Ботанико-ресурсоведческая характеристика рода Thymus L. на территории Нижнего Поволжья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.06, кандидат биологических наук Кулакова, Юлиана Юрьевна

• Кулакова, Юлиана Юрьевна
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Кулакова, Юлиана Юрьевна

Введение.

Цели и задачи исследования. ^

Глава I. ИСТОРИКО-НАУЧНЫЙ АНАЛИЗ РОДА THYMUS L. КАК ОБЪЕКТА БОТАНИКО-РЕСУРСОВЕДЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Сведения о лекарственных свойства чабреца.

1.2. История таксономических исследований рода Thymus L.

1.3. Формирование ареалов и эколого-ценотическая характеристика нижневолжских тимьянов.

1.4. Изучение ресурсов тимьянов в Нижнем Поволжье.

1.5. Биохимические и хемотаксономические исследования рода

Thymus L.

1.5.1. Эфирные масла (ЭМ).

1.5.2. Влияние условий обитания на образование ЭМ.

1.5.3. Содержание ЭМ в связи с онтогенезом растений.

1.5.4. Биологическое значение ЭМ.

Глава II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЯ.

1 Глава III. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Сравнительно-морфологический.

3.2. Геоботанический и ресурсоведческий.

3.3. Биохимический.

3.4. Микробиологический.

ГЛАВА IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИДОВ РОДА THYMUS

L. И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.48,

4.1. Систематическое положение исследуемых таксонов.

4.2. Характеристика морфологических особенностей изучаемых видов.

4.3. Выявление диагностических признаков для идентификации растительного сырья. i 4.4. Эколого-ценотическая характеристика исследуемых видов.

4.5. Изучение ресурсов тимьянов с использованием элементов дешифровки космических снимков.

4.6. Результаты ресурсной оценки видов рода Thymus L. на территории

Нижнего Поволжья.

4.6.1. Характеристика ресурсов тимьяна Маршалла.

4.6.2. Характеристика ресурсов т. Палласа.

4.6.3. Характеристика ресурсов т. известнякового.

4.6.4. Характеристики ресурсов т. эльтонского, т.казахского, сталинградского.

4.7.Биохимическая характеристика сырья и оценка ЭМ.

4.7.1. ЭМ тимьяна Маршалла.

4.7.2. ЭМ тимьяна известнякового.

4.7.3. ЭМ тимьяна Палласа.

4.7.4. ЭМ тимьяна эльтонского.

4.7.5. ЭМ тимьяна казахского и тимьяна сталинградского.

4.8.Антимикробная активность ЭМ тимьянов.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ботанико-ресурсоведческая характеристика рода Thymus L. на территории Нижнего Поволжья»

Изучение ресурсов лекарственных растений Волгоградской области является крайне актуальной задачей в ботаническом ресурсоведении степных регионов России. Располагаясь на границе степной и пустынной зон, регион обладает значительным потенциалом полезных лекарственных растений. Среди них особо следует отметить сборную группу эфироносов, представленных здесь высоким таксономическим разнообразием, и способных накапливать в своих органах значительное количество эфирных масел в условиях аридного климата Нижнего Поволжья. Одним из таких ценных и малоизученных объектов, по нашему мнению, являются тимьяны.

Thymus L. - сложный в систематическом отношении и чрезвычайно полиморфный род, объем которого неоднозначно трактуется современными исследователями (Гогина, 1990). Сходство внешнего облика между разными видами, существование межвидовых гибридов, внутрипопуляционный полиморфизм, высокая модификационная изменчивость признаков, нестабильность химического состава сырья — все это существенно осложняет работу фармацевтов, ресурсоведов, заготовителей.

В документе, регламентирующем качество лекарственного сырья (ГОСТ 21816-90), указан один вид - тимьян ползучий (Th.serpyllum L. s.l.), что позволяет заготавливать сырье из ряда других видов, которые были в свое время выделены из этого сборного таксона (Крылова, Капорова, 19926).

Традиционно наряду с сырьем тимьяна ползучего сборщики заготавливают траву Th.marschallianus Willd. и некоторых других видов. Это особенно характерно для заготовок в районах Северного Кавказа и Южной Сибири, где типичный т.ползучий по-видимому не встречается (Гогина, 1990).

