Биология развития и эфирномасличность некоторых видов рода Nepeta L. в степной зоне юга Украины

особей всего 8,30%. Биосинтез сесквитерпенов у здоровых и пораженных ржавчиной растений варьирует в одних и тех же пределах, и особых различий у изучаемых сорто-клонов не наблюдается.

Таким образом, изучение компонентного состава эфирного масла пораженных ржавчиной растений Artemisia balchanorum показало, что у больных и здоровых растений идентифицирован 41 компонент, различий в количестве компонентов не наблюдается. Отмечены большие различия в массовой доле таких терпеновых соединений, как углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны и сложные эфиры. В целом количественные изменения терпеновых соединений не влияют отрицательно на качество эфирного масла полыни лимонной.

Список литературы

1. Машанов В.И. и др. Новые эфиромасличные растения. - Симферополь: Таврия, 1988. -160 с.

2. Работягов В.Д, Машанов В.И., Андреева Н.Ф. Интродукция эфиромасличных и пряно-ароматических растений - Ялта: ГНБС, 1999. - 31 с.

3. Ермаков А.И. и др. Методы биохимического исследования растений. - М., Л., 1962. - 520 с.

4. Горяев М., Плива И. Методы исследования эфирных масел. - Алма-Ата: Изд. АН Каз. ССР, 1962. - 752 с.

5. Jennings W., Shibamoto T. Qualitative analysis of flavor and fragrance volatiles by glass capillary gas chromatography. - N.Y.:Academic Press, 1980. - 380 p.

6. Визначник грибiв Украши. - К.: Наукова думка, 1971. - Т.4. - 313 с.

Рекомендовано к печати д.б.н., проф. Корженевским В.В.

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ И ЭФИРНОМАСЛИЧНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА NEPETA L. В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮГА УКРАИНЫ

Л.В. СВИДЕНКО, кандидат биологических наук Никитский ботанический сад - Национальный научный центр

Род Nepeta L., насчитывающий в мировой флоре свыше 200 видов, является крупным родом семейства Lamiaceae, главным родом трибы Nepeta Benth. [5]. Котовники в целом отличаются высокой экологической пластичностью. Они распространены на севере Западной Европы до Ирландии, Южной Норвегии, в Передней Азии - до Гималаев. Как заносное растение котовник встречается в Северной Америке, Южной Африке, Японии, в Европе, Западной Сибири, на Дальнем Востоке, в Северной Азии. Многие виды котовников характеризуются неустойчивостью признаков как макроскопической, так и микроскопической структуры тела и даже репродуктивных органов и дают колоссальную пестроту морфологических форм [2].

Род Nepeta представляет значительный интерес для изучения, так как многие виды являются декоративными садово-парковыми растениями, ценными медоносами, применяются в пищевой промышленности как пряности, а при производстве вин и коньяков - как ароматизаторы [1]. Кроме того, котовники - это природный источник для получения ценных эфирных масел. [6] Указания на практическое использование котовника встречаются даже в древних источниках. Это растение употреблялось еще в древних и средних веках для изготовления суррогата чая, а также как лекарственное средство от простуды, при воспалении легких, малокровии, судорогах и т.д.

Настоящая работа посвящена изучению роста и развития, а также эфирномасличности трех видов рода Nepeta (Nepeta cataría var. citriodora Beck., Nepeta transcaucasica Grossh. и Nepeta grandiflora Bieb.) в степной зоне юга Украины.

Объекты и методы исследования

Материалом для исследований служили семенные популяции Nepeta cataria var. citriodora, Nepeta transcaucasica и Nepeta grandiflora. Семена Nepeta cataria var. citriodora были получены из Никитского ботанического сада, семена Nepeta transcaucasica получены из Национального ботанического сада им М.М. Гришко, семена Nepeta grandiflora - из ВИЛАР. Семена были высеяны на интродукционном участке опытного хозяйства «Новокаховское» (Херсонская область) Никитского ботанического сада - Национального научного центра. В жаркие месяцы для растений проводились дополнительные поливы.

