Введение. Tripleurospermum inodorum (L.) Sch. Bip. (Asteraceae), трехреберник непахучий – широко распространенное на территории России сегетально-рудеральное сорное растение, относящееся к группе двудольных однолетних зимующих сорняков. Считается обременительным сорняком в таежной зоне России, где часто встречается в посевах, на залежах, в рудеральных местообитаниях. Является одним из главных засорителей посевов озимой пшеницы в Центральном Нечерноземье РФ, достигая в отдельные сезоны 60–80 % от общего количества сорняков в ценозе [1]. В Сибири T. inodorum является инвазивным видом, включен в «Черную книгу флоры Сибири» [2]. В большинстве сибирских регионов отмечен в статусе 2 – чужеродные виды, активно расселяющиеся и натурализующиеся в нарушенных полуестественных и естественных местообитаниях.
Вредоносность T. inodorum складывается из следующих воздействий в местах засорения: уменьшает освещенность почвы и возделываемых растений, иссушает корнеобитаемый слой почвы и снижает ее плодородие, является резерватом возбудителей болезней культурных растений и прибежищем для вредных насекомых, затрудняет работу сельскохозяйственной техники, засоряет семена сельскохозяйственных культур [3].
Один из аспектов воздействия растений на другие организмы – аллелопатическая активность, выражающаяся, в частности, в фитотоксичности и способности подавлять прорастание семян разных видов [4–6]. Высокая аллелопатическая активность экстрактов травы и корней T. inodorum в отношении прорастания разных видов сельскохозяйственных культур отмечена в ряде работ российских и зарубежных исследователей [7–10]. Этанольный экстракт цветков T. inodorum оказывает ингибирующее действие на прорастание семян и рост кресс-салата, а также обладает фунгицидным свойством в отношении возбудителя альтернариоза картофеля (Alternaria solani Sorauer.) [10], что, по мнению авторов, перспективно для изучения данного растения в качестве источника для получения биопестицидных средств.
Цель исследования – изучение аллелопатической активности T. inodorum в лабораторных условиях в отношении семян и проростков кресс-салата (Lepidium sativum L.).
Задачи: выявить влияние водных экстрактов разной концентрации надземной части T. Inodorum на показатели всхожести и начального роста проростков тест-растения, а также сравнить аллелопатические эффекты T. inodorum, выявленные различными способами биотестирования.
Объекты и методы. Объектом исследования являлась надземная часть T. inodorum. Сырье собрано в фазу цветения – начала плодоношения трехреберника (01.08.2023) на залежи в окр. г. Томска. Сырье высушено воздушно-сухим способом и затем измельчено на кофемолке Bosch MKM 6003.
Определение аллелопатической активности водных экстрактов сухой надземной части T. inodorum проводили методом биотестирования. В работе использовали классические методики определения аллелопатической активности растений путем биотестирования на семенах и проростках высших растений [11–12].
Для получения исходного 4 %-го водного экстракта 4 г сухого сырья T. inodorum помещали в коническую колбу и заливали 100 мл кипящей дистиллированной воды, настаивали в течение 1 ч, периодически встряхивая колбу. Настой надземной части фильтровали через бумажный фильтр (желтая лента) и готовили экстракты более слабой концентрации (1 : 50, 1 : 100 и 1 : 200) путем последовательного разбавления.
Биотестирование на семенах кресс-салата (опыт № 1)
Биотестирование проводили в лабораторных условиях путем проращивания семян кресс-салата сорта Данский в чашках Петри диаметром 9 мм. Семена тест-растения в количестве 20 шт. помещали на ложе из фильтровальной бумаги (синяя лента) и увлажняли 6 мл водного экстракта травы трехреберника определенной концентрации. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. Повторность опыта четырехкратная.
Учет всхожести семян кресс-салата проводили ежедневно в течение 5 дней с учетом условий проращивания данного вида (ГОСТ 12038-84). На 3-й день после закладки опыта проводили измерение морфологических параметров (длина корней и гипокотиля) проростков кресс-салата.
Биотестирование на проростках кресс-салата (опыт № 2)
Использована методика «биотестирование на удлинение корней» («root elongation bioassay») [12]. В опыте использовали предварительно проросшие в течение 24 ч на дистиллированной воде семена кресс-салата сорта Данский с длиной корня 3–4 мм. 20 шт. проросших семян помещали в чашки Петри, увлажненные водными экстрактами надземной части трехреберника разной концентрации (1 : 25, 1 : 50, 1 : 100, 1 : 200). В контрольном варианте проростки выращивали на дистиллированной воде. Через 48 ч выращивания при температуре 22–24 °С проводили измерение длины корней проростков.
Индекс токсичности водных экстрактов T. inodorum рассчитывали по формуле
IТ, % = (Lk – Lo) / (Lk ) · 100,
где IТ – индекс токсичности, %; Lk – длина корня в контроле, мм; Lо – длина корня в опыте, мм.
Статистическую обработку результатов исследования проводили с помощью программ MS Exсel 2013 и Statistica 8.0. В таблицах представлены средние арифметические значения в форме «среднее ± ошибка среднего» и коэффициент вариации (CV, %).
Результаты и их обсуждение. В результате проведенных экспериментов установлены особенности аллелопатического влияния водных экстрактов сухой надземной части трехреберника непахучего на семена и проростки кресс-салата.
