Growth, development, morphology and biochemical characteristics of Solidago canadensis L. plants when introduced in the middle taiga subzone of the Komi Republic

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents the results of a long-term study of four samples of Canadian goldenrod (Solidago canadensis L.) of different geographic origin introduced in the middle taiga subzone of the Komi Republic. Under cultural conditions, the species is highly resistant and longevity (up to 18 years). It has been established that with the introduction in the North, reproduction of the Canadian goldenrod is possible by vegetative means, as well as from seeds of foreign origin. The mass transition of plants grown by seedlings to the generative period occurs in the third year of life. According to the flowering rhythm (July 31 – September 25), the species is classified as a mid-summer-mid-autumn plant. Fruiting of plants is interrupted by frost, full-fledged seeds are not formed. The morphological features of the generative shoot have been studied. The plant height in culture reaches 143–155 cm. The number of leaves on the stem is 63–101. The floral part of the shoot (inflorescence) 30–39 cm long is formed from the axils of 41–49 leaves and consists of 21–41 paracladia 8–13 cm long. The number of baskets on one shoot in different specimens of Canadian goldenrod varies from 2700 to 4200. The content of nitrogen mass fraction (1,8–3,0%) in the aboveground raw phytomass of Canadian goldenrod has been studied for the first time and the quantitative and qualitative composition of amino acids in plant proteins has been determined. The total content of amino acids in the plant raw material of Canadian goldenrod has varied from 7,9 to 15,1% over the years. In the aboveground phytomass of plants, 17 amino acids have been found and determined, including 7 irreplaceable ones. The share of essential amino acids has averaged 37% of the total. The highest rates of equity participation have been noted for the following amino acids: proline, glutamic, aspartic, lysine, leucine, valine, alanine, arginine and glycine – 13,2; 11,0; 10,8; 8,4; 8,0; 5,9; 5,8; 5,7 and 5,2%, respectively. In the conditions of the North, biochemical studies of this species have been carried out for the first time. The content of flavonols in the aboveground raw phytomass of Canadian goldenrod have been 4,5–5,7% and met the requirements for medicinal raw materials (more than 3%). The yield of essential oil and its component composition have been determined. The EO content in the aboveground phytomass of plants has varied from 0,85 to 1,7% in terms of absolutely dry raw material. In the composition of EM, 39 components have been reliably identified, nine of which have been attributed to the main ones. The dominant compounds are: α-pinene (up to 43,9%), myrcene (up to 18,2%), limonene (up to 13,2%), Δ-3-carene (up to 12,0%); from sesquiterpenoids: germacrene D (up to 54,3%), bornyl acetate (up to 5,8%), geranyl acetate (up to 2,4%), cadinadiene (up to 2,0%), sesqui-fellandrene (up to 1,4%).

About the authors

Nadezhda Vasilyevna Portnyagina

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: portniagina@ib.komisc.ru

candidate of agricultural sciences, associate professor, senior researcher of Botanical Garden

Russian Federation

Vasiliy Vitalyevich Punegov

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: punegov@ib.komisc.ru

candidate of chemical sciences, senior researcher of Botanical Garden

Russian Federation

Elmira Elizbarovna Echishvili

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: elmira@ib.komisc.ru

candidate of biological sciences, researcher of Botanical Garden

Russian Federation

Marina Gennadyevna Fomina

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: fomina@ib.komisc.ru

senior laboratory assistant-researcher of Botanical Garden

Russian Federation

Konstantin Vitalievich Chucha

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: chucha@ib.komisc.ru

engineer of Botanical Garden

Russian Federation

Ivan Vladimirovich Gruzdev

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: gruzdev@ib.komisc.ru

doctor of chemical sciences, associate professor, senior researcher of Ecoanalytic Laboratory