Настоящее исследование посвящено изучению нижневолжских популяций тимьянов как перспективных источников эфирномасличного сырья. В нашем исследовании охвачена лишь небольшая, эволюционно молодая и обособленная группа тимьянов секции Camptodromi подсекции

Isolepides, распространившаяся по территории Нижнего Поволжья (Thymus calcareus Klok.et Shost., Th.kirgisorum Dub., Th.kirgisorum var. creticola Klok.et Shost., Th.eltonicus Klok.et Shost., Th.pallasianus H.Br.) в конце плиоцена, a также луговостепной вид тимьян Маршалла (Thymus marschallianus Willd.), относящийся к секции Marginati подсекции Verticillati и имеющий здесь южную границу распространения.

Работа построена на принципах комплексного изучения данной группы тимьянов и охватывает широкий спектр вопросов: историю таксономических исследований рода Thymus L., современную систематику и номенклатуру изучаемых таксонов, диагностику сырья по совокупности морфологических признаков, эколого-ценотическую и ресурсную характеристику тимьянов, оценку биологического и эксплуатационного запасов лекарственного сырья, содержание эфирных масел в траве, компонентный состав и антимикробную активность эфирных масел в отношении широкого спектра микроорганизмов.

Цель и задачи исследования

Основной целью нашего исследования является

- поиск и выделение на территории Нижнего Поволжья перспективных для фармации видов р.Thymus L., на основе проводимой комплексной оценки запасов сырья, изучение химического состава и антимикробной активности эфирных масел (ЭМ).

Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести историко-научный анализ имеющихся литературных сведений о тимьянах как объекте ботанико-ресурсоведческого исследования;

2. Дать краткую ботаническую и эколого-ценотическую характеристику нижневолжских видов р.Thymus L.;

3. Выявить диагностические признаки для идентификации видов в природе и лабораторной диагностики фармсырья;

4. Изучить характер распространения природных популяций тимьянов на территории Нижнего Поволжья;

5. Провести детальную оценку ресурсов Thymus marschallianus Willd., Th.calcareus Klok. et Shost., Th.pallasianus H.Br., Th.eltonicus Klok. et Schost., Th.kirgisorum Dub., Th. kirgisorum var.creticola Klok. et Shost. (выявить ключевые участки и конкретные заросли сырьевых видов, определить урожайность, биологический и эксплуатационные запасы сырья, объемы возможных заготовок), составить карты размещения зарослей;

6. Исследовать содержание и компонентный состав ЭМ тимьянов; изучить динамику сезонного накопления ЭМ;

7. Дать оценку антимикробной активности ЭМ видов рода Thymus L.

Объекты исследования — природные популяции и заросли всех дикорастущих видов p.Thymus L. на территории Нижнего Поволжья - Thymus marschallianus Willd., Th. calcareus Klok. et Shost., Th. pallasianus H.Br., Th. kirgisorum Dub., Th. kirgisorum var. creticola Klok. et Shost., Th eltonicus Klok. et Shost

Научная новизна и значимость полученных результатов. В настоящей работе впервые для Нижнего Поволжья проведена оценка природных ресурсов шести видов тимьянов; установлены точные географические координаты продуктивных зарослей и природных популяций, площади промысловых участков; проективное покрытие сырьевых растений в различных биотопах, урожайность сырья, биологический и эксплуатационный запасы, а также объемы возможных ежегодных заготовок.

Выявлены диагностические признаки, позволяющих идентифицировать сырье тимьянов в природе и в лабораторных условиях.

Проведены многолетние исследования (2004-2010 гг.) по изучению качественного и количественного- состава эфирных масел, полученных из сырья исследуемых видов: Thymus marschallianus, Th. calcareus, Th. • pallasianus, Th. kirgisorum, Th. kirgisorum var. creticóla, Th. eltonicus. Впервые приводятся данные по эфирному маслу Th. eltonicus, Th. kirgisorum, Th: kirgisorum var. creticola. В образцах эфирных масел идентифицировано более 50 компонентов.

Установлена высокая антимикробная активность ЭМ тимьянов в отношении широкого спектра микроорганизмов.

