Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Волгоградский Государственный Университет
Кафедра Биологии
Курсовая работа
По дисциплине "Ботаника"
На тему: "Выявление аллелопатических свойств шалфея эфиопского (Salvia aethiopis L.)"
Выполнила: студентка
Кафедры Биология
курса, группы Бб-121
Мотренко А.В.
Научный руководитель:
Ассистент кафедры биологии
Млечко Е.А.
Волгоград 2014
Содержание
Введение
Глава 1. Объект, предмет, материалы и методы исследования
Глава 2. Обзор литературы
2.1 Систематическое положение, ботаническая характеристика и распространение шалфея эфиопского
2.2 Химический состав видов рода Salvia L
2.3 Биологическая активность видов рода Salvia L
Глава 3. Выделительная функция растений. растение как донор активных веществ
3.1 Химическая природа аллелопатически активных веществ
3.2 Физиологическое и биохимическое действие аллелопатически активных веществ
Глава 4. Аллелопатическая оценка шалфея эфиопского (salvia aethiopis l.)
4.1 Алеллопатическое действие водного экстракта шалфея эфиопского (Salvia aethiopis L.) на прорастание семян тест - растений
4.2 Влияние шалфея эфиопского на прохождение начальных этапов онтогенеза сортов сельскохозяйственных культур
Основные выводы по курсовой работе
Список литературы
Приложения
Введение
Важным источником физиологически активных веществ, поступающих в почву, являются различные остатки культурных и сорных растений - корневые остатки, солома, ботва и др. Аллелопатически активные вещества, выделяемые органами растений в почву, оказывают значительное влияние на прорастание семян и развитие проростков: задерживают или ускоряют развитие семян, изменяют или преодолевают состояние их покоя, воздействуют на прорастание семян и формирование органов проростка. Аллелопатическая активность растений нередко коррелирует со способностью к почвоутомлению. Некоторые виды, очень активные в прямом аллелопатическом влиянии, не оставляют после себя вредных продуктов жизнедеятельности [3].
Большой интерес вызывают исследования аллелопатического воздействия органических остатков ароматических растений в связи с их богатым и разнообразным биохимическим составом. При выращивании эфиромасличных растений в монокультуре в почву поступают их растительные остатки, при разложении которых накапливается специфический комплекс физиологически активных веществ. Известно, что многие эфиромасличные и лекарственные растения обладают высокой аллелопатической активностью. Ингибиторы роста этих растений содержатся в различных органах и задерживают рост корней универсального биотеста кресс-салата на 70% и более. В настоящее время доказана важная физиологическая роль терпенов и терпеноидов, являющихся производными компонентов эфирных масел, растительных гормонов и ферментов терпеновой природы, в метаболизме других растений. Установлено, что эфирные масла и их компоненты влияют не только на прорастание семян, но и на рост проростков и их органов, вызывают более глубокие изменения в фотосинтезе, дыхании и других процессах [3, 4]. Для получения эфирного масла и сырья Salvia aethiopis (шалфея эфиопского) используют листья, молодые побеги, соцветия. На участке выращивания могут остаться послеуборочные остатки - корни, стебли, листья, соцветия с невызревшими семенами.
Цель исследования:
изучение аллелопатического влияния водного экстракта шалфея эфиопского (Salvia aethiopis) природной флоры Нижнего Поволжья на прорастание семян растений - тестов.
Для достижения поставленной цели курсовой работы решались следующие задачи:
1. провести аллелопатическую оценка шалфея эфиопского;
. изучить аллелопатическое действие водного экстракта шалфея эфиопского на прорастание семян тест - растений;
. изучить влияние шалфея эфиопского на прохождение начальных
этапов онтогенеза сортов сельскохозяйственных культур.
Экстрагирование лекарственного сырья получило широкое распространение в приготовлении препаратов природных соединений. Практически любой регламент производства препаратов природных соединений включает стадию экстрагирования сырья. Производство препаратов природных соединений сосредоточено на предприятиях двух типов - крупных фармацевтических заводах и фармацевтических фабриках аптекоуправлений. Фармацевтические заводы имеют сравнительно высоко оснащенные экстракционные цеха, в которых широко используются на прерывные экстракторы различных типов, батареи диффузных аппаратов, современные измельчающие машины. На фармацевтических фабриках получили распространение периодические схемы экстрагирования, дающие низкий эффект.
Теория и практика процесса экстрагирования в последние годы интенсивно развиваются, особенно в сахарной и масло-жировой промышленности, благодаря повышению технической оснащенности производства и привлечению крупных ученых в области массообмена к решению задач, возникающих при рассмотрении процессов экстрагирования в системе твердое тело - жидкость. Богатый опыт сахарной и масло-жировой промышленности в области экстрагирования не может быть автоматически перенесен на фармацевтическую промышленность вследствие больших различий в свойствах сырья.
Объект исследования: растительный материал вегетативных и генеративных органов шалфея эфиопского (Salvia aethiopis L.) семейства губоцветные или яснотковые (Lamiaceae).
Предмет исследования: аллелопатическое влияние шалфея эфиопского (Salvia aethiopis).
