The article presents the results of long-term introduction of species of the genus Juglans L. growing in the arboretum of the M.M. Gryshko National Botanical Gardens, National Academy of Science of Ukraine and Goloseevsky forest stands in Kiev. A comparative analysis of the content of biologically active substances in the vegetative and generative organs for the prospects of further use of plant raw materials of these introducents is carried out.
acclimatization, ripened fruits, lipids, juglone, catkins, leaves
Успешность интродукции растений зависит от их жизнеспособности в новых условиях существования, которая проявляется в полноте прохождения растениями циклов сезонного и онтогенетического развития [6,7,8]. Одними из важнейших факторов, лимитирующих возможность интродукции древесных растений, является зимостойкость засухоустойчивость, рост и генеративное развитие.
Виды рода Juglans L., используются как ценные пищевые и лекарственные растения [12]. Анализ литературных источников показал, что вопросы, связанные с изучением биохимического состава растительного сырья видов рода Juglans остаются малоизученными и касаются в основном растений J. regia L., nigra L. Поэтому, изучение биохимических показателей вегетативных и генеративных органов всех интродуцированных видов рода Juglans представляет научную новизну, является актуальным и имеет практическое значение.
Исследованы виды рода Juglans L. в возрасте от 55 до 65 лет в коллекции Национального ботанического сада имени Н.Н. Гришко НАН Украины (НБС) (в отделах дендрологии и акклиматизации плодовых растений) и в Голосеевских лесных насаждениях г. Киев. Природные ареалы интродуцентов относятся к четырем флористическим областям [9]: Атлантико-Североамериканской – J. cinerea L., J. nigra L.; Мадреанськой – J. major (Torr.) A. Heller, J. microcarpa Berland; Восточноазиатской (Японо-Китайской) – J. ailantifolia, J. ailantifolia var. cordiformis (Makino) Rehder, J. mandshurica Maxim.; Ирано-Туранской – J. regia L. (типичные растения) и отдельная коллекция растений скороплодные формы – J. regia f. fertillis Petz et Kirch.
Оценку успешности интродукции видов рода Juglans проводили в 2014-2020гг. по методикам Н.А. Кохно (1980) и А.А. Калиниченко (1978), учитывающих такие важные показатели как засухоустойчивость, зимостойкость, плодоношение и способность к натурализации.
Определение и сравнительный анализ содержания биологически активных веществ в вегетативных и генеративных органах растений рода Juglans проводили в 2018-2019 гг.
Содержание липидов в ядре дозревших плодов проводилось стандартным экстракционно-весовым методом в соответствии с ГОСТ 31902-2012 «Изделия кондитерские. Методы определения массовой доли жира» [3]
Количество юглона определяли фотоэлектроколориметрическим методом по методике Л.Н. Айзенберга [1] Юглон под действием нитрата никеля в слабо-щелочной среде образует фиолетовое комплексное соединение, интенсивность окраски которой оценивали с помощью ФЭК на длине волны 440 нм.
Измерения проводились на фотоэлектроколориметре Zalimp KF 77 (Польша).
Полученные данные по содержанию юглона рассчитывали по формуле:
Где:
D - оптическая плотность раствора;
V - общее количество экстракта, мл;
R - кратность разведения раствора;
l - рабочая длина кювета, см;
H - аликвота
m – навеска, г;
K - коэффициент перерасчета.
Количество параллельных измерений равняется 3. Точность метода находится в пределах 2,5-4,8%.
Статистически обработанные данные отображены на гистограммах в виде средних арифметических значений и их стандартных погрешностей. Уровень достоверности был установлен на уровне α = 0,05. Статистический анализ проводился с помощью IBM SPSS Statistics, релиз 23.0.
Изучение показателей успешности интродукции растений рода Juglans показало, что все исследуемые виды хорошо акклиматизировались: достигли репродуктивной фазы развития, рост хороший, но менее интенсивный, чем в естественном ареале; урожай ежегодный; растения размножаются самосевом (исключение составляют растения J. regia f. fertillis, самосев которых частично погибает в зимний период и поэтому их адаптация определена как средняя (табл.1). Полная акклиматизация выявлена у растений J. nigra и J. cinerea.
