Вступ

Люпин - Lupinus L. Однорічна рослина висотою до 1,5 м. Квіти досить великі, зібрані китицями. Насіння різного забарвлення. Це цінна кормова, зернова і сидеральна культура. Вміст білка в його зерні досягає 40-50%, проте в зерні і в зеленій масі містяться гіркі отруйні алкалоїди.

У Україні зростає велика кількість люпинів. Серед них люпин вузьколистий, жовтий, багатолистий, білий. 

Малюнок 1 - Люпин вузьколистий

Коренева система стрижнева. Може досягати глибини 1-2 м. На коренях розташовані бульби азотфіксуючих бактерій Rhizobium lupini, поглинаючих азот з повітря, переводячи його в зв'язаний стан.Стебла трав'янисті або дерев'янисті, в різного ступеня облиствені. Гілки прямостоячі, відстовбурчені або сланкі.Листя чергове, пальчасто-складні, на довгих черешках, зчленованих зі стеблом м'ясистої листової подушечкою з подовженими прилистниками.

Суцвіття - багатоквіткова верхівкова кисть. Квітки розташовані по черговості, полумутовчато або мутовчато.

Квітка зигоморфних. Парус округлий або овальний посередині випрямленний, обидві половини його сильно відігнуті назад і до відкриття квітки щільно прикривають інші пелюстки (всередині нього включені крила і човники).

Забарвлення віночка квітки різноманітна за кольором, однотонна або строката, найчастіше синя. Чашечка двугубая, надріз губ глибокий, досягає майже самого заснування чашечки, рідше її половини.

Приквіток одиночний, розташований в підставі квіткової бруньки, під чашечкою, зазвичай дуже рано опадає. Величина і форма приквітка вкрай різноманітні. За консистенцією приквітки бувають від ніжно-плівчастих прозорих до щільних, грубо-шкірястих. Забарвлення прицветников різна - кремова, салатна, зелена з антоцианом і темно-антоціанова, майже чорна.

Тичинки однобратственние з деякою тенденцією до переходу в двубратственние. Всі десять тичинок внизу зростаються тичинковими нитками в цільну трубку, вгорі вільні. Однак одна з тичинок кілька ізольована від решти. Тичинкові нитки в вільної частини до верхівки кілька потовщені; п'ять з них, протилежні чашолисткам, спочатку довшим за інші, пізніше - все нитки однакової довжини.

Пильовики диморфні за формою і величиною: протилежні чашолисткам (пильовики верхнього ярусу) - більші і подовжені; протилежні пелюсток (пильовики нижнього ярусу) - більш дрібні, округлопочковідние. І ті, і інші пильовики прикріплюються до тичинкового ниткам своїми підставами. Пилкові зерна в обох групах пиляків однакового розміру і форми, трикутні, по поверхні дрібнопористий.

Зав'язь вільна, сидяча, з двома або багатьма семяпочками; стовпчик круглий, вигнутий догори, голий; рильце головчатое, покрите численними сосочками, оточене вінцем досить твердих волосків.

Сім'я брунька кампілотропна, має один або два интегумента, з яких зовнішній розвинений значно сильніше, тоді як внутрішній складається тільки з двох клітинних шарів і дуже мало помітний.

Боб шкірясті, лінійний або слабо зігнутий, кілька здавлений, рідше злегка валькувате. Поверхня бобів нерівна, часто з видатними жилками, забарвлення кремова, коричнева або чорна.

Насіння дуже різноманітні за величиною, формою і забарвленням. Поверхня насіння гладенька або мелкоячеистая. При проростання насіння сім'ядолі виходять з грунту і, зеленіючи, переходять в сім'ядольні листя, які забезпечені устьицами. Первинні справжні листи, невидимі до проростання, чергові. Первинні листя частіше пальчаті, рідше трійчастого.[21]

Розповсюдження та екологія

Більшість видів сконцентровані в двох великих регіонах: середземноморсько-африканському (Східне півкуля, підрід Lupinus) і американському (Західну півкулю, підрід Platycarpos).

У Середземномор'ї і Африці описано 12 видів люпину, серед яких 11 однорічних і 1 багаторічний, але, мабуть, вже вимерлий вид. Люпин даного регіону ростуть в основному вогнищами на легких ґрунтах переважно на невеликих висотах або морських узбережжях.

У Західній півкулі люпин поширені від 0 до 4800 метрів над рівнем моря і вище, від Патагонії до Аляски (Юкон) і від Тихого до Атлантичного океану. Найбільша різноманітність спостерігається в субальпійській і альпійської зонах Анд і Кордильєр. Причому в високогірних рослинних формаціях люпин відіграють домінуючу роль. У ці спільноти зазвичай входять багаторічні високорослі (трав'янисті і чагарникові) види, що досягають нерідко висоти 4 метрів і більше. На посушливих місцях з менш родючими грунтами високогір'я зустрічаються низькорослі, подушкові форми. У нижньому поясі гір і на рівнинах Америки частіше ростуть одно-, дворічні люпин, багато з яких живуть на бідних ґрунтах і в досить посушливих районах. Серед них є ефемери.[21]

Про кількість видів люпину, які ростуть а Америці, думки різні. Більшість дослідників сходяться на думці, що число реально існуючих видів люпину, виключаючи синоніми, що не більше 200. З американських видів люпину окультурений ще древніми інками в VII-VI століттях до н. е. і широко обробляється в даний час на різних континентах люпин мінливий (Lupinus mutabilis Sweet). У багатьох країнах натуралізований або обробляється також люпин багатолистий (Lupinus polyphyllus Lindl.).[6][4]

За своєю природою люпин - ксеромезофіт, що відрізняється високою посухостійкістю. Деякі види люпину ростуть в пустелях штатів Арізона, Орегон, Техас, Каліфорнія, Нью-Мехіко, на плоскогір'ях Мексики, в пустелях Перу і Чилі, оазисах Сахари.

У країнах Середземномор'я люпин ростуть на приморських пісках, на луках і покладах, по щілинах скельних і засмічують посіви культурних рослин. Більшість люпинов пристосоване до помірних температур, але деякі північноамериканські види, наприклад, Lupinus arcticus переносять дуже низькі температури.[12]

Класифікація

В роду виділяють два підроди:

• Platycarpos (Wats.) Kurl.

• Lupinus

Підрід Platycarpos [ред | правити вікі-текст

Підрід містить кілька сотень видів люпину (кількість вимагає ревізії). Походження - Північна і Південна Америка. Деякі види люпину з підроду Platycarpos :

• Lupinus elegans Kunth

• Lupinus hartwegii Lindl.

• Lupinus hybridus Lem.

• Lupinus mutabilis Sweet.

• Lupinus nanus Benth.

• Lupinus ornatus Lindl.

• Lupinus perennis L. - Люпин багаторічний

• Lupinus polyphyllus Lindl. - Люпин багатолистий

Підрід Lupinus люпин рожеві

Походження - Середземномор'ї і Африка.

види:

• Lupinus albus L. - Люпин білий

• Lupinus angustifolius L. - Люпин вузьколистий

• Lupinus luteus L. - Люпин жовтий

• Lupinus hispanicus Boiss. et Reut.

• Lupinus micranthus Guss.

• Lupinus pilosus Murr.

• Lupinus palaestinus Boiss.

• Lupinus princei Harms.

• Lupinus atlanticus Gladstones

• Lupinus digitatus Forsk.

• Lupinus cosentinii Guss.

• Lupinus somaliensis Bark.

За змістом алкалоїдів в зерні серед сортів люпину розрізняють гіркі, малоалкалоідние і солодкі люпин. Зелена маса і зерно гірких люпин на корм худобі непридатні, їх обробляють на зелене добриво. Зерно малоалкалоідних люпинов можна згодовувати рибам. На зелений корм вирощують сорти, що відносяться до груп солодких і малоалкалоідних. У посушливу погоду вміст алкалоїдів в зеленій масі може збільшуватися в 2 ... 3 рази в порівнянні зі звичайним рівнем, тому зелена маса набуває гіркуватий смак. Спочатку тварини поїдають її неохоче, але потім звикають до неї.

Урожайність допущених до використання на зерно сортів становить до 1,6. ..1,8 Т зерна, до 35 ... 50 т зеленої маси з 1 га. Для годівлі тварин використовують дерть, а також зелену масу у вигляді свіжого корму, силосу, штучно висушених кормів, іноді сіна. При силосуванні зеленої маси інших культур можна додавати солому люпину.[21]

На зерно і зелену масу обробляють люпин жовтий, люпин білий і люпин вузьколистий (синій). Практично тільки як сидерат вирощують люпин багаторічний.

До 80% площі, зайнятої люпину, доводиться на люпин жовтий. Краще він вдається на піщаних ґрунтах. У порівнянні з кормовими сортами люпину вузьколистого та люпину білого в люпині жовтому вміст алкалоїдів менше.

На грунтах з pH <5,5 люпин - найпродуктивніша кормова культура. Він сильно страждає від літньої посухи, часто уражається фузаріозом, при ранньому посіві формує менший урожай зеленої маси.

На зелений корм при ранній весні люпин висівають приблизно через 1 ... 2 тижнів після посіву ранніх ярих культур, при пізньої весни - приблизно через 1 тиждень після їх посіву. Норма висіву люпину жовтого 150 ... 180 кг / га, люпину вузьколистого - 160 ... 180, люпину білого 250 ... 400 кг / га. Глибина посіву насіння 2,5 см. Спосіб посіву звичайний рядовий. У фазі 4,5 листя рекомендують проводити боронування впоперек рядків.

