Інтродукція видів роду Echinacea Moench на південний схід України - Автореферат

На південному сході України види роду Echinacea не культивуються в достатньому обсязі через те, що такі питання як біологія, агротехніка, способи розмноження та хімічний склад їх у даних умовах вивчені недостатньо. У звязку із цим інтродукція та всебічне вивчення у регіоні видів роду Echinacea мають як наукове, так і практичне значення. Необхідно продовжувати розпочаті інтродукційні дослідження, більше уваги приділяти хімічному складу рослин, які вирощують на південному сході України, а також на можливості їхнього використання в якості кормових. · вивчити онтогенез і морфологічні особливості видів роду Echinacea при інтродукції на південний схід України; · виявити біоекологічні особливості видів роду Echinacea при інтродукції на південний схід України (ритм розвитку, особливості цвітіння й плодоношення, посухостійкість);Vc Gregor виділяє 9 видів: Echinacea angustifolia DC., Echinacea atrorubens Nutt., Echinacea laevigata (Boynton & Beadle) Blake, Echinacea pallida (Nutt.) Nutt., Echinacea paradoxa (Norton) Britton, Echinacea purpurea (L.) Moench, Echinacea simulata MCGREGOR, Echinacea sanguinea Nutt., Echinacea tennesseensis (Beadle) Small. Кількість бічних корінців у рослин E. angustifolia і E. pallida досягає 4 - 6 шт. на одну рослину. Рослини трьох видів роду Echinacea на даному етапі розвитку характеризуються наявністю вкороченого пагона, що утворює розетку з 4 - 8 листків. На другому році життя всі рослини E. purpurea, E. pallida та 40 - 52% рослин E. angustifolia вступають у генеративний період розвитку. За період досліджень було вивчено морфологічні ознаки окремих органів трьох видів роду Echinacea і проведено порівняльно-морфологічний аналіз мінливості морфологічних ознак виду Echinacea purpurea, вирощених у двох регіонах південного сходу України, та рослин цього виду, що вирощують в одному із штатів США.Уперше в Донецькому ботанічному саду НАН України зібрано й вивчено колекцію рослин роду Echinacea Moench, що складається із трьох видів Echinacea purpurea (L.) Moench, Echinacea pallida (Nutt.) Nutt., Echinacea angustifolia DC, представлених 15 зразками різного географічного походження. У великому життєвому циклі розвитку видів роду Echinacea на південному сході України виділено чотири періоди та сім вікових станів. Встановлено їхні строки для різних видів у нових умовах: вегетація першого року закінчується на прегенеративному етапі розвитку, на другий рік життя всі види переходять до генеративного етапу онтогенезу; закінчують свій розвиток рослини на 7 - 8-й рік життя на етапі сенильних особин, які характеризується розпаданням парціального куща. Із використанням методів математичної статистики встановлено й обґрунтовано відмінності морфогенезу вегетативних органів інтродукованих видів: тривалість, швидкість росту листкових пластинок і головного пагона. Встановлено, що в умовах інтродукції до цвітіння та плодоношення переходять рослини всіх трьох видів другого року життя.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Уперше в Донецькому ботанічному саду НАН України зібрано й вивчено колекцію рослин роду Echinacea Moench, що складається із трьох видів Echinacea purpurea (L.) Moench, Echinacea pallida (Nutt.) Nutt., Echinacea angustifolia DC, представлених 15 зразками різного географічного походження.

У великому життєвому циклі розвитку видів роду Echinacea на південному сході України виділено чотири періоди та сім вікових станів. Встановлено їхні строки для різних видів у нових умовах: вегетація першого року закінчується на прегенеративному етапі розвитку, на другий рік життя всі види переходять до генеративного етапу онтогенезу; закінчують свій розвиток рослини на 7 - 8-й рік життя на етапі сенильних особин, які характеризується розпаданням парціального куща.

Із використанням методів математичної статистики встановлено й обґрунтовано відмінності морфогенезу вегетативних органів інтродукованих видів: тривалість, швидкість росту листкових пластинок і головного пагона. Константа початкового росту становить для E. purpurea - 1,75, E. angustifolia - 4,34 і для E. pallida - 2,34.

З метою вивчення міжвидової морфологічної мінливості визначено коефіцієнти варіації морфологічних ознак досліджуваних видів. Значення стану ознак найбільш варіабельні в популяції інтродукованого виду Е. angustifolia. Встановлено чітку географічну мінливість у рослин виду E. purpurea за такими ознаками, як висота рослин, діаметр стебла, довжина черешка базального листка, параметри листкової пластинки.

