Пигментный состав листьев люцерны (Medicago falcata L. , Medicago varia M. )

УДК 631.2

ПИГМЕНТНЫЙ СОСТАВ ЛИСТЬЕВ ЛЮЦЕРНЫ

В.В. ОСИПОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Октемский филиал Якутской государственной сельскохозяйственной академии, пер. Моисеева, 16, с. Октемцы, Хангаласскийр-н, Республика Саха (Якутия), 678011, Российская Федерация

Резюме. Для выявления механизмов адаптации зимостойких сортов люцерны серповидной (Якутская жёлтая)и изменчивой (Сюлинская) к экстремальным условиям среды изучали качественный и количественный пигментный состав их листьев в Якутии на мерзлотных таёжных палевых почвах. Пигменты в зелёных листьях определяли фотометрическим способом после первого укоса с 20.06 по 10.08 2011 г. и в отаве с 10.08 по 30.09 2011 г. через каждые 10 дней. Большую часть каротиноидов в листьях люцерны составляла сумма лютеина и зеаксантина, затем - виолоаксантин и в-каротин, меньшую - неоксантин. Кормовая масса люцерны, скошенная до конца июня, отличалась повышенным содержанием в-каротина: у сорта Якутская жёлтая - 495,32-603,13 мкг/г сухой массы, у сорта Сюлинская - 462,37-582,51 мкг/г. При более поздних сроках скашивания величина этого показателя снижалась. В отаве содержание в-каротина по срокам изменялось разнонаправленно, тем не менее в конце сентября оно было выше, чем в начале августа. Доля окисленных форм каротиноидов (ксантофиллов) колебалась по укосам на сорте Якутская жёлтая в пределах 65,94-68,87 %, на сорте Сюлинская - 65,11-70,86 %; в отаве их было больше -67,53-77,78 и 65,59-77,38 %, соответственно. Содержание ксантофиллов в зелёной массе растений сорта Якутская жёлтая перед первым укосом было выше, чем в-каротина, в 1,94-2,21 раза, сорта Сюлинская - в 1,86-2,43 раза, в отаве разница достигала 2,18-3,50 и 2,05-3,42раз, соответственно. Ключевые слова: пигменты, каротиноиды, люцерна, укос, отава, зеленые листья.

Для цитирования: Осипова В.В. Пигментный состав листьев люцерны \Medicagofalcata Ь, Medicagovaria М.) //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. №11. С. 66-68.

Пигменты - важнейший компонент фотосинтетического аппарата. Все зелёные ткани высших растений содержат хлорофилл a и Ь, а также каротиноиды, которые локализованы в хлоропластах и принимают непо-средственнойучастие в процессе фотосинтеза. К числу последних относятся в-каротин, лютеин, виолаксантин и неоксантин. Кроме того, в меньших количествах встречаются а-каротин, зеаксантин, в-криптоксантин и антераксантин [1].

Исследование каротиноидов растительности Якутии было начато ещё в 40-50-х годах прошлого века, когда Егоров А.Д. (1954) охарактеризовал основные закономерности изменения содержания в-каротина у дикорастущих видов травянистых и древесно-кустарниковых растений. Впервые на примере каротина и аскорбиновой кислоты он показал, что в условиях жёсткого экстремального климата многие виды растений вырабатывают значительное количество биологически активных веществ [2].

Способность растений, развивающихся в исключительно неблагоприятных условиях Севера, усиленно синтезировать и накапливать каротиноиды улучшает их энергетический обмен [3]. Высокая устойчивость северных растений к экстремальным условиям перезимовки, по-видимому, обусловлена пластичностью их энергетической системы.

Цель наших исследований - определение качественного и количественного пигментного состава в листьях зимостойких сортов люцерны серповидной и изменчивой в Нюрбинском районе Республики Саха (Якутия) для выявления механизмов адаптации растений к экстремальным условиям среды.

Таблица 1. Содержание индивидуальных каротиноидов в листьях люцерны (2011 г.), мкг/г