На зелений корм і сіно люпин скошують у фазі бутонізації, на силос - в перехідній фазі сизо-блискучих бобів. У фазі сизих бобів, наступного за фазою цвітіння, боби покриваються м'якими волосками, опадають засохлі віночки. У фазі блискучих бобів відзначають повний налив насіння. Люпин жовтий закінчують прибирати на зелений корм до повного формування бобів на головному стеблі, люпин вузьколистий і білий - до закінчення фази цвітіння. Готуючи сіно з люпину, слід враховувати, що при сушінні легко опадає листя. Основний урожай зеленої маси і отаву люпину можна використовувати на випас, особливо для свиней і овець. Через ламкість стебел слід застосовувати порційне підбурювання. На зелений корм і силос люпин частіше висівають в складі сумішей.[9] [11]

Люпин широко вирощують в різних районах нашої країни. Його культивують як добриво і як кормовий засіб. Однак в люпині містяться отруйні речовини - алкалоїди які викликають отруєння тварин. Кількість їх в різних сортах цієї культури неоднаково. У кормових зазвичай міститься до 0,1% алкалоїдів, а в некормових до 3%. У посушливі роки кількість алкалоїдів збільшується в 2-3 рази. Алкалоїди містяться в усіх наземних частинах рослини і головним чином в насінні і стручках. Найбільшу небезпеку для тварин представляють некормові люпин, багаті отруйними речовинами.

Люпином найчастіше труяться вівці, велика рогата худоба і коні.[19]

Алкалоїди

- складні органічні сполуки, що володіють лужними властивостями. Більшість алкалоїдів в своєму складі містять чотири елементи (азот, вуглець, водень, кисень). У чистому вигляді це тверді, погано розчинні у воді і добре в органічних розчинниках речовини. Частина алкалоїдів містять кисень і є твердими речовинами, а безкисневі - рідини.[7]

У рослинах алкалоїди зустрічаються у вигляді солей органічних кислот: щавлевої, молочної, лимонної, яблучної, янтарної. Солі, на відміну від основ, легко розчиняються у воді, що робить алкалоїди більш токсичними. Кількість алкалоїдів в рослинах по-різному і становить від 0,001% до 10% в перерахунку на суху речовину. Більшість рослин містить по одному алкалоиду, але деякі можуть містити і кілька: блекота - 4, дурман і беладона по 3, мак снодійний - більше 20. Кількість алкалоїдів залежить від грунтово-кліматичних умов. Більшість алкалоідов- сильні отрути, які характеризуються дуже токсичною дією на організм навіть у мінімальних дозах, надаючи тонке виборче дію на певні органи або системи. Алкалоїди можливо захищають рослини від комах і паразитичних грибів.

У хімічному відношенні алкалоїди різні: похідні піридину - атропін, кониин, нікотин; пурину - кофеїн; фенантрену - морфін; індолу - стрихнін і т.д.[20][17]

Алкалоїди люпину

Усі без винятку види люпину містять в насінні та вегетативних органах алкалоїди:

• спартеїн

• люпанін

• оксілюпанін.

• люпинін,

• люпинідин

• анагірин

• гідроксилюпанін

Кількість алкалоїдів у насінні варіює залежно від видових, сортових особливостей та умов вирощування від 0,002 до 3,9%, в кормових сортів - від 0,002 до 0,12%. Суха речовина насіння і рослин алкалоїдного люпину містить 0,3-1,2% алкалоїдів, у сортів кормових люпину вміст алкалоїдів не перевищує 0,1%, у той час як у диких зразка їх зазвичай було 1,5-2,5%. Вегетативна маса і насіння таких форм люпину не мають гіркого смаку і можуть застосовуватися на кормові цілі без обмеження. Їх можна додавати в інші корми, створюючи раціони, збалансовані за білком. Це тим більш актуально, що за вмістом білка в насінні(35-42%) і амінокислотним складом люпин не поступається сої.

У зеленій масі люпину алкалоїдного зазвичай в 5-10 разів менше, ніж у насінні. Для корму придатний люпин з вмістом алкалоїдів в сухій речовині не більше 0,1%, у алкалоідниеж люпину цей показник може досягати 3,9%.

У залежності від вмісту алкалоїдів в сухій масі та насінні, люпин всіх видів можна розділити на 3 групи: алкалоїдні (гіркі), вміст алкалоїдів 0,1% і більше; малоалкалоїдні, вміст алкалоїдів 0,025-0,1% та безалкалоїдні, або кормові, вміст алкалоїдів не більше 0,025%.[8][21][17]

Спартеїн

Це алкалоїд, який є похідним піридину, з формулою C15H26N2. Відкрито в 1850 р Stenhous'OM з трави Spartium scopa-rium L., що росте в середній Європі.