Russian Federation

Nikita Eduardovich Weber

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: weber@ib.komisc.ru

engineer of Botanical Garden

Russian Federation

References

  1. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб.: Мир и семья, 1995. 990 с.
  2. Федотова В.В., Челомбитько В.А. Виды рода золотарник (Solidago): значение для медицинской практики, перспективы изучения // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2012. № 16 (135). С. 136–145.
  3. Сулоев И.С., Дудецкая Н.А., Теслов Л.С., Лужанин В.Г., Яковлев Г.П. О некоторых видах рода золотарник (обзор) // Журнал научных статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2019. Т. 21, № 6. С. 68–76. doi: 10.26787/nydha-2226-7425-2019-21-6-68-76.
  4. Атлас лекарственных растений России / под общ. ред. В.А. Быкова. М.: ВИЛАР, 2006. 352 с.
  5. Цицилин А.Н., Пешанская Е.В. Онтогенез Solidago canadensis L. при интродукции в условиях Ставропольской возвышенности // Бюллетень ботанического сада Саратовского государственного университета. 2010. № 9. С. 65–71.
  6. Дикорастущие лекарственные растения России: сбор, сушка, подготовка сырья (сборник инструкций). М.: ФГБНУ ВИЛАР, 2015. С. 119–121.
  7. Интродукция лекарственных, ароматических и технических растений (Итоги работ интродукционного питомника БИН АН СССР за 250 лет). М.; Л.: Наука, 1965. 426 с.
  8. Tutin T.G., Heywood V.H., Burges N.A., Moore D.M., Valentine D.H., Walters S.M., Webb D.A. Flora Europaea // Cambridge University Press. 1976. Vol. 4. P. 215–220.
  9. Botta-Dukat Z., Dancza I. Effect of weather conditions on the growth of Solidago gigantea // Plant Invasions: Species Ecology and Ecosystem Management. 2001. P. 185–197.
  10. Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Хорун Л.В. Черная книга флоры Средней России: чужеродные виды растений в экосистемах Средней России. М.: Издательство Геос, 2010. 512 с.
  11. Шуклин Ю.И. Рост и развитие золотарника канадского при возделывании в нечерноземной зоне России // Достижения науки и агротехники. 2008. № 3. С. 25–27.
  12. Семенихин В.И. Введение в культуру золотарника канадского (Solidago canadensis L.) и лопуха большого (Arctium lappa L.) и разработка технологий их возделывания: автореф. дис. … канд. с/х. наук: 06.01.13. М., 2009. 20 с.
  13. Пещанская Е.В. Биологические особенности золотарника канадского (Solidago canadensis L.) при интродукции в условиях Ставропольской возвышенности: автореф. дис. … канд. с/х. наук: 06.01.13. М., 2009. 22 с.
  14. Портнягина Н.В., Пунегов В.В., Эчишвили Э.Э., Фомина М.Г. Итоги интродукции: лекарственные растения // Вестник Института биологии Коми НЦ УрО РАН. 2011. № 6 (164). С. 23–36.
  15. Майсурадзе Н.И., Киселев В.П., Черкасов О.А., Нухимовский Е.Л., Тихонова В.Л., Макарова Н.В., Угнивенко В.В. Методика исследований при интродукции лекарственных растений // Лекарственное растениеводство. Вып. 3. М., 1984. С. 1–33.
  16. Сацыперова И.Ф., Рабинович А.М. Проект общесоюзной программы исследований по интродукции лекарственных растений // Растительные ресурсы. 1990. Т. 26, вып. 4. С. 587–597.
  17. Зайцев Г.Н. Методика биометрических расчетов. М.: Наука, 1973. 256 с.
  18. Беликов В.В., Точкова Т.В., Шатунова Л.В. Количественное определение основных действующих веществ у видов Hypericum L. // Растительные ресурсы. 1990. Т. 26, вып. 4. С. 541–578.
  19. Голубев В.Н. Эколого-биологические особенности травянистых растений и растительных сообществ лесостепи. М.: Наука, 1965. 286 с.
  20. Найда Н.М., Поленникова К.Ю. Изучение золотарника канадского в Ленинградской области // Вестник студенческого научного общества. 2017. № 8, вып. 1. С. 48–49.
  21. El-Sherei M., Khaleel A., Motaal A.A., Abd-Elbaki P. Effect of seasonal variation on the composition of the essential oil of Solidago canadensis cultivated in Egypt // Journal of Essential Oil Bearing Plants. 2014. Vol. 17, № 5. P. 891–898. doi: 10.1080/0972060X.2014.901612.
  22. Kalemba D., Thiem B. Constituents of the essential oils of four micropropagated Solidago species // Flavour and Fragrance Journal. 2004. Vol. 19, № 1. P. 40–43. doi: 10.1002/ffj.1271.
  23. Mishra D., Joshi S., Sah S.P., Bisht G. Chemical composition, analgesic and antimicrobial activity of Solidago canadensis essential oil from India // Journal of Pharmacy Research. 2011. Vol. 4, № 1. P. 63–66.
  24. Багателия С.А., Маркосян Е.Ю., Пилиа П.Д., Марколия А.А. Хромато-масс спектрометрическое исследование компонентного состава эфирного масла золотарника канадского (Solidago canadensis) из цветков, листьев и корней растения, полученного методом СВЧ экстракции // Перспективы внедрения инновационных технологий в медицине и фармации: сб. мат-лов всерос. науч. конф. Орехово-Зуево: Государственный гуманитарно-технологический университет, 2017. С. 22–28.
  25. Shelepova O., Vinogradova Yu., Zaitchik B., Ruzhitsky A., Grygorieva O., Brindza J. Constituents of the essential oil in Solidago canadensis L. from Eurasia // Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences. 2018. Vol. 12, № 1. P. 20–25. doi: 10.5219/847.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Рисунок 1 – Изменчивость содержания основных компонентов эфирного масла (C ≥ 0,5%) в образцах растений S. canadensis разного географического происхождения. Наименование компонентов приведено в соответствии с данными, отраженными в библиотеке масс-спектров NIST 5

Download (26KB)

Copyright (c) 2021 Portnyagina N.V., Punegov V.V., Echishvili E.E., Fomina M.G., Chucha K.V., Gruzdev I.V., Weber N.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies