Одной из важных задач современной биотехнологии является разработка технологий по созданию и применению биологически активных средств, способствующих росту и развитию растений, улучшению почвенного плодородия и используемых в других сферах человеческой жизни. Наиболее актуальным направлением, обеспечивающим одновременно с созданием биосредств использование природного богатства, является создание высокоэффективных технологий, целесообразных для внедрения в Российской Федерации [1, стр.1].
В настоящее время известно большое количество биологически активных средств, которые преимущественно классифицируют как биопрепараты. Наиболее перспективными из них являются те, которые имеют множество областей применения и обладают широким спектром воздействия на объекты окружающей среды.
На фоне большого количества биосредств, представленных на российском рынке, особо выделяется группа биопрепаратов, технологии, получения которых позволяют максимально сохранять и извлекать биологически активные вещества из исходных субстратов [1, стр.1].
Поэтому актуальным является оптимизация и интенсификация технологии получения биологически активных веществ из растительного сырья, подбор и оптимизация состава средств повышающих защитные реакции сельскохозяйственных культур.
Целью работы являетсяполучения жидкофазных биологически активных средств на основе сырья распространенных лекарственных растений и изучения их влияния на формирование защитных реакций сельскохозяйственных культур.
Исследования проводились на базе центра коллективного пользования «Орловский региональный биотехнологический центр сельскохозяйственных растений», «лаборатории биотехнологии и молекулярной экспертизы» и кафедры биотехнологии Орел ГАУ.
Были получены водные экстракты из лекарственных растений:корней папоротника, листьев папоротника, растений пижмы, растений чистотела, растений тысячелистника, растений полыни, хвои елии хвои лиственницы.
Процесс подготовки растительного сырья включает: очистку сырья, высушивание при температуре 28 0С, измельчение сырья (диаметр 0,1-0,2 мм). Далее следует процесс экстракции, т.е. получение водного раствора на водяной бане в течение 24 часов при температуре 40 0 С. Следующий этап это очистка экстракта от сопутствующих веществ методом центрифугирования. Добавление консерванта, далее розлив и фасовка.
Основными биологически активными компонентами выбранных нами лекарственных трав являются фенольные соединения,дубильные вещества, флаваноиды, эфирное и жирное масла, органические кислоты, витамины, микро-, макроэлементы и другие вещества.
Проведена работа по изучению компонентного состава полученных вытяжек. Выявлено, что наиболее высокое содержание фенольных соединений наблюдается в вытяжках из корней папоротника и хвои лиственницы.
Наряду с выше изложенным, нами изучались полученные экстракты, на содержание зольных элементов.Обнаружены достаточно высокие показатели, однако, наибольшая зольность в экстракте из корней папоротника.
Во всех экстрактах обнаружено высокое содержание витамина С. Как видно из табличных данных наибольшим содержанием витаминов С выделяются экстракты из хвои ели и лиственницы.
Испытания биологической активности экстрактов и их влияние на ростостимулирующие процессы, а также формирование защитных реакций сельскохозяйственных культур проводились на семенах гороха сорта «Норд» в лабораторных условиях. Для этого перед посевом обрабатывали семена гороха в жидкофазных экстрактах биологически активных веществ 1 % и 10 % концентрации в течение 2-х часов. Контролем служили вода и промышленный препарат Эпин. Показатели биологической активности проростков гороха снимали, начиная со 2-х суток, затем на 4-е, 7-е и 10-е сутки.
В ходе эксперимента выявлено, что все экстракты проявляют биологическую активность и улучшают ростовые показатели семян гороха в сравнении с контролем. В таблице 1 приводятся данные, показывающие, что экстракты из корней папоротника и хвои лиственницы проявляют наиболее высокую биологическую активность.
