Динамика накопления аскорбиновой кислоты в листьях и соцветиях Ромашки аптечной в

Динамика накопления аскорбиновой кислоты в листьях и соцветиях Ромашки аптечной в. г.г. Растения являются первоисточниками буквально всех витаминов, в том числе и аскорбиновой кислоты Лебедев, 1988 . Исследование показывают многогранность функций витамина С в организме растений и животных.

Аскорбиновая кислота служит регулятором направления действия ферментов в ту или иную сторону. Выявлена роль аскорбиновой кислоты в углеводном обмене, известно влияние окислительно-восстановительной системы аскорбиновой кислоты на направленность действия сахарозы в некоторых растительных тканях.

Витамин С, по видимому, связан и с минеральным обменом растений Егоров, 1954 . Накопление витаминов, в том числе и аскорбиновой кислоты, у разных растений идет неодинаково. Количество того или иного витамина может зависеть как от видовой принадлежности растения, так и от его физиологического состояния Кеорели, 1991 . Биосинтез витамина С связан с фотосинтетической деятельностью растительного организма, в результате которой возникают особые активные формы сахаров, способных при соответствующих условиях превращаться в аскорбиновую кислоту. Содержание витамина С различно в разных частях одного и того же растения.

Установлено, что максимальное количество аскорбиновой кислоты содержится в наиболее активных частях растений в листовой пластинке и молодой завязи, в подземных частях её мало или вовсе нет Егоров, 1954 . Содержание аскорбиновой кислоты в растениях по мере их роста и развития постепенно увеличивается, т.к. усиливаются синтетические процессы в листьях, связанные с образованием репродуктивных органов растений Овчаров, 1969 . Нами было исследовано содержание аскорбиновой кислоты в листьях и цветах Ромашки аптечной начиная с фазы бутонизации, т.к. именно эти органы являются местом интенсивного синтеза и накопления биологически активных веществ, в том числе и витаминов, в ходе онтогенеза.

В начале вегетации, во время активного роста, характерно энергичное образование аскорбиновой кислоты молодым растением, т.к. в этот период происходят усиленные процессы перестройки белков, углеводов, жиров, связанное с новообразованием клеток и тканей.

В фазу бутонизации содержание аскорбиновой кислоты в листьях Ромашки аптечной было максимальным и составляло в 1999 году 65 мг, в 2000 году - 62 мг прил.8, рис.8 . В этот период максимально развивалась ассимиляционная поверхность листьев, которая активно фотосинтезировала, продуцировала и накапливала большое количество аскорбиновой кислоты с тем, чтобы в дальнейшем ее трансформировать в репродуктивные органы, для последующего использования в энергетических процессах цветения и оплодотворения.

Переход к цветению связан с уменьшением содержания аскорбиновой кислоты в листьях Ромашки аптечной, т.к. часть ее вместе с углеводами и другими продуктами ассимиляции переходила в формирующиеся соцветия. Образование генеративных органов у растений связано с резким усилением синтетических процессов как в листьях, так и в бутонах, и неслучайно, что в них в значительных количествах накапливаются сахара, а значит и витамины, которые используются на рост и развитие репродуктивных структур Овчаров, 1955 . К началу цветения в 1999 году количество аскорбиновой кислоты в листьях Ромашки аптечной уменьшилось на 17 мг и составило 47,5 мг, в 2000 году - 54 мг рис. 8 . Снижение уровня аскорбиновой кислоты в листьях Ромашки обусловлено не только ее оттоком к генеративным органам, но и температурным фактором.

По мнению А.Д. Егорова 1954 , витамин С накапливается интенсивнее при пониженных температурах меньше 20 С , так как при повышении температуры происходит быстрый распад двух свободных форм аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот в растительных клетках. 27.05.00 6.06.00 20.06.00 29.06.00 6.07.00 18.07.00 Фазы, даты 1999-2000 г.г. Б-бутонизация НЦ - начало цветения МЦ - массовое цветение НП - начало плодоношения МП - массовое плодоношение КВ - конец вегетационного периода Рис.8. Динамика содержания аскорбиновой кислоты в листьях и соцветиях Ромашки аптечной в 1999-2000 г.г. К началу цветения в 1999 году температура составляла 22 С, а в 2000 году - 17 С прил.2, рис.3 . высокая температура в 1999 году повлекла более сильное снижение аскорбиновый кислоты в листьях Ромашки, по сравнению с 2000 годом.

