелопатический эффект водного экстракта Artemisia absnthium на проростки Hedysarum alpinum L., Baptisia tinctoria L., Trifolium pratense L., Lupinuspolyphyllus и Taraxacum officinale L.
2. Оценить аллелопатический эффект путём определения митотического индекса на примере Lupinus polyphyllus.
3. Отобрать оптимальные концентрации водного экстракта Artemisia absnthium с максимальным токсическим эффектом на удлинение корней проростков тест-объектов семейств Fabaceae и Asteraceae
Исследование проведено на базе кафедры сельскохозяйственной биологии Томского государственного университета и лаборатории интродукции лекарственных растений Сибирского ботанического сада Томского
государственного университета под руководством к.б.н. Н. С. Зиннер.
Выпускная квалификационная работа изложена на 50 страницах. Она состоит из оглавления, введения, трех основных разделов и заключения. Список использованных источников насчитывает 58 наименований. В работе используются 8 таблиц и 14 рисунков.
Традиционные методы борьбы, опирающиеся на интенсивное использование химических гербицидов, хотя и эффективны в краткосрочной перспективе, несут в себе риски, например, загрязнение почвы и воды остатками гербицидов. Накопление химических веществ в самих сельскохозяйственных культурах, а следовательно, и в пищевых продуктах, представляет угрозу здоровью человека и окружающей среды. Кроме того, длительное
использование химических гербицидов может привести к развитию устойчивости у сорных растений, делая борьбу с ними ещё более сложной и дорогостоящей. Это вынуждает искать альтернативные, более безопасные методы.
Один из таких перспективных подходов - использование принципов аллелопатии. Аллелопатия - это природное явление, известное и используемое человеком с древних времён, представляющее собой взаимодействие растений посредством выделения биологически активных веществ [1].
Аллелохимические вещества могут стимулировать или ингибировать прорастание семян и рост растений. Они являются подходящей заменой синтетическим гербицидам, поскольку аллелохимикалии имеют низкое содержание фитотоксичных остатков в воде и почве и оказывают более низкую химическую нагрузку, чем при использовании синтетических препаратов [1].
Исследования в области аллелопатии направлены на идентификацию растений с выраженными аллелопатическими свойствами и изучение механизмов действия выделяемых ими веществ. Это позволяет разработать эффективные и экологически чистые стратегии борьбы с сорняками, снизить зависимость от химических гербицидов и улучшить экологическую обстановку в антропогенных экосистемах. Более того, изучение аллелопатии может открыть новые возможности для разработки биологических гербицидов, которые будут действовать избирательно, воздействуя только на нежелательные растения, и не причинять вреда полезным культурам.
На сегодняшний день существуют успешные примеры использования аллелопатического потенциала растений в качестве коммерческих гербицидов, например, гвоздичное масло является основным компонентом гербицида Burnout II [2]. Активным соединением гербицида Цинметилина является 1,4-цинеол, который представляет собой замещенный 2-бензиловым эфиром аналог эвкалиптола, а эвкалиптол был идентифицирован как общий компонент эфирного масла ряда видов растений [3].
Таким образом, разработка и внедрение биорациональных средств защиты растений является перспективным направлением. Биогербициды способны оказать содействие в борьбе с сорняками и, по сравнению с химическими гербицидами, свести к минимуму негативное влияние на экологию и здоровье людей. Научные коллективы занимаются исследованием лекарственных растений, обладающих большим биогербицидным потенциалом, но изучены не все аспекты.
Целью исследования является выявление аллелопатического эффекта водного экстракта Artemisia absnthium L. на корневую систему проростков представителей семейств Fabaceae и Asteraceae, с оценкой его влияния на активность митотических делений на примере Lupinuspolyphyllus L.
Задачи:
1. Установить аллелопатический эффект водного экстракта Artemisia absnthium на проростки Hedysarum alpinum L., Baptisia tinctoria L., Trifolium pratense L., Lupinuspolyphyllus и Taraxacum officinale L.
2. Оценить аллелопатический эффект путём определения митотического индекса на примере Lupinus polyphyllus.
3. Отобрать оптимальные концентрации водного экстракта Artemisia absnthium с максимальным токсическим эффектом на удлинение корней проростков тест-объектов семейств Fabaceae и Asteraceae
Исследование проведено на базе кафедры сельскохозяйственной биологии Томского государственного университета и лаборатории интродукции лекарственных растений Сибирского ботанического сада Томского
государственного университета под руководством к.б.н. Н. С. Зиннер.
Выпускная квалификационная работа изложена на 50 страницах. Она состоит из оглавления, введения, трех основных разделов и заключения. Список использованных источников насчитывает 58 наименований. В работе используются 8 таблиц и 14 рисунков.
Ранее уже были проведены исследования влияния Artemisia absinthium на другие растения. Например, эфирное масло Artemisia absinthium полностью ингибирует прорастание семян горчицы полевой (Sinapis arvensis) — вид однолетних травянистых растений рода горчица семейства крестоцветных [45].
Было обнаружено, что 20 % водного экстракта Artemisia absinthium
обладает сильным ингибирующим действием на сорняк Bidens pilosa L. (череда волосистая) - опасный карантинный сорняк, отсутствующий на территории Российской Федерации [46]. Artemisia absinthium является мощным источником вторичных метаболитов, некоторые из которых обладают
потенциальной аллелопатической активностью. Экстракты листьев Artemisia absinthium замедляли прорастание и развитие проростков (длину корней и побегов), влияли на содержание пигментов (хлорофиллов, каротиноидов), стимулировали активность антиоксидантных ферментов и повышали уровень малонового диальдегида, образующегося в растениях Parthenium
hysterophorus (Партениум позднеплодный). В результате исследования были предоставлены доказательства того, что экстракты Artemisia absinthium могут быть эффективно использованы в качестве растительного гербицида против Parthenium hysterophorus [47].
Также при выявлении основного фитотоксичного вещества было обнаружено, что линалоол, который содержится в Artemisia absinthium, полностью ингибирует прорастание семян Cassia occidentalis, когда концентрация достигает 110 мкМ [40].
В ходе изучения литературных данных нами были выявлены предпосылки изучения аллелопатического эффекта Artemisia absinthium, оказываемого на растения семейства Бобовые.
Было обнаружено, что 20 % водного экстракта Artemisia absinthium
обладает сильным ингибирующим действием на сорняк Bidens pilosa L. (череда волосистая) - опасный карантинный сорняк, отсутствующий на территории Российской Федерации [46]. Artemisia absinthium является мощным источником вторичных метаболитов, некоторые из которых обладают
потенциальной аллелопатической активностью. Экстракты листьев Artemisia absinthium замедляли прорастание и развитие проростков (длину корней и побегов), влияли на содержание пигментов (хлорофиллов, каротиноидов), стимулировали активность антиоксидантных ферментов и повышали уровень малонового диальдегида, образующегося в растениях Parthenium
hysterophorus (Партениум позднеплодный). В результате исследования были предоставлены доказательства того, что экстракты Artemisia absinthium могут быть эффективно использованы в качестве растительного гербицида против Parthenium hysterophorus [47].
Также при выявлении основного фитотоксичного вещества было обнаружено, что линалоол, который содержится в Artemisia absinthium, полностью ингибирует прорастание семян Cassia occidentalis, когда концентрация достигает 110 мкМ [40].
В ходе изучения литературных данных нами были выявлены предпосылки изучения аллелопатического эффекта Artemisia absinthium, оказываемого на растения семейства Бобовые.