Каротиноиды

Сорт в-каротин неоксантин виолаксантин лютеин+зеаксантин

Дата сырой сухой сырой сухой сырой сухой сырой сухой мас-

массы массы массы массы массы массы массы сы

Якутская Первый укос

жёлтая 20.06 108,97 495,32 52,12 236,92 34,44 156,57 138,78 630,81

30.06 132,69 603,13 52,58 238,99 66,13 300,61 174,83 794,66

10.07 116,02 580,08 48,48 242,40 63,61 318,04 122,36 611,79

20.07 127,76 569,22 50,07 223,10 55,11 245,54 142,18 633,49

30.07 105,40 440,53 45,48 198,00 42,15 240,69 136,07 524,14

10.08 98,65 437,16 42,50 189,72 41,98 235,10 118,52 497,78

Отава

10.08 89,48 447,39 34,37 171,84 32,15 160,74 119,55 597,77

20.08 109,91 572,44 45,29 235,90 62,92 327,70 131,97 687,35

30.08 78,44 409,25 52,35 273,13 93,23 486,42 128,97 672,87

10.09 100,28 557,11 53,94 299,68 62,92 349,55 138,58 769,88

20.09 90,18 579,57 45,75 294,02 54,19 348,28 122,76 788,94

30.09 91,96 570,01 54,63 303,51 59,24 322,89 226,89 970,63

Сюлинская Первый укос

20.06 98,25 462,37 52,46 240,01 36,48 164,30 124,31 584,67

30.06 138,20 582,51 49,14 210,65 65,10 268,91 152,10 620,06

10.07 100,14 571,04 50,11 235,24 67,45 330,02 139,52 746,25

20.07 120,55 558,90 48,32 230,13 50,22 210,15 138,50 602,59

30.07 98,67 431,36 48,56 211,05 46,30 219,74 149,10 587,34

10.08 96,33 419,87 46,29 185,90 44,15 215,14 127,36 620,05

Отава

10.08 91,06 450,21 38,03 175,15 36,23 170,11 96,58 513,00

20.08 92,74 569,00 40,69 198,74 58,41 304,36 120,69 662,85

30.08 74,39 419,37 54,11 286,39 86,17 493,18 120,37 654,92

10.09 92,73 495,46 52,10 284,17 72,13 409,55 140,25 770,30

20.09 82,55 532,90 45,08 280,32 52,64 317,02 118,12 765,04

30.09 83,64 498,38 56,12 291,00 60,39 374,55 131,91 768,02

Таблица 2. Динамика суммы ксантофиллов в соотношении каротиноидов в листьях люцерны

Сорт Дата Каротиноиды, мкг/г Ксантофиллы/ в-каро-тин

ксантофиллы сумма каротиноидов % окисленных форм

сырой массы сухой массы сырой массы сухой массы

Якутская Первый укос

жёлтая 20.06 225,34 1024,30 334,32 1519,61 67,40 2,07

30.06 293,54 1334,26 426,23 1937,39 68,87 2,21

10.07 234,45 1172,23 350,47 1752,31 66,90 2,02

20.07 247,36 1102,13 375,12 1671,35 65,94 1,94

30.07 223,70 962,83 329,10 1403,36 68,61 2,18

10.08 203,00 922,60 301,65 1359,76 67,81 2,11

Отава

10.08 186,07 930,35 275,55 1377,74 67,53 2,08

20.08 240,18 1250,95 350,09 1823,39 68,61 2,18

30.08 274,55 1432,42 352,99 1841,67 77,78 3,50

10.09 255,44 1419,11 355,72 1976,22 71,81 2,55

20.09 222,70 1431,24 312,88 2010,81 71,18 2,47

30.09 340,76 1597,03 432,72 2167,04 73,70 2,80

Сюлин- Первый укос

ская 20.06 213,25 988,98 311,50 1451,35 68,14 2,14

30.06 266,34 1099,62 404,54 1682,13 65,37 1,89

10.07 257,08 1311,51 357,22 1882,55 69,67 2,30

20.07 237,04 1042,87 357,59 1601,77 65,11 1,86

30.07 243,96 1018,13 342,63 1449,49 70,24 2,36

10.08 217,80 1021,09 314,13 1440,96 70,86 2,43

Отава

10.08 170,84 858,26 261,90 1308,47 65,59 1,91

20.08 219,79 1165,95 312,53 1734,95 67,20 2,05

30.08 260,65 1434,49 335,04 1853,86 77,38 3,42

10.09 264,48 1464,02 357,21 1959,48 74,71 2,95

20.09 215,84 1362,38 298,39 1895,28 71,88 2,56

30.09 248,42 1433,57 332,06 1931,95 74,20 2,88

Условия, материалы и методы. Полевой эксперимент был заложен в 2010 г. в Нюрбинском районе, находящемся на западе Якутии. Опытный участок расположен в наиболее типичных условиях на древней аллювиальной равнине в левобережье р. Вилюй. Почва - мерзлотная таёжная палевая переходная легкосуглинистая, гумусовый горизонт - 20-22 см. Агрохимические показатели почвы пахотного слоя участка (2010 г.): рН - 7,8-7,9; содержание Р205 -131-137 мг/кг; К20 - 138-310 мг/кг почвы, гумуса -2,6-3,7% [4]. Минеральные удобрений вносили в виде ежегодных подкормок Ы60Р80К80. Учётная площадь делянки - 25 м2, повторность - четырёхкратная. Объектами исследования служили зимостойкие сорта люцерны: серповидной - Якутская жёлтая и изменчивой - Сюлинская.