В фазу массового цветения в 1999 году количество аскорбиновой кислоты в листьях Ромашки аптечной составило 66 мг, в то время как в 2000 году - 60 мг рис. 8 . Накопление аскорбиновой кислоты обусловлено быстрым темпом биосинтетических процессов, происходящих в листьях, в результате которых шло образование питательных веществ и витаминов, необходимых для формирующихся соцветий.

Установлен факт непосредственного участия витаминов в формировании мужского и женского гаметофитов.

Витамины, способствуя успешному взаимодействию гаметофитов, оказывают огромное влияние на рост и развитие завязи. Поэтому накопление витаминов в генеративных органах растений очень важно для дальнейшего прохождения онтогенеза Овчаров, 1969 . Благоприятное влияние на содержание аскорбиновой кислоты в листьях Ромашки аптечной в фазу массового цветения оказали достаточное количество осадков и оптимальная температура, которая в оба года исследования не превышала 17С прил.2, рис.3, 4 . Вода выступает в качестве субстрата окисления и источника кислорода при фотосинтезе, поэтому в условиях нормального водообеспечения идет усиление фотосинтетических процессов Якушкина, 1993 . В результате увеличивается численность сахаров, а следовательно, и аскорбиновой кислоты, которая является продуктом их окисления.

Содержание витамина C к началу плодоношения в листьях Ромашки снижалось в 1999 году до 35мг, в 2000 году до 41,5мг прил.8, рис.8 . Обусловлено это несколькими причинами.

Во-первых, после оплодотворения сильно возрастала потребность в ассимилятах у соцветий, в связи с активным формированием в них плодов и семян, в результате большая часть аскорбиновой кислоты оттекала в репродуктивные органы.

Во-вторых, снижение количества аскорбиновой кислоты вызвали неблагоприятные погодные условия. Так, в 1999 году высокая температура 22С рис.3 в сочетании с небольшим количеством осадков 17мм рис.4 привели к депрессии фотосинтеза и завяданию растений. У К.Е.Овчарова 1958 имеются данные о том, что снижение содержания аскорбиновой кислоты в листьях под влиянием подвядания обусловлено как закрыванием устьиц, в результате чего создается недостаток кислорода, присутствие которого необходимо для синтеза витамина C , так и изменением коллоидного состояния протоплазмы, приводящей к задержке синтетических процессов.

Снижение содержания витамина C при подвядани объясняется не только задержкой его биосинтеза, но и активированием ферментативных систем, разрушающих этот витамин. В 2000 году к началу плодоношения Ромашка, наоборот, оказалась в условиях избыточного увлажнения. Накопление влаги в почве нарушило корневое питание растений, в результате затормозилось протекание всех физиологических и биохимических процессов, уменьшилось содержание сахаров и аскорбиновой кислоты в листьях Ромашки аптечной. Фаза плодоношения характеризовалась дальнейшим снижением аскорбиновой кислоты в листьях Ромашки в оба года исследования.

Содержание витамина C в листьях в 1999 году не превышало 28мг, в 2000 году - 32мг рис.8 . Уменьшение содержания аскорбиновой кислоты связано с физиологическим старением растений. Таким образом, динамика накопления аскорбиновой кислоты листьями Ромашки аптечной в оба года исследования 1999 2000 является сходной рис.8 . Общее содержание аскорбиновой кислоты в 1999 году составило 242мг, в 2000 году - 249мг. Наряду с образованием витаминов в листьях в процессе фотосинтеза, идет активное их накопление в цветах и плодах, что связано с высоким уровнем обмена веществ в этих органах.

В онтогенезе растительного организма растущим и запасающим тканям принадлежит ведущая роль в ориентации потоков ассимилятов из листьев.