Воздействие водных экстрактов T. inodorum на динамику прорастания семян тест-растения было изучено с учетом его биологических особенностей (быстрое и дружное прорастание в контрольных условиях) (табл. 1).
Таблица 1
Влияние водных экстрактов надземной части Tripleurospermum inodorum
на прорастание семян кресс-салата
|
Вариант опыта |
Всхожесть, % |
||||
|
1 день |
2 дня |
3 дня |
4 дня |
5 дней |
|
|
Контроль |
90,0 ± 3,5 |
90,0 ± 3,5 |
95,0 ± 2,5 |
95,0 ± 2,5 |
95,0 ± 2,5 |
|
1 : 200 |
57,5 ± 4,2* |
90,0 ± 6,1 |
92,5 ± 4,1 |
92,5 ± 4,1 |
92,5 ± 4,1 |
|
1 : 100 |
0 |
52,5 ± 2,2* |
62,5 ± 6,5* |
80,0 ± 6,1* |
87,5 ± 8,2 |
|
1 : 50 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 : 25 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
* Статистически достоверное различие между выборкой и контролем: Р < 0,05.
Различия между вариантами опыта наблюдаются уже через один день после постановки опыта. В контрольном варианте всхожесть семян кресс-салата уже на 3-й день (срок учета энергии прорастания) достигает максимального значения и в дальнейшем не изменяется. При слабой концентрации экстракта (1 : 200) несколько замедляется ход прорастания, но к конечной дате (учет всхожести на 5-й день) практически не отличается от контрольного варианта. При концентрации 1 : 100 наблюдаются более значительные изменения: замедление прорастания и уменьшение показателей энергии прорастания и всхожести тест-растения. В течение 5 дней опыта не отмечено прорастания семян кресс-салата на концентрациях экстракта 1 : 50 и 1 : 25.
На рисунке представлены усредненные результаты морфологических параметров проростков кресс-салата, полученные в опыте № 1.
Влияние водных экстрактов надземной части Tripleurospermum inodorum
на начальный рост проростков кресс-салата
С увеличением концентрации водных экстрактов трехреберника закономерно снижаются размеры корня и гипокотиля. Причем наиболее чувствительным органом тест-растения является корень, размеры которого при самой слабой концентрации (1 : 200) уменьшаются почти в 2 раза, в то время как размеры гипокотиля уменьшаются незначительно. Аналогичная особенность (большая чувствительность корней к действию аллелопатических веществ по сравнению с гипокотилем) указывается во многим работах. Например, по данным R. Baličević и M. Ravlić [9], изучавших аллелопатическую активность водных экстрактов T. inodorum, наиболее чувствительным параметром явилась длина корней тест-растения (моркови). Она снижалась при всех испытанных концентрациях (1, 5 и 10 %) и сильно варьировала в зависимости от концентрации и использованной части растения, в то время как длина побегов как возрастала, так и снижалась.
В данном опыте нам не удалось оценить влияние высоких концентраций (1 : 50 и 1 : 25) трехреберника на развитие проростков кресс-салата, так как на момент измерения проростки отсутствовали. Не исключено, что торможение прорастания семян кресс-салата под влиянием высококонцентрированных экстрактов трехреберника может быть вызвано состоянием индуцированного покоя. Такое явление может быть спровоцировано разными факторами (аллелохимические вещества, температурный стресс) [13, 14].
Более ясную картину концентрационной зависимости доза – эффект показали результаты второго опыта («биотестирование на удлинение корней») (табл. 2).
Таблица 2
Влияние водных экстрактов надземной части Tripleurospermum inodorum
на длину корней проростков кресс-салата («root elongation bioassay»)
|
Вариант опыта |
Длина, мм |
Min–max, мм |
CV, % |
IT, % |
|
Контроль |
43,9 ± 1,8 |
30–57 |
18,2 |
0 |
|
1 : 200 |
34,5 ± 1,6* |
23–50 |
21,2 |
21,4 |
|
1 : 100 |
28,3 ± 1,3* |
19–40 |
20,5 |
35,5 |
|
1 : 50 |
17,5 ± 1,2* |
9–26 |
31,4 |
60,1 |
|
1 : 25 |
5,9 ± 0,9* |
3–19 |
67,7 |
86,6 |
* Статистически достоверное различие между выборкой и контролем: Р < 0,05.
По мере увеличения концентрации экстрактов постепенно уменьшаются размеры корней кресс-салата, а индекс токсичности увеличивается от 21,4 до 86,6 %. Под действием экстракта T. inodorum максимальной концентрации (1 : 25) резко уменьшается длина корня тест-растения. Причем у значительной части (55 %) проростков корни не растут, оставаясь на исходном до начала опыта уровне (3–4 мм). Это отражается на статистических показателях выборки: коэффициент вариации увеличивается до 67,7 %.
Заключение. В результате проведенного исследования выявлена аллелопатическая активность водных экстрактов разной концентрации (от 1 : 25 до 1 : 200) сухой надземной части T. inodorum, собранной в фазу цветения – начала плодоношения. Испытанные экстракты вызывали снижение всхожести семян и размеров проростков тест-растения (кресс-салата). Четкая зависимость доза – эффект проявляется в опыте на удлинение корней проростков («root elongation bioassay»), что позволяет эффективно использовать этот способ для дальнейшего изучения аллелопатической активности образцов данного вида.
