Диссертация Сидельников Н.И.

Сидельников Николай Иванович

ЭКЗОГЕННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ БИОПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМНОМ РЕГИОНЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Научный руководитель: доктор технических наук,академик РАН, профессор

В.А. Быков

Москва – 2014

Информация о соискателе и диссертации
ФИО соискателя: Сидельников Николай Иванович
Гражданство соискателя: РФ
Дата рождения:
Название диссертации: ЭКЗОГЕННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ БИОПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМНОМ РЕГИОНЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Шифр и название специальности: 06.01.06 – луговодство и лекарственные, эфирно-масличные культуры
Соискание степени: доктора сельскохозяйственных наук
Где выполнялась работа: ГНУ Всероссийский научно -исследовательский институт лекарственных и ароматических растений
Дата защиты: 20.11.2014
Текст диссертации: Диссертационная работа Сидельникова Н.И.
Дата публикации диссертации: 07.07.2014
Автореферат: Автореферат Сидельникова Н.И.
Дата публикации автореферата: 01.08.2014

Научный руководитель
ФИО: Быков Валерий Алексеевич
Ученая степень: доктор технических наук
Место работы: советник Российской академии наук
Отзыв научного руководителя: положительный

Оппонент 1
ФИО: Сорокопудов Владимир Николаевич
Ученая степень: доктор сельскохозяйственных наук
Место работы: ФГАОУ ВПО Белгородский государственный национальный  исследовательский университет
Отзыв оппонента: положительный
Дата публикации отзыва: 06.11.2014

Оппонент 2
ФИО: Гинс Мурат Сабирович
Ученая степень: доктор биологических наук
Место работы: Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур
Отзыв оппонента: положительный
Дата публикации отзыва: 06.11.2014

Оппонент 3
ФИО: Кобозева Тамара Петровна
Ученая степень: доктор сельскохозяйственных наук
Место работы: Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева
Отзыв оппонента: положительный
Дата публикации отзыва: 06.11.2014

Ведущая организация
Название: Белгородская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Я. Горина
ФИО руководителя, заверившего отзыв: Турьянский А.В.
№ протокола и дата: 3 от 27.10.2014
Отзыв организации: положительный
Дата публикации отзыва:05.11.2014

Другие отзывы на автореферат и диссертацию:

  1.  
  2. Другие отзывы

Актуальность темы. Одной их приоритетных задач национальной программы правительства Российской Федерации «Здоровье» является обеспечение населения страны высокоэффективными отечественными медицинскими фитопрепаратами. В стратегии развития фармацевтической промышленности Российской Федерации на период до 2020 года предусмотрено увеличение доли продукции отечественного производства в общем объеме потребления на внутреннем рынке до 50% (Приказ минпромторга РФ № 965 от 23.10 2009).

По мнению аналитиков фармацевтического рынка России необходимо создание оригинальных импортозамещающих лекарственных препаратов (Хабриев, Колесников, 2002; Тазлов, 2002).

В настоящее время более одной трети применяющихся в современной медицине лекарственных препаратов вырабатывается из растительного сырья. По подсчетам специалистов спрос на лекарственное растительное сырье в РФ составляет около 100 тысяч тонн. По данным таможенной статистики за период 2004-2012 г.г. потребность отечественной фарминдустрии из-за отсутствия достаточного количества отечественного лекарственного сырья осуществляется в основном за счет импортных поставок (Черкашина, 2014).

На современном этапе важной и актуальной задачей является возрождение и становление лекарственного растениеводства в Российской Федерации. Распад СССР привел к потерям основных зон возделывания (Украина, Белоруссия, Казахстан), таких важных лекарственных культур как эхинацея пурпурная (Echinacea purpurea L.), маклея сердцевидная (Macleaya cordata (Will) R. Br.), амми большая (Ammi majus L.) и белладонна (Atropa belladonna L.), обладающих иммуностимулирующим, спазмолитическим, седативным, фотосенсибилизирующим и антимикробным действием. Широкий спектр их действия связан с наличием в них таких биологически активных веществ, как алкалоиды, фенольные соединения и фурокумарины. В ВИЛАРе разработаны высокоэффективные лечебные препараты: аммифурин и анмарин из амми большой; сангвиритрин из маклеи сердцевидной; беллатаминал  из травы белладонны и рожков спорыньи;эстифан, эхинацея – ВИЛАР сок из эхинацеи пурпурной; комплексные препараты Простанорм из травы зверобоя, золотарника канадского, корней солодки и эхинацеи пурпурной; Фито Ново-Сед – жидкий экстракт из травы эхинацеи пурпурной, мелиссы, пустырника, плодов шиповника и бярышника; Санглирин – из сангвиритрина и масла расторопши пятнистой (Фитопрепараты ВИЛАР, 2009).