В 2011 г. изучали динамику содержания каротиноидов фотометрическим способом в зелёной массе при укосах с 20 июня по 10 августа и в отаве с 10 августа по 30 сентября через каждые 10 дней [3].

Результаты и обсуждение. Наибольшая часть каротиноидов в листьях люцерны изучаемых сортов приходилась на сумму лютеина и зеаксантина, далее следовали виолаксантин и р-каротин, меньше всего было неоксантина. Содержание р-каротина в первом укосе кормовой массы люцерны у сорта Якутская жёлтая до конца июня варьировало от 495,32 до 603,13 мкг/г сухой массы, у сорта Сюлинская - от 462,37 до 582,51 мкг/г, к началу августа их содержание снижалось до 437,16 и 419,87мкг/г,соответственно, что было обусловлено более поздними фазами развития растений.При этом необходимо отметить, что сорт Сюлинская уступал Якутской жёлтой по содержанию р-каротина на 9-33 мкг.

В отаве синтез этого каратиноида усиливался в сентябре, несмотря на снижение температуры и уменьшение интенсивности солнечной радиации (табл. 1).

Доля окисленных форм каротиноидов (ксантофиллов) в зелёной массе первого укоса люцерны Якутская жёлтая колебалась в пределах 65,94-68,87 %, Сюлинская - 65,11-70,86 %; в отаве их было больше - 67,5377,78 % и 65,59-77,38 %, соответственно (табл. 2).

При этом по отношению к р-каротину, их доля в зелёной массе люцерны Якутская жёлтая первого укоса была выше в 1,942,21 раза, Сюлинская - в 1,86-2,43 раза, в отаве эта разница увеличивалась и достигала 2,18-3,50 и 2,053,42 раз, соответственно.

Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что сезонная динамика содержания каротиноидов в осенний период при низких положительных и отрицательных температурах характеризуется увеличением их суммы благодаря повышению концентрации ксантофилловой составляющей.

Согласно результатам исследований К.А. Петрова (2011), содержание р-каротинав процентах от суммы каротиноидов в зелёной массе ломкоколосника ситникового составляло 23,4 %, пырея ползучего - 22,6 %, хвоща пестрого - 31,15% [1]. В наших исследованиях величина этого показателя в надземной массе люцерны колебалась от 22,6 % у сорта Сюлинская до 29,3 % у сорта Якутская жёлтая (см. рисунок), что значительно выше, чем в ли-

Якутская жёлтая

Рисунок. Содержание индивидуальных каротиноидов в % от их суммы в листьях сортов люцерны:  - Неоксан-тин %;  - Виолаксантин %;  - Лютеин+зеаксантин %;  - р-каротин %.

стьях злаковых трав - пырейника сибирского, костреца безостого, овсяницы луговой, у которых содержание ß-каротина составляло от 17,8 до 20,0 % [1].

Выводы. Наибольшую долю в сумме каротиноидов в листьях люцерны составляли лютеин + зеаксантин, затем виолоаксантин и ß-каротин, наименьшую - не-оксантин.

Самое высокое содержание каротиноидов в кормовой массе люцерны первого укоса отмечали в конце

июня у сорта Якутская желтая - 603,13 мкг/г сухой массы, Сюлинская - 582,51мкг/г сухой массы. После этого она снижалась. В сентябре рост величины этого показателя отмечали начиная с первой декады, а во второй декаде этого месяца она достигала наибольших значений. При этом с наступлением низких осенних температур в листьях люцерны увеличивалось содержание суммы каротиноидов благодаря росту доли ксантофиллов.

Литература.

1. Петров К.А., ПеркА.А., Осипова В.В. Криорезистентность и формирование кормовой ценности растений Якутии. Якутск: Бичик, 2011. 198 с.

2. Егоров А.Д. Витамин «С» и каротин в растительности Якутии. М.: АН СССР, 1954. 248 с.

3. Петров К.А., Перк А.А., Карпов Н.С. Рост и термоустойчивость криолитозоны // Геоботанические и ресурсоведческие исследования в Арктике. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 2010. С. 287-293.

4. Результаты агрохимического анализа почв на полевых участках Нюрбинского улуса РС (Я). Якутск: ГБУ «Республиканская агрохимическая проектно-изыскательская станция МСХРС (Я), 2010. 26 с.