шалфей эфиопский сельскохозяйственная культура
Материалы исследования: экстракты шалфея эфиопского (Salvia aethiopis) собранного на территории Волгоградской области, семена Salvia aethiopis.
Методы исследования: метод Т.А. Работнова.
Аллелопатическую активность определяли
методом Т.А. Работнова [8], путём проращивания в чашках Петри семян редиса,
пшеницы и томата в разной концентрации водного экстракта шалфея эфиопского (Salvia
aethiopis), с последующим вычислением процента всхожести как косвенного
показателя степени аллелопатического воздействия.
Вид Шалфей эфиопский входит в род Шалфей (Salvia) подсемейства Котовниковые (Nepetoideae) семейства Яснотковые (Lamiaceae) порядка Ясноткоцветные (Lamiales).
Шалфей эфиопский - двулетнее или многолетнее растение семейства яснотковые - Lamiaceae. Корень крепкий, одревесневший.
Стебель высотой 25-100 см, толстый, пирамидально разветвленный, вместе с листьями белошерстистый от звездчатых волосков.
Нижние листья собраны в прикорневую розетку, многочисленные, с черешками; листовая пластинка яйцевидная или эллиптически-ромбическая, у основания неглубоко-сердцевидная или короткоклиновидная, по краю неравнозубчатая; средние и верхние листья более мелкие, короткочерешковые или сидячие.
Цветки по 6-10 собраны в расставленные мутовки; венчик двугубый, белый. Плод - яйцевидно-треугольный орешек с тупыми ребрами. Цветет в мае - июле. Плоды созревают в июле - августе.
Шалфей эфиопский растет на степных и каменистых склонах, как сорняк на полях у дорог. Распространен в европейской части СССР, на Кавказе, в Средней Азии. Встречается довольно обычно в южных лесостепных и степных районах Украины, в Крыму.
Листья и цветки шалфея эфиопского содержат до 0,06 % эфирного масла, состав которого не изучен.
Распространен практически на всей территории Европы, в Западной и Средней Азии. На территории России встречается в европейской части, на Кавказе. Натурализовалось в Северной Америке. [4]
Растёт в степях, на степных и каменистых склонах, на меловых
и известковых обнажениях, как сорняк на полях, у дорог.
Несмотря на широкую популярность видов шалфея, анализ данных литературы показал, что сведения о химическом составе большинства его представителей ограничены. Многие виды рода Salvia считаются эфиромасличными растениями. Наиболее изученными видами являются шалфей лекарственный, шалфей мускатный и шалфей эфиопский, которые являются ценными лекарственными растениями. Однако свойства и состав эфирных масел у большинства видов шалфея и возможности их применения еще не изучены.
По литературным сведениям для исследованных видов рода шалфей характерно наличие фенольных соединений. С точки зрения изученности наибольший интерес представляют флавоноиды, которые являются основной группой фенольных соединений видов Salvia. Компонентный состав флавоноидов видов Salvia, произрастающих во флоре России и государств бывшего СССР, а также для S. officinalis, который широко у нас культивируется. Можно отметить, что общими и, возможно, характерными для рода соединениями являются флавоновые агликоны апигепин, лютеолип, их гликозиды и другие производные.
Из гликозидов апигенина чаще всего встречается космосиин (обнаружен в 5 видах шалфея), а из гликозидов лютеолина - цинарозид (обнаружен в 9 видах).
Род Salvia L. насчитывает около 900 видов. В мировой практике к фармакопейным видам шалфея относятся Salvia offi cinalis L. - шалфей лекарственный, Salvia aethiopis L. - шалфей эфиопский, Salvia triloba L. - шалфей испанский, Salvia sclarea L. - шалфей мускатный, Salvia multiorrhiza Bunge - шалфей многокорневой [5-6]. В разных видах рода Salvia L. установлено около 300 биологически активных веществ [3,8-9]. Дубильные вещества оказывают противовоспалительное действие. Эфирное масло проявляет дезинфицирующее, противомикробное, отхаркивающие действие.
Препарат Сальвин губительно влияет на грамположительные микроорганизмы, в том числе стрепто - и стафилококки, устойчивые к действию антибиотиков [3,5]. Шалфей лекарственный оказывает также болеутоляющее, репаративное, противодиабетическое, спазмолитическое действие [5,6]. Препараты различных видов рода шалфей используют для лечения острых и хронических воспалительных про-цессов, гриппа, при заболевании почек, сердечно-сосудистой, нервной системы, при воспалительных катарактах слизистых оболочек, ожирении, радикулите [4,5].
Биологическая активность эфирных масел растений рода Salvia L. обусловлена совокупным действием главных компонентов. Анализ данных специализированной литературы показывает, что компонентный состав эфирного масла Salvia offi cinalis L. достаточно изучен и зависит от различных факторов: различия в хемотипах, условия произрастания, технологии производства и хранения растительного сырья и т.п. [4,3,9].
