The aim of the research is to study the collections of oregano for winter hardiness in the conditions of the Northern forest-steppe of the Tyumen region in order to select the best genotypes. The material for the study was 23 specimens of oregano, collection selections were taken from the collection of the All-Russian Institute of Plant Genetic Resources named after N.I. Vavilov, as well as from different regions. N.I. Vavilov, as well as from different regions of the Tyumen region. The experiment was planted in 2017 using the seedling method. Field studies were conducted in 2017-2019 in the experimental field of the Research Institute of Agriculture of the Northern Trans-Ural - Branch of the Federal Research Center Tyumen Scientific Center of the Siberian Branch of RAS (Moskovsky settlement, Tyumen district), which is located in the northern forest-steppe. The soil is dark grey forest, heavy loam. The reaction of the soil solution in the salt extract is 5.5...6.8 (GOST 26483-85). Soil humus content (on absolutely dry matter) was 1,50...4,75 % (GOST 26213-91), P2O5 was 7,6...18,0 mg/100 g of soil; K2O was 8,0...25,7 mg/100 g of soil (GOST 26204-91). Observations and records were conducted according to the methodology of the State Crop Variety Test. Meteorological conditions in 2017-2019 varied considerably from the mean annual values. As a result of the analysis of the presented 23 genotypes winter hardiness of oregano in the first year of life is 68...100 %, and in the second year of life 94...97 %. Genotype T-3 has high winter hardiness, while its losses during wintering were recorded only in the second year of life at 3%. The greatest number of rooted plants was recorded for genotypes K-1 (94 %), M-2 (93 %), K-2 (93 %), which was 8...9 % higher than the standard variety. The high level of plant survival was established in genotypes before wintering in the second year of life and in the spring of the third year of life and amounted to 94...97 %
common oregano (Origanum vulgare L.), spicy aromatic plants, medicinal plants, esters, winter hardiness, temperature, weather conditions, resistance
В передовых странах мира интерес к лекарственным растениям никогда не снижался. В Российской Федерации известно более 500 лекарственных растений, многие из которых еще недостаточно изучены [1].
Душица обыкновенная (Origanum vulgare L.) – многолетнее травянистое растение из семейства Яснотковые [2]. Цветёт в июле – сентябре [3]. Она произрастает практически везде (кроме Крайнего Севера) среди кустарников, пойменных и лесных лугах, в долинах рек и на опушках лесов, сам вид происходит из стран Средиземного моря [4, 5].
Душица обыкновенная относится к пряно-ароматическим растениям, её так же выращивают как декоративное растение [6, 7]. Она нашла применение в пищевой промышленности, где в качестве приправы, пищевых консервантов и ароматизаторов используют листья и соцветия в сухом и в свежем виде [8, 9]. В парфюмерно-косметической промышленности эфиры применяют для ароматизации зубных паст, духов и туалетного мыла [10]. В медицине душица и ее эфиры используют в составе грудных сборов, при заболеваниях органов дыхания, при простудах, так же используют для укрепляющего и стимулирующего средства [11]. Душица обыкновенная обладает бактерицидными и антисептическими свойствами [12, 13]. Экстракты растений этой культуры применяют для получения наночастиц серебра, они служат восстановителями и покрывающими агентами [14, 15]. В животноводстве душицу используют в качестве кормовых добавок для повышения продуктивности кур-бройлеров и свиней [16].
В надземной части растений душицы содержится до 1,2 % эфирного масла, дубильные вещества, аскорбиновая кислота, флавоноиды и другие вещества, всего 30 компонентов. Она обладает специфическим приятным запахом носителем, которого служит тимол,
содержание которого в растениях составляет 16 % [6, 14, 17].
Исследователи ведут активный поиск ценных хозяйственных признаков душицы, как в овощном направлении, так и для получения эфирного масла. За последние годы в
госреестре зарегистрировано 20 сортов этой культуры (https://gossortrf.ru/2021) и работа продолжается, так как есть спрос на это растение [4, 17, 18].
Стрессовыми факторами для выращивания культуры будут служить условия природно-климатической зоны. К их числу относят химический и механический состав почвы, а также температурный и водный режим. Угнетение растений душицы стрессовыми факторами в вегетационный период приводит не только к снижению урожая, но и ухудшению его качества [19].
Тюменская область относится к зоне рискованного земледелия. Ее климатические условия характеризуются продолжительной зимой, теплым и непродолжительным летом, коротким безморозным периодом [17].