Практическая ценность работьи На основании проведенных исследований были выявлены природные биотопы с разными показателями обилия тимьянов. Закартированы ключевые местообитания и отдельные заросли, рекомендуемые к проведению заготовок. Определены сроки и объемы заготовок сырья по каждому виду.

Данные об эфирномасличности сырья и антимикробной активности ЭМ исследуемых видов могут быть использованы для нужд медицинской, парфюмерно-косметической и пищевой отраслей.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены, на VII Региональной конференции молодых исследователей

Волгоградской области (Волгоград, 2003), III Международном симпозиуме «Степи Северной Евразии: Эталонные степные ландшафты: проблемы охраны, экологической реставрации и использования» (Оренбург, 2003), Всероссийской научной конференции, посвященной 130-летию со дня рождения И.И.Спрыгина (Пенза, 2003), XI съезде Русского ботанического общества (Барнаул, 2003), VIII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 2004); I (IX) Международной конференции молодых ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 2006), международной научной конференции ВИЛАР (Москва, 2006), Всероссийской конференции - школы «Химия и технология растительных веществ» Уфа, 2008; Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века» Петрозаводск, 2008.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в т.ч. 1 — в рецензируемом ВАК издании.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 180 страницах, состоит из введения, 4 глав и выводов, иллюстрирована 17 рисунками, включает 15 таблиц, 5 приложений. Список литературы содержит 302 названия, из них 80 - на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Овощеводство», Кулакова, Юлиана Юрьевна

ВЫВОДЫ:

1. В результате анализа гербарных материалов нижневолжских тимьянов (т.Маршалла — Тк.тагзскаШапш, т.Палласа - Th.pallasia.nus, т.известняковый — Тк.са1сагеш, т.казахский — Th.kirgisorum, т.эльтонский

Тк.еЫотсш, т.сталинградский - 77г.Ыг§г$огит уаг.сгеИсо1а) были выделены морфологические признаки, имеющие диагностическое значение для идентификации сырья изучаемых таксонов.

2. Установлены особенности эколого-ценотической приуроченности и закономерности географического распространения 6 видов тимьянов на территории Нижнего Поволжья.

3. Выявлено 82 ключевых участка и конкретных заросли, где тимьяны проявляют высокое обилие, составлены инвентаризационные ведомости, где приводятся следующие данные: географические координаты участков, общая площадь, проективное покрытие ресурсного вида и урожайность сырья на учетных площадках. Составлены картосхемы расположения ключевых местобитаний тимьянов с применением космических снимков и современных навигационных систем.

4. Определены биологический и эксплуатационный запасы сырья, объемы возможных ежегодных заготовок. Для тимьяна Маршалла площадь конкретных зарослей составила 1531,5 га, биологический запас - не менее 30 т, эксплуатационный запас - 18,6 т, объем возможной ежегодной заготовки 3,1 т; для тимьяна Палласа площадь ключевых участков составила 16421,0 га, биологический запас — не менее 35 т, эксплуатационный запас - 20,5 т, объем возможной ежегодной заготовки 3,9 т; для тимьяна известнякового площадь ключевых участков составила 7119 га, биологический запас - не менее 20 т, эксплуатационный запас - 12,5 т, объем возможной ежегодной заготовки

- 2,1 т. Природно-ресурсная база этих трех видов позволяет ведение умеренных заготовок для нужд региона без ущерба для природных запасов. Предложен следующий режим заготовки - 1 раз в 6 лет.

5. Для группы видов - тимьян эльтонский, т.казахский, т.сталинградский - установлены координаты и площади конкретных зарослей, а также урожайность на учетных площадках. В виду малочисленности популяций этих видов, низкой плотности запаса сырья, ведение заготовок не представляется целесообразным. В то же время именно для этих видов установлены высокие показатели качества сырья: эфиромасличность (до 4%) и содержание тимола в ЭМ (до 65%). Необходим контроль за состоянием природных популяций этих видов путем ежегодных мониторинговых исследований, а также изучение возможностей введения их в культуру.