Таблица 1
Оценка успешности интродукции видов рода Juglans в условиях Киевского Полесья
|
Вид, форма |
По Н.А. Кохно |
По А.А. Калиниченко |
||
|
Акклиматизационное число |
Акклиматизация |
Уровень адаптации, балл |
Адаптация |
|
|
J. regia |
94 |
хорошая |
III |
хорошая |
|
J. regia f. fertillis |
82 |
хорошая |
II |
средняя |
|
J. ailantifolia var. cordiformis |
98 |
хорошая |
III |
хорошая |
|
J. major |
98 |
хорошая |
III |
хорошая |
|
J. ailantifolia |
98 |
хорошая |
III |
хорошая |
|
J. mandshurica |
98 |
хорошая |
III |
хорошая |
|
J. microcarpa |
98 |
хорошая |
III |
хорошая |
|
J. nigra |
100 |
полная |
IV |
высокая |
|
J. cinerea |
100 |
полная |
IV |
высокая |
Исследования засухоустойчивости и зимостойкости видов рода Juglans показало, что растения из Восточноазиатской флористической области (J. ailantifolia, J. mandshurica) оказались недостаточно засухоустойчивыми (в жаркую погоду они частично сбрасывают листья, наблюдается массовая суховершинность деревьев). Наблюдение зимостойкости показало, что наибольшее количество зимних повреждений (морозобоины, подмерзание прироста побегов) отмечено у растений из Ирано-Туранской (J. regia, J. regia f. fertillis) и Восточноазиатской флористических областей (J. ailantifolia).
За весь период исследований в условиях Киевского Полесья у представителей рода Juglans не отмечалось массового повреждения грибковыми заболеваниями и вредителями. Исключение составляет J. regia и J. regia f. fertillis, которые повреждаются в отдельные годы антракнозом, марсониозом и ореховым галловой клещом.
Изучение содержания липидов в ядре дозревших плодов растений рода Juglans (рис. 1) показало, что наибольшее их содержание зафиксировано в ядре растений J. regia (70,38%), а наименьшее – у растений J. mandshurica (30,4%).
.
Рис.1. Содержание липидов в ядре дозревших плодов видов рода Juglans, %
Изучение содержания юглона в генеративных органах (сережки) в период набухания и массового цветения (рис. 2) показало, что большее количество юглона в сережках всех исследуемых видов содержится в фазе набухання генеративных почек. Наибольшая концентрация юглона в этот период зафиксирована у растений J. regia (4,556 ± 2,1 мг/г). Меньшее содержание юглона в сережках всех исследуемых растений отмечалось в период массового цветения. Наименьшая его концентрация в этот период отмечена в сережках растений J. cinerea (1,792 ± 3,2 мг / г).
. 
Рис. 2. Содержание юглона (сережки) у растений рода Juglans, мг / г
Изучение содержания юглона в листьях в июне и августе (рис. 3) показало, что большая концентрация этого вещества у всех исследуемых растений в июне. Наибольшее содержание юглона в этот период зафиксирован в листьях растений J. microcarpa (14,277 ± 4,1 мг / г). Меньшее содержание юглона в листьях всех опытных растений наблюдался в августе. Наименьшее его содержание зафиксировано в листьях растений J. ailantifolia var. cordiformis (2,072 ± 3,4 мг / г).
Рис. 3. Содержание юглона в листьях растений рода Juglans, мг / г
Содержание юглона в околоплоднике (рис. 4) оказалось меньшим в дозревших плодах всех исследуемых видов. Наименьшее его содержание обнаружено у растений J. ailantifolia var. cordiformis (0,091 ± 2,3 мг / г). Большее содержание юглона зафиксировано в околоплодниках всех исследуемых растений в начале роста плодов. Наибольшее содержание юглона зафиксировано в околоплодниках плодов J. cinerea (3,598 ± 3,1 мг / г).
Рис. 4. Содержание юглона в околоплодниках растений рода Juglans, мг / г
Оценка успешности интродукции видов рода Juglans показала хорошую (J. regia, J. ailantifolia var. cordiformis, J. major, J. mandshurica, J. microcarpa, J. ailantifolia), среднюю (J. regia f. fertillis) и полную (J. nigra і J. cinerea) их акклиматизацию в условиях интродукции.
Изучение биохимических показателей вегетативных и генеративных органов видов рода Juglans показало, что наибольшее содержание липидов зафиксирован в ядре растений J. regia (70,38%), а наименьшее – у растений J. mandshurica (30,4%). Наибольшее содержание юглона зафиксировано в листьях J. microcarpa (14,277 ± 4,1 мг / г), а наименьшее – в околоплодниках дозревших плодов J. ailantifolia var. cordiformis (0,091 ± 2,3 мг / г).
Полученные данные могут быть использованы для дальнейшего применения этих растений как источника биологически ценных веществ. Таким образом, оценивая достаточную адаптацию и хозяйственную ценность видов рода Juglans L., они являются перспективными для выращивания в условиях Киевского Полесья.