Цель исследований – оценка коллекции и выделение перспективных генотипов с хорошей устойчивостью к вымерзанию в условиях северной лесостепи Тюменской области.
Условия, материалы и методы.
Полевые исследования проводили в 2017–2019 гг. на опытном поле Научно-исследовательского института сельского
хозяйства Северного Зауралья – филиала Федерального исследовательского центра Тюменский научный центр Сибирского отделения РАН (пос. Московский, Тюменский район), который расположен в северной лесостепи.
Почва – темно-серая лесная, тяжелосуглинистая. Реакция солевой вытяжки почвенного раствора 5,5…6,8 ед. рН (ГОСТ 26483-85). Содержание гумуса в почве (на абсолютно сухое вещество) составляет 1,50…4,75 % (ГОСТ 26213-91), Р2О5 – 7,6…18,0 мг/100 г почвы; К2О – 8,0…25,7 мг/100 г почвы (ГОСТ 26204-91).
Предшественник – чёрный пар, осенью 2017 г. провели глубокую обработку почвы. Весной 2018 г. участок прокультивировали и пробороновали. Высаживали душицу обыкновенную рассадным способом в мае, семена на рассаду высевали в 1 половине марта. В течение вегетации полив не осуществляли.
В годы исследований сложились неодинаковые условия перезимовки. В первый год жизни растений (2017/18 гг.) высота снежного покрова в самые холодные месяцы (декабрь–январь) достигала 26…28 см, минимальная температура воздуха при этом опускалась до -30…-32 ˚С. На второй год (2018/19) зимние условия были более благоприятными. В декабре–январе высота снежного покрова достигала 41…47 см, минимальная температура воздуха опускалась до -31…-33 ˚С.
В мае и июне (ГТК=1,48). Июль и август были сухими (ГТК=0,86), май и начало июня – прохладными с ночными понижениями температуры до 0 ˚С. Резкое увеличение температуры в среднем выше среднемноголетних значений на 2 ˚С наблюдали во второй декаде июня. В третью декаду июня и июль температура была ниже среднемноголетней на 1 ˚С. В августе и сентябре она находилась на уровне нормы.
В период вегетации 2018 г. влажность почвы составляла 60 % от наименьшей полевой влагоемкости. При среднемноголетней величине ГТК=1,31, в этом годы он был равен 1,68. Температура в мае и июне составляла 76,3 % от нормы. В июле и августе она была несколько выше среднемноголетней. Сумма активных температур составила 1854 ˚С при норме – 1854 ˚С.
Материал для исследования – 23 образца, собранных в разных районах юга Тюменской области – Ялуторовском, Голышмановском, Омутинском, Юргинском, Заводоуковском, Тюменский. Стандарт – сорт Хуторянка. Высаживали по 150 растений каждого номера. Питомник заложен по схеме 0,3×0,6 м. Повторность четырехкратная.
Образцы оценивали по одному из самых важных адаптивных признаков – зимостойкости. Процент перезимовавших растений подсчитывали исходя из отношения количества перезимовавших растений к количеству прижившихся (Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных
культур. Вып. 3. М., 1983. 184 с.). Экспериментальные данные обрабатывали методом
дисперсионного анализа (Доспехов Б. А. Методика полевого опыта: (с основами статистической обработки результатов исследований. Изд. 6-е. М: Альянс, 2011. 350 с.).
Результаты и обсуждения. Зимостойкость растений в осенне-зимний период – одно из наиболее актуальных свойств в зонах с резко или умеренно континентальным климатом. Особенно страдают растения из-за значительных перепадов температуры осенью и зимой [16].
Зимостойкость выступает лимитирующим условием для успешного прохождения интродукционных испытаний. В результате трехлетних исследований четырех видов рода Nepeta L. семейства Lamiaceae в условиях открытого грунта Центральной Якутии выявлено, что вид N. sibirica не вымерзает, до 10 % растений погибают у видов N. grandiflora и N. mussini, а вид N. cataria вымерзает полностью[20].
В среднетаежной подзоне республики Коми зимостойкость иссопа лекарственного в первый год жизни составляет 50…76 %, во второй-четвертый – 68…95 % [21].
В наших экспериментах зимостойкость растений душицы первого года жизни составила 80…94 %. Самое большое количество прижившихся растений наблюдали у образцов К-1 (94 %), М-2 (93 %), К-2 (93 %), что выше стандартного сорта, на 8…9 %. У образцов Т-3, С-1 и А-3 количество прижившихся растений было ниже стандарта на 4…5 %. Приживаемость генотипов Г-1 и Т-1 находилась на уровне стандарта и составляла 85 % (табл. 1).
