ПИГМЕНТЫ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА СОРТОВ ЛЮЦЕРНЫ (MEDICAGO FALCATА L., MEDICAGO VARIА М.)

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.)

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).

-     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.