Все вышесказанное указывает на необходимость создания отечественной сырьевой базы эхинацеи пурпурной, белладонны, амми большой и маклеи сердцевидной за счет их культивирования, так как ареал их естественного произрастания находится далеко за пределами Российской Федерации. Это обстоятельство явилось предпосылкой поиска наиболее благоприятных районов для возделывания данных культур. К такому региону относится Центральная Черноземная зона Российской Федерации.

Создание промышленных плантаций лекарственных культур невозможно без разработки принципиально новых и адаптированных зональных технологий возделывания, где перспективным является управление онтогенезом растительного организма и его биопродуктивностью за счет применения биорегуляторов и микроудобрений.

Экзогенное применение регуляторов роста и некорневых подкормок микроудобрениями оказывает положительное влияние на рост и развитие растений, способствует повышению их устойчивости к вредителям, болезням и нестабильным погодным условиям, усиливает конкурентоспособность к сорнякам, активизирует физиологические и биохимические процессы. Использование биорегуляторов и микроудобрений дает возможность снижать токсикологическую нагрузку на компоненты агробиоценоза за счет минимального использования средств химизации. Для лекарственных культур поиск препаратов ростостимулирующего действия особо актуален, так как, взятые непосредственно из природы, они отличаются низкой энергией прорастания, всхожестью семян, длительностью периода от посева до появления всходов, медленным ростом в начальные периоды онтогенеза. Особенно это характерно для многолетних лекарственных культур, большинство из которых в первый год вегетации образуют лишь розетку листьев (белладонна, эхинацея пурпурная).

Важным аспектом при разработке агротехнологий возделывания лекарственных культур является оценка качества сырья на содержание биологически активных веществ и определение изменения метаболомных компонентов (вторичных метаболитов) в зависимости от почвенно-климатических условий.

Актуальным и перспективным направлением является изучение состава метаболома лекарственных культур, что выявит новые аспекты их биологической активности и лечебного действия. Так, работами, проведенными в нашей стране и ряде зарубежных стран, было показано, что препараты из эхинацеи обладают не только иммуностимулирующим действием, но и антибактериальным, и противовирусным (Сакович и др. 2000; Hudson, Vimalanatham, 2011). Лечебный эффект препаратов белладонны отмечен при лечении бронхиальной астмы (Михайлов, 2003). Сангвиритрин показал хорошие результаты в терапии рака, установлено его противовирусное действие в отношении ВИЧ -1 (Вичканова и др., 2009, Malicova et al., 2006). Изучение состава метаболома эхинацеи пурпурной, амми большой, маклеи сердцевидной, белладонны позволит определить основные метаболомные компоненты, изучить влияние почвенно-климатических условий выращивания и приемов возделывания на их содержание.

В связи с вышеизложенным, актуальным является разработка зональных (ЦЧЗ РФ), инновационных, экономически целесообразных технологий возделывания эхинацеи пурпурной, маклеи сердцевидной, амми большой и белладонны, направленных на достижение оптимальной фитосанитарной обстановки агробиоценоза, повышение адаптации культур к стрессовым факторам, получение стабильных урожаев высококачественного растительного лекарственного сырья. Внедрение разработанных технологий выше названных лекарственных культур снизит зависимость производства фитопрепаратов от импортного сырья.

Цель и задачи исследований. Научное обоснование и разработка инновационных технологий возделывания эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea), маклеи сердцевидной (Macleya cordata), амми большой (Ammi majs) и белладонны (Atropa belladonna) в ЦЧЗ РФ, основанных на экзогенном регулировании важнейших процессов их жизнедеятельности, повышении их адаптационных возможностей к стрессовым факторам и биопродуктивности, мобилизации метаболомного потенциала вышеназванных лекарственных культур.

Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:

- провести поиск и изучить перспективные экзогенные регуляторы биопродуктивности однолетних и многолетних лекарственных культур;

-  оценить роль биорегуляторов и микроудобрений в адаптации лекарственных культур к нестабильным погодным условиям;

- изучить воздействие комплексного применения биорегуляторов, микроудобрений и средств защиты на фитосанитарное состояние посевов и возможность минимизации применения пестицидов в лекарственных агроценозах эхинацеи пурпурной и маклеи сердцевидной;

- разработать технологию размножения маклеи сердцевидной с использованием биорегуляторов нового поколения, обеспечивающих повышение приживаемости посадочного материала и стимуляцию ростовых процессов;

-  исследовать элементы метаболома эхинацеи пурпурной, маклеи сердцевидной, амми большой и белладонны с применением современных аналитических методов метаболомики и провести сравнительный анализ его основных компонентов в зависимости от регионов возделывания и предложенных инновационных агротехнологий;

- провести оценку лекарственного сырья на содержание действующих веществ в метаболоме (алкалоиды, оксикоричные кислоты, фурокумарины) при применении новых разработанных приемов и технологий возделывания;

 — разработать зональные инновационные технологии возделывания эхинацеи пурпурной, белладонны, маклеи сердцевидной и амми большой для условий ЦЧЗ РФ и внедрить их в производство;

- провести экономическую оценку эффективности разработанных технологий возделывания изучаемых лекарственных культур.