Целью нашей работы было изучение биологических особенностей данных видов котовника, а также содержания эфирного масла в растениях и его компонентного состава. За растениями проводились фенологические наблюдения согласно общепринятым методикам. Учет урожая проводили в период массового цветения растений по методике полевых опытов Б.А.Доспехова [3]. Массовую долю эфирного

масла определяли методом Гинзберга [4] на аппаратах Клевенджера и рассчитывали на абсолютно сухую массу растительного сырья.

Компонентный состав эфирного масла исследовали на хроматографе Agilent Technology 6890N с масс-спектрометрическим детектором 5973 N. Условия анализа: Хроматографическая колонка кварцевая, капиллярная НР 5MS Температура испарителя 250° С. Газ-носитель - гелий. Скорость газа носителя 1мл/мин. Ввод пробы с делением потока 1/50. Температура термоса 50°С с программированием 3°/мин до 220°. Температура детектора и испарителя 250°. Компоненты эфирных масел идентифицировали по результатам поиска полученых в процесе хроматографирования масс-спектров химических веществ, входящих в исследуемые смеси, с данными библиотеки масс-спектров NIST02 (более 174 000 веществ). Индексы удерживания компонентов рассчитывали по результатам контрольных анализов эфирных масел с набором нормальных алканов.

Результаты и обсуждение Котовник лимонный (Nepeta cataria var. citriodora Beck) интродуцирован в о/х «Новокаховское» в 1997 году. В условиях степной зоны юга Украины растение первого года достигает высоты 75-80 см, цветет и плодоносит. Вегетация после перезимовки начинается в первой половине апреля. На второй год на каждом кусте формируется 15 -20 побегов первого порядка длиной 110-115 см и 120-180 побегов второго порядка 30-45 см длиной. Побеги прямостоячие, сильно ветвистые, хорошо облиственные в зоне ветвления. Листья треугольнояйцевидные, опушенные, крупнозубчатые, с сердцевидным основанием, 5,5-7 см длиной, 4,5-5,5 см шириной. Массовое цветение наступает во второй половине июля, а плодоношение - в августе. Цветки пятичленные, двугубые, собраны в многоцветковых густых ложных мутовках, расположенных на концах стеблей и ветвей в виде кисти. Длина соцветия от 12 до 25 см, диаметр - 2,6-3 см. Количество ложных мутовок в соцветии - 7-12. Семена мелкие, масса 1000 шт. составляет в среднем 0,50 г.

В условиях степной зоны юга Украины урожай цветочного сырья котовника лимонного составляет 380-400 г с куста (растения второго года). Нами установлено, что амплитуда изменчивости массовой доли эфирного масла котовника лимонного в этом регионе варьирует в пределах от 0,13 до 0,40% от сырой массы или от 0,46 до 1,40% от абсолютно сухой массы растительного сырья. Наибольшее число растений синтезирует от 0,25 до 0,35% эфирного масла от сырой массы, что в среднем составляет 0,34% от сырой или 1,17% от абсолютно сухой массы растительного сырья.

Таблица 1

Основные компоненты эфирного масла трех форм (хемотипов) Nepeta сМопа гаг. с^^ога, полученного в условиях Херсонской области

Компоненты Содержание в масле у хемотипов, %

№1 №2 №3

а-пинен 0,35 0 0,19

ß-пинен 1,97 0 0,38

сабинен 0,45 0 0

мирцен 0,30 0 0,36

лимонен 0,11 0 0,22

1,8-цинеол 0,27 0 0,29

транс-ß -оцимен 0,44 0 0

у -терпинен 0,33 0 0,76

октанон-3 1,47 0,47 0,11

пара-цимол 0,60 0 1,04

нераль 0,15 7,70 4,12

гераниаль 0,17 10,37 5,76

цитронеллол 0,16 17,71 4,77

нерол 0,26 27,55 7,57

гераниол 0,55 28,69 10,51

непеталактон 1 21,26 0 11,52

непеталактон 2 57,18 0 29,95

неизв. 0,45 0 14,56

Нами установлено, что в условиях Херсонской области в эфирном масле Nepeta cataria var. citriodora содержится 24 компонента. Эфирное масло, полученное из растений, неоднородно по составу. Выделены три хемотипа, которые отличаются процентным содержанием основных компонентов эфирного масла: первый хемотип - с высоким содержанием непеталактонов (в сумме до 78%) и низким содержанием терпенов, второй хемотип с низким содержанием непеталактонов и высоким содержанием

терпенов (в сумме до 81%) и третий - промежуточного направления. Это, очевидно, результат переопыления.