Виявлено рослини виду E. purpurea з тератологічними змінами у будові, поява яких пояснюється сукупністю впливу факторів навколишнього середовища. Наявність аномалій може свідчити про можливий формотворний потенціал виду.

Встановлено, що ритм розвитку видів роду Echinacea збігається з кліматичними умовами південного сходу України. Виявлено відмінності у строках і тривалості проходження фенофаз різних видів роду Echinacea. Для E. pallida характерне настання фенологічних фаз при більш низькій сумі ефективних температур, ніж у двох інших видів.

Встановлено, що в умовах інтродукції до цвітіння та плодоношення переходять рослини всіх трьох видів другого року життя. Сімянки E. purpurea відрізняються максимальною схожістю та енергією проростання.

Встановлено високу посухостійкість видів роду Echinacea в умовах південного сходу України. Стійкість видів проти дефіциту вологи знижується в такому порядку: E. angustifolia, E. pallida, E. purpurea.

Встановлено, що динаміка нагромадження каротину (3,06 - 63,34 мкг/г), токоферолів ( 73,7 - 183,0 мг%) і гідроксикоричних кислот (0, 89-7,13%) у трьох видів роду Echinacea подібна: максимум вмісту зазначених біологічно активних речовин припадає на третій рік вегетації. У звязку із цим рекомендується використовувати трирічні рослини як лікарську сировину для добавки до кормових травосумішок.

Вивчено елементний склад (27 елементів) надземної й підземної частин видів роду Echinacea Moench в умовах техногенного забруднення південного сходу України. Показано можливість застосування як лікарської сировини у складі травосумішок на корм сільськогосподарських тварин.

У результаті багаторічних польових експериментів виведено кандидат у сорт-популяцію Echinacea purpurea і передано до Державної сортовипробувальної комісії. Даний кандидат характеризується тривалим вегетаційним періодом, стійкістю проти захворювань і ураження шкідниками, високою посухостійкістю та зимостійкістю, що важливо при вирощуванні в умовах степової зони.

Визначено підходи до конструювання структури штучних рослинних угруповань з участю E. purpurea. Встановлено, що розвиток E. purpurea у штучних рослинних угрупованнях залежить від видового складу останніх у тих рослинних угрупованнях, де має місце позитивний вплив інших видів на розвиток E. purpurea, рослини вже на другий рік життя можуть досягати фітоценотичного оптимуму. Одержано патент на корисну модель “Спосіб утворення кормових агрофітоценозів”.

1. Глухов О.З., Купенко Н.П., Остапко І.Н., Журавель Т.О. Елементний склад деяких форм Echinacea purpurea (L.) Moench // Укр.ботан. журн. - 2003. - 60, №3. - С.281-291.

2. Журавель Т.А. Адаптивные возможности форм Echinacea purpurea в Донецком ботаническом саду // Бюл. гос. Никитского ботан. сада. - 2001. - Вып.83. - С. 36-38.

3. Журавель Т. А. Биологические особенности эхинацеи пурпурной при интродукции на юго-восток Ураины // Інтродукція рослин. - 2000. - №1. - С.150-151.

4. Журавель Т.А. Содержание витамина Е в растениях рода Echinacea Moench, интродуцированных на юго-восток Украины // Уч. зап. Таврического национального ун-та им. Вернадского. - 2001. - 14(53), №1. - С.75-78.

5. Журавель Т.А. Морфометричні параметри видів роду Echinacea Moench при інтродукції у Донецький ботанічний сад НАН України //Промышленная ботаника. - 2004. - №4. - С.131-135.

6. Юрченко І.Т., Кохан Т.П., Купенко Н.П., Журавель Т.О. Особливості розвитку ехінацеї пурпурової (Echinacea purpurea (L.) Moench) в багатокомпонентних рослинних угрупованнях // Промышленная ботаника. - 2004. - №4. - С. 268-270.

7. Глухов А.З., Купенко Н.П., Журавель Т.А Биологические особенности Echinacea purpurea (L.) Moench в рудеральном сообществе на юго-востоке Украины // Вісн. Полтавської державної аграрної академії. - 2002. - №1. - С.39-41.

8. Журавель Т.О. Елементний склад коренів деяких форм Echinacea purpurea Moench при інтродукції в Донецький ботанічний сад НАН України // Актуальні питання ботаніки та екології. Матеріали конф.молодих вчених-ботаніків України (14-17 вересня 1999 р., м. Ніжин - Ядути). - Ніжин - Ядути, 1999. - С. 110.