1. Ajzenberg L.N., Suprunenko A.I., Ajzenberg V.L. Method of quantitative colorimetric determination of yuglon // Trudy KSHI. - 1966. - Vol. 43. - P. 187.
2. Gorohova, C.B. Useful properties of members of the genus Juglans L. // C.B. Gorohova: Vestnik Issyk-kul'skogo universiteta. Vol. 23. Karakol, 2009. P. 99-105.
3. GOST 31902-2012. Confectionery products. Methods for determining the mass fraction of fat. - M.: Standartinform, 2014.
4. Gukov, G.V., Lichman A.Yu. Manchurian nut as a medicinal and fruit plant / G.V. Gukov, A.Yu. Lichman A.Yu: Mat. mezhd nauchno-prakt. konf. Ussurijsk: Izd. PGSHA, 2002. P. 175-179.
5. Gukov, G.V. Complex use of Manchurian walnut in the South of the Far East / Gukov G.V, Lichman, A.Yu: Mat. mezhd. nauchno-prakt. konf. Habarovsk, 2004. P. 233-236.
6. Gukov, G.V. Bio-chemical indicators of the Manchurian nut on the territory of the Primorsky territory / Gukov G.V., Rejf O.Yu.: Byulleten' Botanicheskogo sada-Instituta DVO RAN. Vol. 9. Vladivostok, 2012. P. 4-8.
7. Enikeeva, R. A. Walnut and its preparations in modern homeopathic practice / R. A. Enikeeva, T.A. Sokol'skaya, T.D. Dargaeva: Vestnik Buryatskogo Gosudarstvennogo Universiteta (seriya «Medicina, fizkul'tura, sport»). Vol. 8, 2007. P. 32-34
8. Kalinichenko, A.A. Assessment of adaptation and feasibility of introduction of woody plants. / Kalinichenko A.A. - M.: Byull. GBS AN SSSR, 1978. Vol. 108. P. 3-9.
9. Kohno, N.A. A method for evaluating the success of introduction of deciduous woody plants. Theories and methods of plant introduction and green building. / N.A. Kohno.: Materialy respublikanskoj konferencii. - Kiev, 1980, P. 52-54.
10. Lapin, P.I., Sidneva, S.V. Assessment of the prospects for the introduction of woody plants based on visual observations. Introduction of woody plants / P.I. Lapin, S.V.Sidneva. - M., 1973, P. 7-67.
11. Tahtadzhyan, A.L. Floral areas of the Earth / A.L.Tahtadzhyan. - L.: Nauka, 1978. - 248 p.
12. Hodzhibaeva, S.M. New aspects of obtaining and controlling yuglon. Chemistry of natural compounds / S.M. Hodzhibaeva, O.F. Filatova, A.A. Tyschenko. 2000. №3. P. 227-229.
13. Shinkarenko A. L. Chemical and pharmacological study of flavonoid complexes from walnut and black walnut leaves / A. L. Shinkarenko, S. D. Sokolov, V. I. Dorodneva. Voprosy kurortologii, farmacii, farmakologii. - Pyatigorsk, 1967, P. 365-366.
14. Schepot'ev, F.L. Fruit and nut tree species / F.L. Schepot'ev, A.A. Rihter, I.G. Komanich I.G. i dr. - Lesnaya promyshlennost', 1969. - 368 p.
15. Abedi, P. M. Yaralizad eh, M. Fatahinia, F. Namjoyan, S. Nezamivand-Chegini, M. Yaraliza deh. Comparison of the Eff ects of Juglans Nigra Green Husk and Cl otrimazole on Candida A lbicans in Rats. / Abedi, P. M. Yaralizad eh, M. Fatahinia, F. Namjoyan, S. Nezamivand-Chegini & M. Yaraliza deh. - Jundishapur Journal of Microbiology In Press: Published online. 2017; November 30: e58151. DOI:https://doi.org/10.5812/jjm.58151
16. Babula, P. Simultaneous determination of 1,4- naphtoquinone, lawsone, juglone and plumbagin by liquid chromatography with UV detection / P. Babula, R.Mikelovab, D.Potěšilb, V.Adamb, R. Kizekb, L. Haveld & Z. Sladkya/ Biomed. Papers. 2005. V. 149. P. 25-28.
17. Wenzel, J. Antioxidant potential of Juglans nigra, black walnut, husks extracted using supercritical carbon dioxide with an ethanol modifier. / Wenzel, J., Storer Samaniego C., Wang L., Burrows L., Tucker E., Dwarshuis N. & Ammerman Zand M., A. - Food Sci. Nutr. 2016; 5(2): 223 -232. DOI: 10.10 02/fs n3.385.