В результате в растении возникает несколько аттрагирующих зон верхушечная меристема стеблей, формирующиеся цветы и плоды, между которыми распределяется большая часть подвижных ассимилятов Лебедев, 1988 . Перераспределение питательных веществ и витаминов происходит в растении во все периоды его жизнедеятельности. Особенно много витаминов оттекает к генеративным органам, а в период плодоношения - к плодам Овчаров, 1955 . В 1999-2000 г.г. нами было исследовано количественное содержание аскорбиновой кислоты в соцветиях Ромашки аптечной за период онтогенеза. В целом в цветах аскорбиновой кислоты содержится меньше, чем в листьях рис. 8 . В начале цветения количество аскорбиновой кислоты в цветочных корзинках Ромашки составляло в 1999 году 30мг, в 2000 году - 25мг рис.8 . Небольшое содержание витамина C в соцветиях связано с высокой синтетической активностью листьев в это период, которым для формирования вегетативной массы были необходимы биологически активные вещества, в том числе и витамины.

Витамин C необходим листьям для нормального прохождения фотосинтеза, т.к. он играет роль катализатора конденсации исходных групп - СНОН в сахара Девятин, 1984 , кроме того, присутствие аскорбиновой кислоты приостанавливает накопление Н2О2, которая могла бы окислить хлорофилл и вывести его из строя Физиология , 1967 . Поэтому в начале цветения лишь небольшая часть витамина C транспортировалась в цветки, другая - использовалась непосредственно на месте его синтеза, т.е. в листьях.

В фазу массового цветения содержание аскорбиновой кислоты в соцветиях Ромашки несколько увеличивалось до 33мг в 1999 году и 32мг в 2000 году, чему способствовало увеличение синтеза витамина C в листьях рис.8 . Замечено, что пыльца многих растений содержит большое количество витаминов, среди которых особо выделяют аскорбиновую кислоту, т.к. она оказывает положительное влияние на ее прорастание.

Через сутки после оплодотворения содержание аскорбиновой кислоты в соцветиях повышается, при чем увеличение происходит в результате накопления в них обратимоокисленой формы аскорбиновой кислоты, что указывает на высокую скорость протекания синтетических процессов в соцветиях Овчаров, 1958 . Поэтому в фазу массового цветения все вещества, синтезированные в листьях, и в первую очередь витамины, интенсивно транспортировались в органы размножения - цветки. В фазу плодоношения происходило снижение аскорбиновой кислоты в соцветиях Ромашки аптечной, что напрямую связано с уменьшением ее содержания в листьях.

В 1999 году к началу плодоношения количество аскорбиновой кислоты в соцветиях Ромашки составило 22мг, а в 2000 году - 26мг рис.8 . Недостаток влаги в 1999 году, как отмечалось выше, отрицательно влиял на фотосинтез и увеличивал дыхательные процессы растений.

А т.к. во время дыхания даже незначительная потеря воды растением вызывает почти вдвое более высокие потери пластических веществ, то в качестве дыхательного субстрата, наряду с высокомолекулярными органическими соединениями, использовалась аскорбиновая кислота Физиология фотосинтеза, 1982 , в результате чего содержание ее в листьях и цветах уменьшалось.

В 2000 году в результате избыточного увлажнения 91,3мм рис.4 часть питательных веществ и воды вымывалась из растений. Т.к. вода является участником многих окислительно-восстановительных реакций, ее недостаток привел к нарушению как физиологических, так и синтетических процессов, что негативно отразилось на содержании аскорбиновой кислоты в соцветиях Ромашки аптечной. В 1999 году в фазу массового плодоношения количество аскорбиновой кислоты в соцветиях Ромашки составило 35мг, в 2000 году - 25мг рис.8 . В этот период шло активное плодо- и семяобразование, поэтому все питательные вещества и витамины использовались на эти процессы.

В связи с чем шел активный отток аскорбиновой кислоты из листьев в плодоносящие соцветия. Таким образом, в ходе онтогенеза Ромашки аптечной происходило активное накопление аскорбиновой кислоты в листьях и цветах, причем наблюдалась прямая зависимость содержания аскорбиновой кислоты в соцветиях от ее количества в листьях.