9. Журавель Т.А. Элементный состав семян эхинации пурпурной, интродуцированной на юго-восток Украины // Проблеми фізіологіїї рослин і генетики на рубежі третього тисячоліття: Тез. доп. VII конф. молодих вчених (18-29 жовтня , 2000 р., м. Київ) - Київ,2000. - С.79.

10. Журавель Т.А. Биологические особенности Echinacea pallida (Nutt.) Nutt. первого года жизни в ДБС НАН Украины // Тез. VII Молодежной конф. ботаников в Санкт-Петербурге (15-19 мая 2000 г.). - С.Пб.:Бугай, 2000. - С.224.

11. Журавель Т. А. Ранние этапы онтогенеза эхинацеи пурпурной при интродукции на юго-восток Украины // Вивчення онтогенезу рослин природних і культурних флор у ботанічних закладах і дендропарках Євразії: Матер. 12 міжнарод. наук. конф. - Полтава: Terra, 2000. - С.124-125.

12. Журавель Т.О. Вміст селену в генеративних рослинах виду Echinacea Moench, інтродукованих на південний схід України // Матер. ХІ зїзду Укр.. ботан. т-ва. - Харків, 2001. - С. 141-142.

13. Журавель Т.А. Морфологические и физиологические особенности плодов разных видов рода Echinacea Moench при интродукции на юго-восток Украины // Матер. VII молодежной конф. ботаников ( 7-21 мая 2004 г., г. Санкт-Петербург). - С.Пб.: Бугай. - 2004. - С.224.

14. Журавель Т.А. Особенности биологии Echinacea angustifolia DC. - перспективного лекарственного растения на юго-востоке Украины // Збереження біорізноманітності на південному сході України: Матер. наук.-практ. конф. (14 вересня 2004., м. Донецьк). - С. 98.

15. Журавель Т.А. Особенности цветения и плодоношения растений рода Echinacea Moench при интродукции на юго-восток Украины // Матер. VIII Міжнарод. наук.-практ. конф. “ Наука і освіта , 2005” - Т.9. Біологія. - Дніпропетровськ, 2005. - С.48-49.

16. Купенко Н.П., Кохан Т.П., Журавель Т.А. Развитие эхинацеи пурпурной в двухкомпонентных травосмесях на юго-востоке Украины // Вісн. Полтавського державного с.-г. ін-ту. - 2000. - №3. - С.16-18.

17. Купенко Н.П., Журавель Т.А. Тератогенез Echinacea purpurea (L.) Moench на юго-востоке Украины // С эхинацеей в третье тысячелетие: Матер. международ. науч. конф. (7-11 июля 2003г., г. Полтава) - Полтава, 2003. - С.55-59.

ЖУРАВЕЛЬ Т.О. ІНТРОДУКЦІЯ ВИДІВ РОДУ ECHINACEA MOENCH НА ПІВДЕННИЙ СХІД УКРАЇНИ. - РУКОПИС

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.05 - ботаніка. Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, Київ, 2005.

У дисертації викладено результати досліджень біологічних та морфологічних особливостей рослин трьох видів роду Echinacea Moench: Echinacea purpurea (L.) Moench, Echinacea pallida (Nutt.) Nutt., Echinacea angustifolia DC. при інтродукціїї на південний схід України.

Зясовано основні закономірності онтогенезу рослин на першому та наступних роках життя. Проведено порівняння морфологічних показників рослин виду E. purpurea, які вирощуються в різних природно-кліматичних умовах. Досліджено сезонні ритми росту і розвитку, цвітіння та плодоношення, посухостійкість в умовах південного сходу України. Визначено хімічний склад рослин трьох видів роду Echinacea в умовах техногенного забруднення південного сходу України. В результаті багаторічних польових експериментів виведений і переданий до Державної сортовипробувальної комісії кандидат у сорт-популяцію E. purpurea, який характеризується тривалим вегетаційним періодом, стійкістю проти захворювань і ураження шкідниками, високою посухостійкістю та зимостійкістю, що важливо при вирощуванні в умовах степової зони. Розроблено корисну модель кормового агрофітоценозу з використанням E. purpurea.

Ключові слова: Echinacea, інтродукція, онтогенез, хімічний склад, травосумішка.

ЖУРАВЕЛЬ Т.А. ИНТРОДУКЦИЯ ВИДОВ РОДА ECHINACEA MOENCH НА ЮГО-ВОСТОК УКРАИНЫ. - РУКОПИС

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.05 - ботаника. Національний ботанический сад им. Н.Н. Гришка НАН Украины, Киев, 2005.