Научная новизна полученных результатов. Дано научно-практическое обоснование эффективности интегрированного экзогенного воздействия защитно-стимулирующих комплексов на рост и развитие амми большой, маклеи сердцевидной, белладонны, эхинацеи пурпурной, на формирование биопродуктивности и содержания биологически активных веществ.

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены регуляторные механизмы действия биорегуляторов и микроудобрений на изучаемых лекарственных культурах, в зависимости от их биологических особенностей и получаемого лекарственного сырья (трава, плоды, корни).

Впервые, в условиях Центральной Черноземной зоны РФ научно обоснованы способы и регламенты применения регуляторов роста (Эпин-экстра и Циркон) и микроудобрений в хелатной форме (Феровит, Силиплант), доказана их высокая эффективность в повышении биопродуктивности лекарственных культур, возможности увеличения содержания действующих веществ (алкалоиды, фурокумарины, гидроксикоричные кислоты) и сбора их с единицы площади возделывания.

Показана возможность снижения потерь урожая лекарственных культур в условиях гидротермального стресса при применении микроудобрений Феровит и Силиплант.

Предложен эффективный способ обработки посадочного материала маклеи сердцевидной для увеличения приживаемости с использованием нового биологического универсального укоренителя на основе ИМК и Циркона.

Показано положительное влияние комплексного применения регуляторов роста (Гиббереллин+Циркон) при обработке семян белладонны на энергию прорастания, всхожесть и усиление ростовых процессов, что позволит исключить трудоемкий прием стратификации.

Впервые для Центральной Черноземной зоны РФ разработаны зональные методические рекомендации по возделыванию эхинацеи пурпурной, белладонны, амми большой и маклеи сердцевидной на основе системного применения регуляторов роста и микроудобрений, позволяющих минимизировать применение пестицидов и получать стабильные урожаи высококачественного лекарственного сырья для фармацевтической промышленности.

Проведены первичные исследования по изучение основных компонентов метаболома данных лекарственных культур, которые могут существенно изменить качественные показатели при стандартизации лекарственного сырья и расширить спектр их медицинского применения.

Проанализированы особенности метаболомных компонентов, как лекарственных растений, так и сырья эхинацея пурпурной, маклеи сердцевидной, белладонны и амми большой при их выращивании в различных эколого-географических зонах. Дана оценка влияния разработанных инновационных технологий на содержание основных компонентов метаболома лекарственных растений.

Практическая значимость результатов исследований. Разработаны и внедрены в производство инновационные зональные технологии выращивания лекарственных культур в условиях Центральной Черноземной зоны РФ, обеспечивающие экзогенную мобилизацию их адаптивного потенциала и повышение урожайности лекарственного сырья эхинацеи пурпурной (трава) на 16-34%, корни – 24‑26%; белладонны (трава) – на 24‑25%; маклеи сердцевидной (трава) – 22-29%; амми большой (плоды) – 25‑33%; увеличения содержания действующих веществ на 5-12% и их сбора с единицы площади на 23‑48%.

Разработаны регламенты применения регуляторов роста и микроудобрений, предложены приемы по совместному их применению со средствами защиты, позволяющие минимизировать использование пестицидов.

Разработан прием обработки посадочного материала маклеи сердцевидной универсальным укоренителем ДваУ, позволяющий повысить приживаемость растений на 18-19%.

Экономический эффект от применения разработанных инновационных технологий составляет на эхинацее пурпурной – трава 59 тыс. руб./га, корни – 61 тыс. руб./га; маклее сердцевидной I года вегетации – 17 тыс. руб./га, II года вегетации – 76 тыс. руб./га; белладонне – 148 тыс. руб./га; амми большой – 34 тыс. руб./га.

Основные положения выносимые на защиту:

- научные основы применения экзогенной биорегуляции (регуляторы роста и микроудобрения) с целью усиления ростовых процессов, повышения урожайности, содержания действующих веществ и их выхода с единицы площади, обеспечения устойчивости лекарственных культур к абиотическим и биотическим стрессам;

- способ оптимизации фитосанитарного состояния агроценозов эхинацеи пурпурной и маклеи сердцевидной с минимальным применением средств химизации за счет комплексного использования их с биорегуляторами и микроудобрениями;

- инновационные технологии возделывания эхинацеи пурпурной, белладонны, маклеи сердцевидной и амми большой в условиях Центральной Чернозёмной зоны Российской Федерации и получение стабильных урожаев лекарственного сырья с высоким содержанием действующих веществ (алкалоиды, фурокумарины, оксикоричные кислоты);

- данные основных компонентов метаболома изучаемых лекарственных культур и анализ изменения содержания его отдельных компонентов в зависимости от условий произрастания и технологий выращивания;

- экономическая оценка эффективности разработанных зональных инновационных технологий возделывания лекарственных культур.

Об авторе admin

Администратор сайта, кандидат с/х наук
Запись опубликована в рубрике Диссертации, Докторские с метками , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>