Несмотря на широкую популярность видов шалфея, анализ данных литературы показал, что сведения о химическом составе большинства его представителей ограничены. Многие виды рода Salvia считаются эфиромасличными растениями. Наиболее изученными видами являются шалфей лекарственный, шалфей мускатный и шалфей эфиопский, которые являются ценными лекарственными растениями. Однако свойства и состав эфирных масел у большинства видов шалфея и возможности их применения еще не изучены.
По литературным сведениям для исследованных видов рода шалфей
характерно наличие фенольных соединений. С точки зрения изученности наибольший
интерес представляют флавоноиды, которые являются основной группой фенольных
соединений видов Salvia. Компонентный состав флавоноидов видов Salvia,
произрастающих во флоре России и государств бывшего СССР, а также для S.
officinalis, который широко у нас культивируется. Можно отметить, что общими и,
возможно, характерными для рода соединениями являются флавоновые агликоны
апигепин, лютеолип, их гликозиды и другие производные.
Название род Salvia получил от латинского слова salvare - лечить. Древние медики Гиппократ, Диоскорид считали шалфей "священной травой" и самым полезным лекарством, особенно при бесплодии женщин (Ковалева, 1971). Многие виды рода шалфей Salvia L. используются в зарубежной и отечественной медицине при различных заболеваниях.
Наиболее популярными лекарственными растениями научной и народной медицины считаются шалфей лекарственный S. officinalis, шалфей мускатный S. sclarea и шалфей эфиопский S. aethiopis. Листья шалфея лекарственного широко применяют как вяжущее, бактерицидное, противовоспалительное средство в виде настоя и в составе грудных сборов при заболеваниях органов дыхания. Растение включено в Британскую травяную фармакопею как ветрогонное и спазмолитическое средство. Шалфей лекарственный является также фармакопейным видом отечественной медицины, хотя и не произрастает на территории России, а только культивируется в специализированных хозяйствах на юге европейской части страны. На основе этого растения у нас создан препарат "сальвин", использующийся в стоматологической практике в качестве вяжущего, противовоспалительного и антимикробного средства при хронических воспалительных заболеваниях полости рта, катаральных и язвенно-некротических гингивитах, стоматитах, при пародонтозе. Антимикробная активность препаратов этого растения наиболее выражена в отношении грамположительных микроорганизмов и в меньшей степени в отношении грамотрицательных.
Шалфей эфиопский, трава которого входит в состав сбора по
прописи М.Н. Здренко, используемого для лечения онкологических заболеваний. [8]
Растительными выделениями в литературе называют как выделения в подлинном смысле слова, например гуттацию, манну, нектар, корневые экссудаты, выделение эфирных масел и пр., так и различного рода диффузаты, растворы, летучие пары и т.п., происходящие из отмирающих частей корневой системы, опавших листьев, стеблей, коры, цветков, семян и т.д. К выделениям относят вещества, вымываемые дождями из живых листьев, или вещества, которые выделяются вследствие повреждения растений, - фитонциды, "медвяная роса", гумми, камеди и т.п.
В аллелопатии имеют значение все выделения растений, образующие совместно биохимическую защитную сферу вокруг продуцирующих их растений.
се вещества, участвующие в химическом взаимодействии
растений, можно разделить на три большие группы. К первой из них относятся
вещества так называемого вторичного происхождения - органические кислоты,
эфирные масла, алкалоиды, глюкозиды, флавоноиды, дубильные вещества и другие
полифенолы, витамины, антибиотики и фитонциды.
Эти вещества образуются как продукты нормального метаболизма имеют довольно строгую видовую приуроченность. Образование и выделение таких веществ могло возникнуть в ходе эволюции как защитное приспособление против поедания животными, поражения насекомыми, грибками, бактериями, а также как средство аллелопатического воздействия на другие растения.
Вторая группа аллелопатически активных веществ образуется в результате гидролитического и автолитического распада растительных белков в ходе нормального, но чаще нарушенного метаболизма и отмирания тканей. При таком распаде образуются многочисленные осколки белковых молекул, часто "неправильного" строения: пептиды, аминокислоты, амиды кислот, амино- и иминопроизводные, индолпроизводные и пр. - и, наконец, аммиак. Эти вещества постоянно обнаруживаются в растительных выделениях, и, как показали биотесты, некоторые из них оказываются чрезвычайно токсичными для растений.
Такие вещества не имеют строгой специфичности применительно к видам-донорам; они по-видимому, могут образовываться независимо от таксономической принадлежности вида, а их состав и активность, скорее, определяются условиями, в которых протекает разложение белка. К третьей группе веществ, имеющих очень большое фитоценотическое значение благодаря их высокой стабильности в природных условиях, относятся разнообразные продукты более или менее глубокой минерал изации и гумификации растительного материала, так называемые гуминовые кислоты и весь ряд их предшественников.
Это - сложные соединения, часто полимерного строения, преимущественно ароматического ряда, нередко содержащие в гетероциклах азот, характеризующиеся наличием хинонных и фенольных группировок. Они часто обладают свойством образовывать комплексы с металлами (хелаты). Эти вещества образуются при бактериальном или грибном разложении углеводов (клетчатки), лигнина и других соединений.