Общее количество аскорбиновой кислоты в листьях и цветах тетраплоидной Ромашки аптечной в 1999 году составило 362мг, в 2000 г 356мг, что практически в 2 раза превосходит данные по количественному содержанию витамина C ,полученных при изучении диплоидной Ромашки аптечной Шепелева, 1999 . Большее содержание витаминов в тетраплоидной Ромашке, возможно, обусловлено генетическими особенностями растений и погодными условиями.

Для тетраплоидных сортов, к которым относилась исследуемая в 1999 - 2000 г.г. Ромашка, характерно более высокое содержание биологически активных веществ, в том числе и витаминов, по сравнению с диплоидными растениями, к которым принадлежала Ромашка, изучаемая в 1997 - 1998 г.г. Выводы 1. Ромашка аптечная в условиях Удмуртии успешно прошла все фазы своего развития. На продолжительность вегетационного периода растений большое влияние оказал недостаток влаги, который в 1999 году пришелся на фазу бутонизации Ромашки, в результате она быстро пришла к цветению, а в 2000 году - на период плодоношения, что способствовало раннему старению и быстрой гибели растительного организма.

Продолжительность жизни Ромашки аптечной в 1999 году составила 106 дней, а в 2000 году - 91 день. 2. Максимальная генеративная мощность была отмечена в фазу массового цветения Ромашки 114 соцветий с одного растения в 1999 году и 84 соцветия с одного растения в 2000 году. Во время плодоношения уменьшалось общее количество соцветий на растении, в связи с чем снижалась и генеративная мощность. 3. Цветение Ромашки в условиях Удмуртии в 1999 году продолжалось 43 дня, в 2000 году в связи с высокой температурой и избытком влажности в конце цветения длительность этого периода сократилась и составила 36 дней. 4. В формировании соцветий Ромашки аптечной большую роль сыграли погодные условия. Достаточное количество влаги, невысокие температуры в период цветения в оба года исследования способствовали увеличению размеров репродуктивных органов.

Соцветия Ромашки аптечной были крупными и достигали 2-3 см в диаметре, сырая масса одного соцветия колебалась в пределах 17,5-25,5 мг. 5. Общий урожай соцветий Ромашки в оба года исследования был одинаков и составил около 23 ц га. Если в 1999 году на урожайности Ромашки более сильно отразилось количество сформированных соцветий, то в 2000 году увеличение урожайности связано с накоплением сырой массы соцветий.

Общий выход сухого сырья в период массового цветения составил 25 . 6. В обменных процессах растений большую роль оказывает аскорбиновая кислота.

К моменту массового цветения содержание аскорбиновой кислоты как в листьях, так и в цветах Ромашки увеличивалось. В 1999 году количество аскорбиновой кислоты в листьях составляло 66 мг, в соцветиях - 33 мг, в 2000 году - 60 мг и 32 мг соответственно. К началу плодоношения происходил отток аскорбиновой кислоты к формирующимся плодам и семенам, поэтому её количество в листьях уменьшалось, а в оставшихся соцветиях оставалось практически на том же уровне. 7. Общее содержание витамина C за весь период цветения в листьях Ромашки аптечной в 1999 году составило 178,5 мг, в соцветиях - 85 мг, в 2000 году - 176 мг и 82 мг соответственно.

Накопление аскорбиновой кислоты тесно связано с погодными условиями. Невысокая температура 20 С и достаточное влагообеспечение в оба года исследования во время цветения способствовали накоплению аскорбиновой кислоты. 8. Сравнение двух генетических форм Ромашки аптечной диплоидной и тетраплоидной показало, что тетраплоидная Ромашка характеризуется большей генеративной мощностью, урожайностью и высоким содержанием аскорбиновой кислоты.

Поэтому в условиях Удмуртии для получения высококачественного сырья Ромашки аптечной, выгоднее использовать тетраплоидные сорта этого лекарственного растения.