6. Изучено содержание и компонентный состав ЭМ тимьянов. Наибольший выход ЭМ зарегистрирован для образцов т.эльтонского (4,19%±1,13) и т.казахский (1,89%±0,35). Стабильно высокий выход ЭМ отмечен для всех образцов т.Маршалла (1,59%±0,24) и т.известнякового (1,22%±0,23): Самое низкое содержание ЭМ получено для образцов т.Палласа (0,7%±0,09). Компонентный состав ЭМ был специфичен для каждого вида. Наибольшее содержание тимола в ЭМ было отмечено для сырья т.эльтонский (65%), т.казахский (45%), т.Маршалла' (54%), что соответствует требованиям, предъявляемым Государственной. Фармакопеей СССР (XI изд.) к сырью чабреца. ЭМ других видов могут быть рекомендованы для целей парфюмерно-косметической промышленности.

7. Установлено, что все образцы ЭМ, полученные из травы нижневолжских тимьянов обладают значительной бактериостатической и фунгистатической активностями в отношении изученных штаммов микроорганизмов в разведении 1:1000 — 1:16000.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Кулакова, Юлиана Юрьевна, 2011 год

1. Абрамова Т.И. Растительность меловых обнажений степной части бассейна реки Дон в Ростовской и Волгоградской областях // Бот. журнал. 1973. - Т.58. - №4. - С. 562 - 570.

2. Абрамова Т.И. Распределение растительности меловых обнажений в связи с разными экологическими условиями // Вопросы экологии растений. Грозный, 1980. - С. 50-55.

3. Алексеева Л.И., Тетерюк Л.В. Фенольные соединения Thymus talijevii Klok. et Shost. // Химия растительного сырья. 2008. - Т.4. - С.65-68.

4. Антимикробные вещества высших растений / Дроботько В.Г., Айзенман Б.Е., Швайгер М.О., Зелепуха С.И., Мандрик Т.П. Киев: Изд-во Академии наук Украинской ССР, 1958. - 240 с.

5. Антимикробное действие эфирных масел мяты перечной, лаванды, полыни лимонной / Макарчук Н.М., Кривенко В.В., Акимов Ю.А., Смородинская В.Г., Марченко К.П. // Химическое взаимодействие растений. Киев: Наукова Думка, 1981. - С. 146-150.

6. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений СССР. М., 1983. — С. 55,312.

7. Атлас Волгоградской области. — М.: Главное управление геодезии и картографии при совете министров СССР, 1967. 32 с.

8. Атлас лекарственных растений России. М., 2006. - С.288-291.

9. Балковая E.H. Физиолого-биохимическая характеристика эфиромасличных растений. Днепропетровск, 1958. — 183 с.

10. Балковая E.H. Перспективы культуры эфирномасличных растений на Юго-Востоке Украины // Труды БИН РАН. 1959. - серия VI. - Вып. 7. -С. 91-96.

11. Балковая E.H., Позлевич П.А. Динамика эфирного масла в течение индивидуального развития' растений // Научные записки Днепропетровского гос.университета. — Днепропетровск, 1955. — Т. 54.- С.164-168.

12. Банаева Ю.А., Покровский Л.М., Ткачев A.B. Исследование химического состава эфирного масла представителей рода Thymus L., произрастающих на Алтае // Химия растительного сырья. 1999. — №3.1. С.41-48.

13. Банаева Ю.А., Гордеева Н.И., Гуськова И.Н. Биологические особенности Thymus serpyllum L. (.Lamiaceae) при интродукции в Новосибирскую область // Растительные ресурсы. 2006. - Т.42. - № 4. - С. 22-28.

14. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск, 1974. - 156 с.

15. Биологически активные вещества растительного происхождения: в 3-х т.- М., Наука, 2001. Т.1 (А-К). - С. 82-85, 239.

16. Биро П., Дреш Ж. Средиземноморье. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960.-T.I Западное Средиземноморье. - С.51-61.

17. Бондаренко A.C., Омельчук Т.Я., Скоробогатько Т.И. Антимикробная активность некоторых растений семейств лилейных, лютиковых, губоцветных и сложноцветных // Фитонциды. — Киев: Наукова Думка, 1967.-С. 85-88.