Котовник закавказский (Мере:а transcaucasica ОгоззЬ.) - многолетнее травянистое растение, которое в условиях Херсонской области в первый год своего развития достигает 35-40 см высоты при диаметре, 60-70 см. От центрального побега отходит 15-18 боковых побегов, длиной 52-53 см (нижние) и до 30 см (верхние). На нижних побегах первого порядка формируются от 9 до 12 побегов второго порядка длиной 15-30 см. Листья удлиненно-яйцевидные, городчатые. Листовая пластинка 3,5 см длиной и 2,5 см шириной (нижних побегов) и 2,5 см длиной, 1,5 см шириной (верхних побегов). Черешок листка от 0,6 до 1,3 см длиной. Диаметр центрального побега 0,5-0,4 см. Цветки обоеполые, пятичленные, двугубые. Чашечка цветка красновато-фиолетовая, опушенная, 0,8 см длиной. Венчик сине-фиолетовый, опушенный, 1,6 см длиной и 0,8-1,0 см шириной. Цветки собраны в многоцветковых ложных мутовках, состоящих из 18-20 цветков. Сложное соцветие 8,5-12,0 см длиной, 1,5-3 см шириной. По данным лабораторных исследований, масса 1000 штук семян (орешков) Nepeta transcaucasica составляет 0,70 г.

На втором году развития весеннее отрастание наблюдается в третьей декаде марта - первой декаде апреля. Фаза бутонизации наступает в конце второй - начале третьей декады апреля. Начало массового цветения отмечаем в конце первой - начале второй декады мая. Плодоношение начинается в июне. Цветение продолжается до конца октября, а некоторые побеги цветут до заморозков. На второй год жизни растения достигают 40-44 см высоты при диаметре 60-85 см.

Урожай цветочного сырья в первый год жизни составляет 80-100 г сырой массы с одного куста, или 25-33 г абсолютно сухой массы. На втором году жизни урожайность растительного сырья с одного куста варьирует от 180 до 200 г сырой массы или 60-70 г сухой массы.

В результате исследований установлено, что у Nepeta transcaucasica массовая доля эфирного масла в фазе массового цветения колеблется от 0,18 до 0,22%, в среднем 0,20% от сырой массы растительного сырья или 0,6-0,8% от абсолютно сухой. В эфирном масле идентифицировано 25 компонентов. В состав эфирного масла входят такие ценные компоненты, как цитронеллол (44,41%), гераниол (13,68%), цитраль (14,79%) и другие.

Таблица 2

Основные компоненты эфирного масла семенной популяции Nepeta transcaucasica, выращенной в Херсонской области

Компоненты Содержание в масле, % Компоненты Содержание в масле, %

сабинен 0,23 а-терпинеол 0,28

Р-пинен 0,32 цитронеллол 44,41

1-октен-3-ол 0,25 нераль 6,76

6-метил-5-гептен-2-он 0,84 гераниол 13,68

лимонен 2,06 гераниаль 8,03

1,8-цинеол 4,58 метил-4-оксициннамат 0,30

цис-оцимен 0,43 геранилацетат 0,24

транс-оцимен 2,70 непеталактон 1,50

линалоол 0,33 кариофиллен 0,75

транс-хризантемаль 0,24 гермакрен D 2,23

цитронеллаль 5,98 бициклогермакрен 0,53

цис-вербенол 0,29 спатуленол 0,21

транс-вербенол 0,42

Котовник крупноцветковый (Nepeta grandiflora Bieb.) - многолетнее травянистое растение, в условиях Херсонской области достигающее 70-120 см высоты. Диаметр центрального побега в нижней части 1,0-1,2 см. Листья короткочерешчатые, удлиненно-яйцевидные, городчатые с серцевидным основанием, светло-зеленые, 4,0-4,5 см длиной, 2,3-3,0 см шириной. Чашечка цветка 0,7-0,9 см длиной. Венчик голубой, 1,0-1,4 см длиной. Цветки собраны в ложные мутовки. В каждой полумутовке 34-40 цветков. Сложные соцветия редкие, удлиненные 24,0-29,0 см длиной, 3,5-5,0 см шириной.