PIGMENT COMPOSITION OF LEAVES OF ALFALFA

V.V. Osipova

Oktemsky branch of the Yakut State Agricultural Academy, per. Moiseeva, 16, s. Oktemtsy, Khangalasskii r-n, Respublika Sakha (Yakutiya), 678011, Russian Federation

Summary. To reveal the mechanisms of adaptation of winter-hardy varieties of sickle alfalfa (Yakutskaya Zheltaya) and bastard alfalfa (Syulinskaya) to the extreme environmental conditions the qualitative and quantitative pigment composition of their leaves was studied in Yakutia on cryosolic taiga pale-yellow soils. Pigments were studied by photometric method in green leaves at mowing from June 20, 2001 to August 10, 2011 and in aftergrass from August 10, 2011 to September 30, 2001 every 10 days. The sum of lutein and zeaxanthin composed a larger part of carotenoids in alfalfa leaves, then there was violanxanthin and beta-carotene; the smaller part was presented by neoxanthin. The fodder mass of alfalfa, cut to the end of June, was characterized by the increased content of beta-carotene: in Yakutskaya Zheltaya - 495.32-603.13 mcg/g of dry weight, in Syulinskaya - 462.37-582.51 mcg/g; afterward, the value of this index reduced to 419.87 mcg/g. In alfalfa aftergrass the content of beta-carotene is higher than in plants before the first cutting. It reached the maximum values in the second decade of September: in Yakutskaya Zheltaya - 579.57 mcg/g, Syulinskaya - 532.9 mcg/g. The synthesis of carotenoids in leaves intensified in September at a lower temperature, which can be explained by the increase in a number of xanthophylls component. The fraction of the oxidized forms of carotenoids (xanthophylls) varied over cuttings for Yakutskaya Zheltaya cultivar within 65.94-68.87 %, for Syulinskaya variety - 65.11-70.86 %. In aftergrass their content was higher: 67.53-77.78 and 65.59-77.38 %, respectively. The content of xanthophylls in the green mass of plants of Yakutskaya Zheltaya cultivar before the first cutting was 1.94-2.21 times higher than the content of beta-carotene. For Syulinskaya variety this ratio was equal to 1.86-2.43 times. In aftergrass the difference amounted to 2.18-3.50 and 2.05-3.42 times, respectively. Keywords: pigments, carotenoids, alfalfa, mowing, aftergrass, green leaves. Author Details: V.V. Osipova, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof. (e-mail: luzerna_2008@mail.ru).

For citation: Osipova V.V. Pigment Composition of Leaves of Alfalfa (Medicago falcata L., Medicago varia M.). Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 11. Pp. 66-68 (in Russ.).

Требования к оформлению статей в журнале «Достижения науки и техники АПК»

В статье должно быть кратко изложено состояние дел по изучаемой проблеме со ссылками на публикации (желательно не менее трех ссылок). Затем указаны цели, задачи, условия и методы исследований. Подробно представлены результаты экспериментов и их анализ. Сделаны выводы и даны предложения производству. В статье следует по возможности выделять следующие блоки: введение; цель и задачи исследований; условия, материалы и методы исследований; результаты исследований; выводы.

Вместе со статьей должны быть представлены перевод названия на английский язык; аннотация (200-250 слов) на русском и английском языках; ключевые слова на русском и английском языках; полные почтовые адреса всех учреждений, в которых работают авторы, на русском и английском языке; ученые степени и должности авторов на русском и английском языке код УДК; библиографический список.

В тексте ссылка на источник отмечается соответствующей цифрой в квадратных скобках в порядке цитирования. В списке литературы приводятся только те источники, на которые есть ссылка в тексте. Использование цитат без указания источника информации запрещается.

Материал для подачи в журнал набирается в текстовом редакторе Word версия не ниже 97 файл с расширением *.rtf.

Объем публикации 12-16 стр. машинописного текста набранного шрифтом Times New Roman, размер кегля 14 с полуторным интервалом. На 2,5 страницы текста допускается не более 1 рисунка или таблицы.

Статьи необходимо направлять с сопроводительным письмом с указанием сведений об авторах (фамилия, имя, отчество -полностью, ученая степень, место работы и занимаемая должность) на русском и английском языке, контактных телефонов и адреса электронной почты для обратной связи.

На публикацию представляемых материалов необходимо письменное разрешение и рекомендация руководства организации, на средства которой проводились исследования. Его вместе с одним экземпляром рукописи, подписанным авторами, и статьей в электронном виде нужно отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166, ООО «Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК». Для ускорения выхода в свет материалы в электронном виде можно направлять по адресу: agroapk@mail.ru.

Плата с аспирантов за публикацию рукописей не взимается.

Несоответствие статьи по одному из перечисленных пунктов может служить основанием для отказа в публикации.

Все рукописи, содержащие сведения о результатах научных исследований, рецензируются, по итогам рецензирования принимается решение о целесообразности опубликования материалов.