18. Бонуцкий Б.В., Николаевский В.В., Иванов И.К., Еременко А.Е., Синченко H.H., Тихомиров A.A. Некоторые стороны механизма действия ЭМ монарды на клетку // VII совещание по проблеме фитонцидов 16-18 октября 1979. Киев, 1979. - С. 26-27.

19. Бринк Н.П. Пряные растения. М.: Сельхозгиз, 1956. - 175 с.

20. Бубенчиков A.A., Трембаль Я.С., Васильченко Т.И. Морфологические диагностические признаки некоторых видов рода Thymus L. // Фармация.- 1983. №1. - Том XXXII. - С. 15-17.

21. Буданцев A.JL, Харитонова Н.П. Ресурсоведение лекарственных растений: Методическое пособие к производственной практике для студентов фармацевтического факультета. / Под ред. Г.П.Яковлева. — СПб.: Изд-во СПХФА, 2003. 86 с.

22. Васильев А.Е. Функциональная морфология секреторных клеток растений. JL, 1977.

23. Винская С.С. Структура железистых органов губоцветных // Известия Зап.Сиб. филиала АН СССР. 1949. - Т.З. - Вып.1. - С.59-79.

24. Виноградов Н:П., Голицын C.B. Сниженные альпы и тимьянники Среднерусской возвышенности // Ботан; журнал. 1954. - Т.39. - №3. — С. 423-430.

25. Виноградов Н.П., Голицын C.B. К истории флоры сниженных альп Среднерусской возвышенности // Материалы по истории флоры и растительности СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. - Вып.4. - С. 423-437. л

26. Вичканова С.А. К вопросу об изучении антимикробных свойств эфирных масел // Лекарственные растения. Т. 14. Фармакология и химиотерапия. М., Колос, 1971а. С.221-230.

27. Вичканова С.А., Кузнецова С.М. Противогрибковая активность эфирного масла из семян настурции большой // Фитонциды. Киев: Наука Думка, 1967. - С. 137-141.

28. Вичканова С.А., Рубинчик М.А. Антимикробная активность эфирных масел in vitro II Изучение и использование лекарственных растительных ресурсов. Баку, 1964. -С. 218-222.

29. Войткевич С.А. Эфирные масла для парфюмерии и ароматерапии. М.: Пищ. промыш., 2001. - 153 с.

30. Володина Н. Г. Флора меловых обнажений по р. Иловле. // Флора и экология растений Нижнего Поволжья. — Волгоград, 1974 С. 13-27.

31. Володина Н. Г. К флоре меловых обнажений Волгоградской области // Бюллетень МОИП. Отд. биол. 1978. - Т. 83. - Вып. 4. - С. 142-147.

32. Володина Н.Г. Флора меловых обнажений Волгоградской области // Флора степей и полупустынь. — Волгоград, 1982. — С. 34-46.

33. Воробьев A.B. Землеустройство и кадастровое деление Волгоградской области: Справочное издание. Волгоград: Станица-2, 2002. - 92 с.

34. Воронина* Е.П., Горбунов Ю.Н., Горбунова Е.О. Новые ароматические растения для Нечерноземья. М.: Наука, 2001. - С. 127-133.

35. Вюстенфельд Г., Гезелер Г. Производство наливок, настоек, ликеров. — М. Пищепромиздат, 1959. 414 с.

36. Высоцкий Г.Н. Ергеня. Культурно-фитологический очерк. // Труды Бюро по прикладной ботанике. 1915. - №8.

37. Гаель А.Г. Облесение бугристых песков засушливых областей. — М.: Географиздат, 1952. — 218 с.

38. Гаель А.Г. Пески Нижнего Дона // Труды по лесному опытному делу. -Вып.1У. -М.-Л.: Сельхозгиз, 1929. 193 с.

39. ГЖХ-МС метод анализа эфирных масел / Замуреенко В.А., Дмитриев Л.Б., Клюев H.A., Грандберг И.И. // Изв.ТСХА. 1985. - Вып.6. - С. 138-142.

40. Гинзбург. Упрощенный способ определения количества эфирного масла в эфироносах // Хим. фармацев. пром. 1932. — №8-9. - С. 326-328.

41. Гмелин Путешествие по России для исследования трех царств естества. 4.1, 1771, ч.2,1771, ч.З 1785. СПб., изд.Палласом.45