Безбарвна, прозора, густа масляниста рідина з сильним запахом і гірким смаком, жовтіюча на повітрі. Кипить при t ° + 325 °. С. добре розчиняється в алкоголі, ефірі і хлороформі, в воді розчинний дуже мало. Будучи сильною основою, С. з'єднується з кислотами, утворюючи кристалічні солі.

По дії на організм він багато в чому схожий з нікотином і особливо з коніїном. У теплокровних і холоднокровних тварин спар теїн викликає після деякого рухового збудження, яке ймовірно залежить від подразнення тканин на місці введення отрути, уповільнення довільних рухів, ослаблення рефлексів, м'язові посмикування і розлади координації рухів. Тварина стає нездатною змінювати положення тіла: жаба, покладена на спину, не перевертається на живіт. Дихання стає рідкісним і поверхневим, утруднюється фаза експірації, між інспірацією і експірації з'являється пауза, під час експірації починають посилено діяти допоміжні м'язи, і нарешті дихання зупиняється. Смерть настає від асфіксії.

Механізм отруєння С, як показали досліди Кешні, полягає в паралічі закінчень рухових нервів скелетної мускулатури, в тому числі і п. Phrenici. Доказами цього пояснення служать наступні факти: по-перше, подразнення рухового нерва після введення С. не викликає скорочення відповідного м'яза, тим часом як при безпосередньому подразненні м'яза скорочення виходить; по-друге, при перев'язуванні у жаби a. iliacae С. рухових розладів в задній кінцівки тієї ж сторони не викликає. Так само паралізуючим чином С. діє на ганглії симпатичної нервової системи і на наднирники. Про дію С. на апарат кровообігу в літературі є суперечливі дані. Більшість дослідників спостерігала від С. уражень пульсу, уповільнення систоли і збільшення діастоли. Атропінізація серця не змінює дії С. Збудливість і провідність серцевого нервово-м'язового приладу від С. зменшуються, в силу чого іноді зникають тріпотіння серцевого м'яза, викликані різними причинами. Кров'яний тиск після короткочасного підвищення знижується - з одного боку, внаслідок ослаблення серцевої діяльності, а з іншого, від паралічу клітин симпатичних гангліїв. У малих дозах С, на думку Фіккі, паралізує закінчення п. Vagi. Деякі клініцисти застосовують С. як засіб, що регулює серцеву діяльність, а інші вважають навіть дію С. на серце аналогічною дії дигіталісу. Ця думка проте в даний час вважається неправильною. Вказівки окремих авторів на діуретичну дію С. в достатній мірі ще не перевірені .

Препарати: Sparteinum sulfuricum, кристалічної чеський речовина, розчинна у воді і спирті. Призначається в порошках, пігулках і в розчинах.[3] [5] [17]

Люпінін - алкалоїд міститься в деяких видах люпину. Найбільш багаті їм насіння. Легкоросчинний в воді, спирті, хлороформі, ефірі. Гірше розчинний в петролейном ефірі, з якого крісталізуется у вигляді великих безбарвних призм. сильна основа, витісняє аміак з його солей.

молекулярна формула: C10H19ON

молекулярна маса: 169,25 г / моль

т. пл .: 68.5-69.2 ° C

т. кип .: 269-270 ° C

Токсична доза більшості алкалоїдів для великої рогатої худоби 20 мг / кг, смертельна 30 мг / кг.[5] [18]

Причини отруєння:

Згодовування тваринам зерна (насіння), концентратів в яких додано борошно насіння люпину, згодовування зеленої маси, силосу, соломи з підвищеним вмістом алкалоїдів.

Випасання тварин після збирання люпину, особливо якщо в господарстві тривалий час не проводилося сортооновлення

Найбільш чутливі до люпину вівці.[18]

Токсикодинаміка

При гострому отруєнні алкалоїд люпінін діє на центральну вегетативну нервову систему, викликаючи порушення з подальшим пригніченням, ураженням центрів дихання і блокадою Н-холінорецепторів соматичних нервів (найбільш чутливі вівці); володіє гепатотоксичною і фотосенсибілізуючою дією. Анагірин і алкалоїди пиперидина (аммодендрін, N-ацетілгістрін) надають тератогенну дію.

При хронічному отруєнні (люпіноз) алкалоїди накопичуються в печінці, викликаючи руйнування печінкових клітин з подальшою заміною з'єднувальних тканиною. В результаті розвивається дистрофія, а потім цироз, провідні за собою порушення травлення і в подальшому інших систем. Алкалоїди порушують обмін речовин в печінці: сприяють накопиченню міді, селену і втрати цинку. У перехворілих тварин підвищується чутливість до люпину, що зберігається більше року.[8]