В диссертации изложены результаты исследований биологических и морфологических особенностей растений трех видов рода Echinacea Moench: Echinacea purpurea (L.) Moench, Echinacea pallida (Nutt.) Nutt., Echinacea angustifolia DC. при интродукции на юго-восток Украины.

На основе комплексного изучения закономерностей индивидуального развития установлено, что в природно-климатических условиях интродукции растения изученных видов рода Echinacea проходят полный цикл развития. Тип жизненного цикла является полноценным при частичной невыраженности постгенеративного периода. Были выделены такие возрастные состояния, как латентный, виргинильный, генеративный и сенильный периоды. Установлено, что за первый вегетационный период растения проходят такие этапы развития, как проростки, ювенильное и имматурное состояние. 80% особей у E. angustifolia заканчивают первый год развития на ювенильном этапе развития. На втором году все растения E. purpurea, E. pallida переходят к генеративному этапу развития.

В ходе изучения морфологических признаков отдельных органов трех интродуцированных видов рода Echinacea было установлено, что уровень изменчивости растений существенным образом варьирует в зависимости от вида. В сравнении с другими видами у E. purpurea в условиях юго-востока Украины наблюдается большее количество морфопризнаков, что имеют низкий уровень изменчивости (CV < 10). Количественные морфопризнаки, которые имеют большой уровень изменчивости, наблюдаются у большего количества растений вида E. angustifolia.

Результаты сравнения растений E. purpurea из популяций различного географического положения показали, что популяции различных местопроизрастаний не объединяются в генеральную совокупность. Это может указывать на то, что в зависимости от географического положения популяции E. purpurea распадаются на формы, что вероятно свидетельствует о потенциальных процессах видообразования.

Изучены сезонные ритмы роста и развития, особенности цветения и плодоношения, засухоустойчивость видов рода Echinacea. Вегетация начинается в середине апреля, а заканчивается с наступлением первых заморозков - конец октября - начало ноября. На основании визуальных и лабораторных исследований установлено, что виды рода Echinacea можно отнести к достаточно засухоустойчивым растениям (балл 4, 5), что подтверждается и определением водоудерживающей способности листьев. Вид E. angustifolia является наиболее засухоустойчивым среди трех интродуцированных видов.

В ходе определения элементного состава (29 элементов), витаминого состава и суммы гидроксикоричных кислот установлено, что растения рода Echinacea, которые выращиваются на юго-востоке Украины, можно использовать в качестве лекарственных при добавлении в кормовые травосмеси для сельскохозяйственных животных.

В результате селекционной работы отобран кандидат в сорт-популяцию E. purpurea, который отличается повышенной степенью засухоустойчивости в сравнении с другими сортами, что позволяет данный сорт использовать на территориях, сходных по водному режиму с юго-востоком Украины.Доказана возможность выращивания растений вида E. purpurea в двух-, трех-, пятикомпонентных травосмесях без дополнительного агротехнического ухода.

Ключевые слова: Echinacea, интродукция, онтогенез, химический состав, травосмесь.

ZHURAVEL T.A. INTRUDUCTION OF THE GENUS ECHINACEA MOENCH SPECIES TO THE SOUTH-EAST OF UKRAINE. - THE MANUSCRIPT

Thesis for a canditates degree in biological science on the specialty 03.00.05. - botany. - National Botanical Garden named after M. M. Grishko, Nat. Acad. Sci. of Ukraine, Kiev, 2005.

The thesis presents investigation results of biological and morphological peculiarities of three species of the genus Echinacea Moench: Echinacea purpurea (L.) Moench, Echinacea angustifolia DC., Echinacea pallida (Nutt.) Nutt.introduced to the southeast of Ukraine.

The basic regularities of plant outogenesis during the first and subsequent years of life have been ascertained. Morphologic indices of the genus E. purpurea plants, grown under different natural-climatic conditions, have been compared. Seasonal rhythms of growth and development flowering and fructification, drought, resistance under condition of the southeast of Ukraine have been investigated. Chemical composition of three plant species of genus Echinacea has been determined under condition of the southeast of Ukraine. As a result of longterm field experiments, a candidate to the population variety has been grown and forwarded to the State commission in plant variety testing. The candidate is characterized by long vegetation period, tolerance and winter hardiness that is important for growing under steppe zone conditions. A useful model of fodder agricultural phytocenosis has been developed using Echinacea purpurea.

Key words: Echinacea, introduction, chemical composition, mixed herb.

Размещено на .ru