В опытах С. А. Примакова приживаемость растений эстрагона при черенковании составляет 45…50 %, а при делении куста –
60 % [22].
Процент перезимовки в первый год жизни растений варьировал от 68 % до 100 % от числа прижившихся. Высокий уровень зимостойкости наблюдали у генотипа Т-3 (100 %), в то время как у сорта-стандарта Хуторянка он был на 16 % меньше. Наибольшие потери растений при перезимовке отмечены у генотипов К-2 и М-2, что ниже стандартного сорта на 14…16 % и остальных образцов – на 4…32 %. Возобновление весенней вегетации на второй год жизни началось в начале мая. Благоприятные климатические показатели вегетационного периода позволили сохранить 94…97 % растений от числа перезимовавших (табл. 2).
Среди изученных селекционных номеров максимальный процент выживших растений к концу второго года жизни отмечен у генотипа Т-3, у которого величина этого показателя была на 3 % выше стандарта. У генотипов Н-1, В-1, С-1, К-1и Б-1 доля выживших растений была больше, чем у стандарта, на 2 %. У образцов И-2 и Т-2 отмечен наименьший процент выживших растений к концу вегетации – ниже стандарта на 1 %.
Зимостойкость генотипов составила 94…97 %. Высокий уровень зимостойкости
наблюдали у сорта-стандарта Хуторянка и генотипов Ю-1, А-1, Я-1, Н-1, В-1, Т-1, Т-3 – 97 %. У генотипа И-2 она была равна 93 %, что ниже сорта стандарта на 3 %.
Выводы. Таким образом, за период испытаний в сложившихся погодных условиях зимостойкость душицы обыкновенной в первый год жизни составляет 68…100 %, на второй год жизни – 94…97 %. Высокие показатели зимостойкости отмечены у генотипа Т-3, потери при перезимовке (3 %) которого отмечены только на второй год жизни. Самое большое количество прижившихся растений при посадке зафиксировано у генотипов К-1 (94 %), М-2 (93 %), К-2 (93 %), это выше стандартного сорта на 8…9 %.
Сведения об источнике финансирования: Работа выполнена в рамках государственного задания ТюмНЦ СО РАН по теме № 121041600036-6.
1. Vishnyakova S.V., Zhukova M.V. Medicinal and essential oil plants. [Medicinal and aromatic plants.] Educational and methodical manual for full-time and part-time students in the specialty 35.03.05 "Gardening"; discipline "Medicinal and essential oil plants". Yekaterinburg, 2017. p. 3
2. Skoufogianni E., Solomou A.D., Danalatos N.G. Ecology, cultivation and use of Greek oregano (Origanum vulgare L.): Review //Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. - 2019. - Vol. 47. - No. 3. - pp. 545-552. https://doi.org/10.15835/nbha47311296
3. Lukas B., Novak J. Oregano ordinary L. and Oregano ordinary L. (Oregano). In: Novak J., Blutner W.D. (eds) Medicinal, Aromatic and stimulating plants. Handbook of Plant Breeding, volume 12 Springer, Cham. (2020) https://doi.org/10.1007/978-3-030-38792-1_12
4. Karpukhin M.Yu., Abramchuk A.V., Mingalev S.K., Saparklycheva S. E. Seed productivity of oregano in culture conditions. // Agrarian Bulletin of the Urals. 2019. No. 6 (185). pp.9-11.
5. Reneva M., Gubanov V., Gubanova V. Yield and content of essential oils in the nursery of oregano. BIO Web Conf 36 01002 (2021). DOI:https://doi.org/10.1051/bioconf/20213601002
6. Kraynyuk E. S. Medicinal plants of the Crimea. Illustrated reference book. Medicinal plants of the Crimea. Illustrated guide. - Simferopol: Business-Inform, 2018. - 512 s
7. Shaik M.R., Khan Sh., Kuniel Sh. et al . Green synthesis of silver nanoparticles using plant extracts using oregano extract L. and their bactericidal activity // Environmental friendliness. - 2018. - № 10. - № 4. - № 913. https://doi.org/10.3390/su10040913
8. Ulevics-Magulskab., Wesolowski M. The total content of phenols and the antioxidant potential of herbs used for medical and culinary purposes. Plant Food Hum Nutr 74, 61-67 (2019). https://doi.org/10.1007/s11130-018-0699-5
9. Herbs and spices - Biomarkers of consumption based on human intervention studies - A systematic review / R. Vasquez-Fresno, A. R. R. Rozana, T. Sajed et al. // Genes Nutr. 2019. Volume 14. No. 18. doi:https://doi.org/10.1186/s12263-019-0636-8 . https://rdcu.be/cQPD2 (accessed 02.07.2022).