Таблица 1
Влияние экстрактов из лекарственных растений на ростовые показатели проростков гороха
| Название экстракта | Сутки эксперимента | Длина проростков, см | Масса проростков, г | Длина корешка, см | Масса корешков, г | Кол-во боковых корешков |
| 1.Экстракт из корней папоротника | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,7
3,5 4,6 |
0,2054
1,3426 1,6349 |
0,2
2,3 3,1 |
0,0512
0,7932 1,5285 |
2
8 11 |
| 2.Экстракт из листьев папоротника | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,6
3,0 4,1 |
0,1471
0,8724 1,0256 |
0,1
2,4 2,9 |
0,0342
0,5023 1,3428 |
1
5 7 |
| 3.Экстракт из растений пижмы | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,1
2,6 3,3 |
0,0869
0,7988 1,0483 |
0,2
1,5 2,4 |
0,3826
0,4732 0,9361 |
0
4 7 |
| 4.Экстракт из растений чистотела | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,3
2,7 3,6 |
0,1852
0,8934 1,3245 |
0,3
1,9 2,7 |
0,0156
0,5490 0,9934 |
1
5 6 |
| 5.Экстракт из растений тысячелистника | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,2
2,5 2,9 |
0,2148
0,6945 0,9428 |
0,2
2,0 2,4 |
0,0348
0,5034 0,8945 |
0
2 3 |
| 6.Экстракт из растений полыни | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,7
3,2 3,5 |
0,4371
0,9350 1,2361 |
0,2
1,8 2,6 |
0,0532
0,4323 0,9271 |
0
3 5 |
| 7.Экстракт из хвои ели | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,3
2,9 3,8 |
0,2043
0,4563 0,9671 |
0,2
1,5 2,2 |
0,0721
0,3296 0,7582 |
0
1 9 |
| 8.Экстракт из хвои лиственницы | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,5
3,5 4,0 |
0,6503
1,0045 1,4205 |
0,3
2,0 3,4 |
0,0317
0,5811 1,6024 |
2
4 11 |
| 9. Контроль без обработки | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,1
2,7 3,1 |
0,2156
0,6791 0,8424 |
0,1
1,4 2,1 |
0,0455
0,3956 0,7638 |
0
2 3 |
| 10 Контроль Эпин | 4 — е
7 – е 10 –е |
0,6
2,9 4,1 |
0,6251
0,8847 1,3840 |
0,2
2,0 3,2 |
0,0453
0,5023 1,5632 |
2
4 9 |
Для дальнейших испытаний выбрали жидкофазные экстракты БАВ из корней папоротника и хвои лиственницы, так как именно они проявляли наиболее высокую ростостимулирующую активность на проростках гороха.
Активация пероксидазы в ответ на стрессы является одним из ключевых процессов формирования и развития защитных реакций в растительных клетках. Активность этого фермента в растении повышается при инфицировании фитопатогенами, обработке биологически активными препаратами, при поранении, при изменении температурного режима (Рис. 1).
Рисунок 1. Активность фермента пероксидазы в проростках гороха.
1 – контроль без обработки, 2 – контроль с применением Эпина, 3 — экстракт из корней папоротника 1%, 4 — экстракт из корней папоротника 10%, 5 – экстракт из хвои лиственницы 1 %, 6 — экстракт из хвои лиственницы 10 %.
Как видно на графике мы наблюдаем, что самая высокая активность фермента пероксидазы у образцов, обработанных 10 % экстрактом из корней папоротника и 10 % экстрактом из хвои лиственницы.
Изучение каталазной активности в проростках гороха показало, что по мере роста гороха происходит снижение.Мы видим, что активность фермента каталаза изначально была наиболее высокой в контрольном варианте Эпин и вариантах с применением 10 % вытяжек из корней папоротника и хвои лиственницы (Рис. 2).
Рисунок 2 . Активность фермента каталазы в проростках гороха
1 – контроль без обработки, 2 – контроль с применением Эпина, 3 — экстракт из корней папоротника 1%, 4 — экстракт из корней папоротника 10%, 5 – экстракт из хвои лиственницы 1 %, 6 — экстракт из хвои лиственницы 10 %.
Наряду с ферментативной активностью в проростках гороха изучалось содержание витамина С. Выявлено, что происходит накопление аскорбиновой кислоты по мере роста растений. Это выражено по всем вариантам исследований (Рис.3).
Рисунок 3. Содержание витамина С в проростках гороха
1 – контроль без обработки, 2 – контроль с применением Эпина, 3 — экстракт из корней папоротника 1%, 4 — экстракт из корней папоротника 10%, 5 – экстракт из хвои лиственницы 1 %, 6 — экстракт из хвои лиственницы 10 %.
Выводы:
- Исследование жидкофазных экстрактов на содержание биологически активных веществ показало, что в экстрактах присутствуют фенольные соединения, витамин С и во всех экстрактах обнаружена, высокое содержание зольных элементов. Обнаружены достаточно высокие показатели, однако, наибольшая зольность в экстракте из корней папоротника.
- Установлено, что все жидкофазные экстракты проявляют биологическую активность и улучшают ростовые показатели семян гороха в сравнении с контролем. Экстракты из корней папоротника и хвои лиственницы проявляют наиболее высокую биологическую активность.
- При обработке растений гороха 10 % жидкофазными экстрактами биологически активных веществ из корней папоротника и хвои лиственницы происходит формирование защитных реакций проростков гороха, что подтверждено изучением антиоксидантных ферментов
Список литературы.
- Фомичева Н. В.Разработка способаполучения жидкофазных биологически активных средств. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Тверь, 2007[schema type=»book» name=»ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ» description=»Проведено исследование влияния биологически активных веществ лекарственных растений на ростовые показатели гороха. При получении БАВ для дальнейшего использования в сельскохозяйственном производстве в качестве более дешевого иммуномодулятора, с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур, в частности гороха посевного.» author=»Гагарина Ирина Николаевна, Горькова Ирина Вячеславовна, Ботуз Наталья Ивановна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]