На второй и в последующие годы растения формируют куст из 20-25 центральных побегов. Весеннее отрастание наблюдается в первой - второй декаде марта. Начало бутонизации - третья декада мая. Начало массового цветения - вторая декада июня. Плодоношение наступает в первой-второй декаде июля. Растение дает полноценные семена. Вес 1000 шт. семян 0,30 г.

В результате исследований установлено, что в фазе массового цветения содержание эфирного масла в растении варьирует от 0,05 до 0,12%, в среднем 0,09% от сырой массы, или 0,28% - от

абсолютно сухой.

Нами установлено, что в эфирном масле содержится 52 компонента. Из них удалось идентифицировать 29 компонентов (табл. 3). Основными компонентами эфирного масла являются кариофиллен (17,48%), гермакрен D (17,81%), кариофилленоксид (7,61%) и гермакрен D - эпоксид (6,72%).

Таблица 3

Основные компоненты эфирного масла семенной популяции Nepeta grandiflora, выращенной

в Херсонской области

Компоненты Содержание в масле, % Компоненты Содержание в масле, %

сабинен 0,30 метилкарвакрол 0,38

Р-пинен 0,26 тимол 3,89

октанон-3 0,17 карвакрол 0,23

мирцен 0,15 а-копаен 0,55

цимен 0,73 Р-боурбонен 1,68

лимонен 0,52 Р-элемен 0,92

1,8-цинеол 8,84 кариофиллен 17,48

транс-сабиненгидрат 0,14 гумулен 1,13

линалоол 0,29 гермакрен D 17,81

транс-эпоксиоцимен 0,10 эремофилен 1,01

ментол 0,31 5-кадинен 0,28

терпинен-4-ол 0,22 кариофилленоксид 7,61

а-терпинеол 0,13 2-methylene-6,8,8-trimethyl-тricydo[5.2.2.0(1,6)]undecan-3-ol 1,48

цис-2,6-диметил-3,5,7-октатриен-2-ол 0,35 гермакрен D - эпоксид 6,72

транс -2,6 -диметил-3,5,7-октатриен-2-ол 0,49

Выводы

В результате исследований нам удалось установить, что выращиваемые в опытном хозяйстве «Новокаховское» три вида рода Nepeta в условиях степной зоны юга Украины растут и развиваются нормально, без отклонений. Растения проходят все фазы индивидуального развития и дают полноценные семена. Все виды в фазу массового цветения содержат эфирное масло, но в разном количестве и с разным химическим составом. Максимальное количество эфирного масла в условиях Херсонской области продуцирует Nepeta cataría var. dtriodora, а минимальное Nepeta grandiflora.

Химический анализ эфирного масла изучаемых видов показал, что состав масла не однороден и отличается как количеством идентифицированных компонентов, процентным содержанием отдельных компонентов, так и наличием разных по химическому составу компонентов.

Список литературы

1. Аксенов Ю.В., Работягов В.Д. Изучение морфобиологических особенностей новых гибридных форм котовника в условиях южного берега Крыма // Бюл. Никит. Ботан. сада. - 2001. - Вып. 82. - С. 5-7.

2. Гурвич Н.Л. Внутривидовая химическая изменчивость некоторых эфирномасличных растений Азербайджана // Эфирномасличное сырье и технология эфирных масел. - Изд-во «Пищевая промышленность», 1968. - Вып. 1. - С. 209-220.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1985. - 351с.

4. Ермаков А.М., Иконников М.И., Луковникова Г.А., Ярош Н.П. Итоги и перспективы биохимических исследований культурных растений // Тр. по прикл. бот., генетике и селекции. - Л. -1969. - Т. 41. - Вып. 1. - С. 326-363.

5. Тимчук К.С., Человская Л.Н. Изменчивость химических признаков котовника лимонного при семенном размножении // Четвертый съезд всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.И. Вавилова. - Кишинев: ШТИИНЦА, 1982. - С. 159.

6. Тропникова И.В., Буданцев А.Л., Зенкевич И.Г. Содержание и состав эфирных масел видов рода NepetaL. // Раст. ресурсы. - 1998. - Вып. 4. - С. 84-104.

Рекомендовано к печати д.б.н., проф. Работяговым В.Д.