10. Sachivko, T. V. The use of indicators of the component composition of essential oils for the identification of the variety / T. V. Sachivko. Vegetables of Russia. Vegetables of Russia. - 2019. - No. 3. - pp. 68-73.
11. Pashtetsky V. S., Nevkrytaya N.V. The use of essential oils in medicine, aromatherapy, veterinary medicine and plant growing (review) // Tauride Bulletin of Agrarian Science. 2018. No. 1 (13). pp. 16-38. DOIhttps://doi.org/10.25637/TVAN2018.01.02.
12. Bogomolov S. A., Malankina E. L., Kozlovskaya L. N. Comparative study of some biochemical and morphological features of chemotypes of Origanum vulgare L. // Trudy TSHAI. // Izvestiya TSHAI. - 2018. - Issue. 2. - pp. 77-85.
13. de Torre M.P. Vizmanos J.L., Kavero R.Yu. Increasing the antioxidant activity of oregano (Origanum vulgare L.) using oral pharmaceutical form // Biomedicine and pharmacotherapy. 2020. Vol. 129. P. 2-6 doi:https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.110424. https://dadun.unav.edu/bitstream/10171/59576/1/pdf.pdf (accessed 02.07.2022)
14. Nutricio M. et al. High-voltage electrical discharges in green extracts of bioactive substances from the leaves of oregano (Origanum vulgare L.) using water and ethanol as green solvents evaluated by theoretical and experimental methods //Reviews of food engineering. - 2021. - p. 13. - No. 1. - pp. 161-174. DOI:https://doi.org/10.1007/s12393-020-09231-2 .
15. Ambartsumyan S., Sahakyan N., Petrosyan M. et al. Synthesis of silver nanoparticles mediated by oregano extract, their characteristics and antibacterial activity. AMB Express. 2020 Sep 5;10(1):162. doi:https://doi.org/10.1186/s13568-020-01100-9 . PMID: 32889670; PMCID: PMC7474311. https://www.mdpi.com/1422-0067/22/7/3539/pdf?version=1617937876 (accessed 02.07.2022)
16. Khan, M., Khan, S.T., Khan, M. et al. Chemical diversity of essential oils of leaves and stems of oregano L. and their effect on bactericidal activity. AMB Expr 9, 176 (2019). https://doi.org/10.1186/s13568-019-0893-3 . https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/download/8504/8953/138035 (accessed 02.07.2022).
17. Gubanov, V. G. Dependence of the content of essential oils on the climatic conditions of the Tyumen region in isolated samples of medicinal hyssop and oregano [Text] / V. G. Gubanov. // Agrarian Bulletin of the Urals. 2018. No. 9 (176). p. 2.
18. Sachivko T.V., Bosak V.N., Naumov M.V. Evaluation of varieties of oregano (Origanum vulgare L.) according to the main economically useful signs // Vegetable growing: Collection of scientific papers. 2019. Vol. 27. pp. 189-194.
19. Ivanov M.G. The influence of varietal characteristics on the yield and quality of oregano products in various soil conditions of the Novgorod region // Proceedings of the St. Petersburg State Agrarian University. 2011. No. 22. pp. 61-64.
20. Egorova P. S. On the presentation of representatives of the genus Nepeta L. (family Lamiaceae) in Central Yakutia [Introduction of Nepeta L. (Lamiaceae) in Central Yakutia] // Bulletin of KrasGAU. 2019. No. 10 (151). pp. 10-15.
21. Portnyagina, N.V. Growth, development and productivity of Hyssopus officinalis L. In the Middle Taiga subzone of the Komi Republic / N.V. Portnyagina //Bulletin of the Institute of Biology of the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2009. No. 3 (137). pp. 2-5.
22. Primakov S.A. The influence of the planting scheme on the development of tarragon plants during reproduction by dividing the bush and rooting cuttings // Agrarian Bulletin of the Urals. 2016. No. 08 (150). pp. 49-51.
