Октемцы, Саха-Якутия
27 марта 2016г.
Пигменты – важнейший компонент аппарата фотосинтеза. Все зеленые ткани высших растений содержат хлорофилл a и b, а также каротиноиды, которые локализованы в хлоропластах. К ним принадлежат β-каротин, лютеин, виолаксантин и неоксантин. Они часто содержатся вместе с меньшими количествами α-каротина, зеаксантина, β-криптоксантина и антераксантина (Петров, Перк, Осипова, 2011) и играют непосредственную роль в процессе фотосинтеза.
Исследования каротиноидов растительности Якутии было начато еще в 40-50-х годах прошлого века, когда А.Д. Егоров (1954) описал основные закономерности изменения содержания β-каротина у дикорастущих видов травянистых и древесно-кустарниковых растений. Впервые на примере каротина и аскорбиновой кислоты он показал, что в условиях жесткого экстремального климата многие виды растений вырабатывают значительное количество биологически активных веществ.
Способность растений, произрастающих в исключительно неблагоприятных условиях Севера, усиленно синтезировать и накапливать каротиноиды, улучшает их энергетический обмен (Петров, 2010). Высокая устойчивость северных растений к экстремальным условиям перезимовки, по-видимому, обусловлена пластичностью энергетической системы.
Принимая во внимание тот факт, что изучение пигментов в растениях люцерны в разные периоды их вегетации для определения их фотосинтетической активности, а также уровня содержания каротиноидов в кормах, полученных из многолетних трав весьма актуально в настоящее время, мы провели исследования по выявлению качественного и количественного пигментного состава в листьях и отаве перспективных сортов люцерны серповидной в Нюрбинском районе Республики Саха (Якутия).
Нами была изучена динамика содержания каротиноидов в зеленой массе разных сортов люцерны во время укосов и после. Для изучения были взяты зимостойкие сорта люцерны Якутская желтая и Сюлинская.
Исследования показали, что большую долю в сумме каротиноидов в листьях люцерны изучаемых сортов составляют лютеин+зеаксантин, затем, виолоаксантин и β – каротин, меньше всего содержится неоксантина (Табл.1). При укосах кормовой массы люцерны до конца июня обнаружено каротиноидов от 334,32 до 426,23 мкг/г сырой массы у сорта Якутская желтая и от 311,50 до 404,54 мкг у сорта Сюлинская, затем их содержание уменьшается до 350,56 и 357,22 мкг/г, а после первой декады июля – снова возрастает до 375,12 и 357,59 мкг/г соответственно по сортам. Поздние сроки укоса (30.07. и 10.08.) способствуют снижению содержания каротиноидов в зеленой массе люцерны. При этом необходимо отметить, сорт Сюлинская уступает Якутской желтой по содержанию каротиноидов на 7-23 мкг.
Таблица 1
Содержание индивидуальных каротиноидов в листьях сортов люцерны (2011 г.)
Сорт
|
Дата
|
Каротиноиды, мкг на г
|
β - каротин
|
Неоксантин
|
Виолаксантин
|
Лютеин+зеаксантин
|
Сырой массы
|
Сухой массы
|
Сырой массы
|
Сухой массы
|
Сырой массы
|
Сухой массы
|
Сырой массы
|
Сухой массы
|
Якутская желтая
|
укос
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
|
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
|
В отаве после укосов синтез каротиноидов резко сокращается по причине перенесенного растениями люцерны стресса при удалении надземной части. Осенью, в сентябре, синтез каротиноидов усиливается, несмотря на снижение температуры и уменьшение интенсивности солнечной радиации: у люцерны сорта Якутская желтая достигает максимума в конце сентября до 432,72 мкг/г, сорта Сюлинская – до 332,06 мкг/г.
Процент окисленных форм каротиноидов, то есть ксантофиллов, колеблется в люцерне по укосам в пределах 65,11-70,864; в отаве их значительно больше: 67,53-77,78% на сорте Якутская желтая и 65,29-77,38% на сорте Сюлинская.
При рассмотрении соотношения ксантофиллы /β каротин обнаружено, что во время укосов первые превышают последние в 1,94-2,21 в зеленой массе сорта Якутская желтая и в 1,86-2,43 раза – сорта Сюлинская, в отаве это превышение достигает 2,18-3,50 и 2,05-3,42 раз соответственно по изучаемым сортам.
Данные настоящих опытов с сортами люцерны позволяют сделать заключение о том, что сезонная динамика содержания у них индивидуальных и суммы желтых пигментов в осенний период при наступлении осенних низких положительных и отрицательных закаливающих температур характеризуется увеличением суммы каротиноидов за счет существенного повышения количества их ксантофилловой составляющей.
Усиленному синтезу кислородсодержащих каротиноидов в Якутии может способствовать холодная почва в период прорастания семян в начальные фазы развития, весеннего отрастания трав, а также холодные ночи и высокая температура дневная температура в течение летнее-осенних периодов вегетации и предзимнего периода.
Согласно исследований К.А. Петрова (2011) содержание β - каротина в процентах от суммы каротиноидов в зеленой массе ломкоколосника ситникового составляет 23,4, пырея ползучего – 22,6 и хвоща пестрого – 31,15%. По нашим данным процент β - каротина в надземной части люцерны колеблется от 22,6 (сорт Сюлинская) до 29,3 (сорт Якутская желтая) (Рисунок 1).
Таким образом, опыты по выявлению качественного и количественного состава
каротиноидов в зеленой массе перспективных сортов люцерны серповидной и изменчивой показали
следующее:
-
большую часть в сумме каротиноидов в листьях люцерны
составляют
лютеин+зеаксантин,
затем, виолоаксантин и β – каротин, меньше
всего содержится неоксантина;
-
укосы кормовой массы люцерны до конца июня способствуют увеличению содержания каротиноидов, затем их содержание уменьшается, а после первой декады
июля – снова возрастает. Поздние
сроки укоса (30.07. и 10.08.) способствуют снижению содержания каротиноидов в зеленой массе люцерны. При этом сорт
Сюлинская уступает Якутской желтой по содержанию каротиноидов на 7-23 мкг;
-
отава люцерны
характеризуется наибольшим содержанием каротиноидов по сравнению с исходными растениями;
-
зеленая масса сортов люцерны отличается высоким
содержанием β – каротина по сравнению с другими кормовыми растениями, произрастающими в условиях
Якутии, кроме
хвоща пестрого.
Список литературы
1.
Егоров А.Д. Витамин «С» и каротин
в растительности Якутии.
– М.: АН СССР, 1954. – 248 с.
2. 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.
3.
Петров К.А., Перк А.А., Осипова В.В. Криорезистентность и формирование кормовой
ценности растений Якутии. Якутск: Бичик, 2011.
- 198 с.
|