Agrotechnical practices for increasing the productivity of Macleaya species under cultivation in the Western Ciscaucasus, Russia

Bacterial infectious diseases remain a major global public health challenge. In this context, heart-leaf plume poppy (Macleаya cordata (Willd.) R. Br.) and Kew plume poppy (Macleаya х kevensis Turill) of the family Papaveraceae are of particular interest. The total alkaloid fraction of these species, primarily sanguinarine and chelerythrine, formed the basis for the development of the original Russian antimicrobial phytopharmaceutical Sanguiritrin. This study evaluated the effectiveness of organo-mineral and micronutrient fertilizer complexes, as well as a plant-growth regulator, in increasing the yield of high-quality medicinal raw material from M. cordata and M. × kevensis. Field experiments were conducted in 2022–2024 at the North Caucasus branch of the All-Russian Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants. Foliar application of Siliplant (0.7 L/ha), Zircon (0.04 L/ha), and EcoFus (1.5 L/ha) was performed once at the onset of stem elongation. Comparative evaluation of the two Macleaya species revealed differences in morphometric and agronomically important traits. M. × kevensis exhibited lower plant height (by 18–28 %), leaf area index (by 24–33 %), and raw material yield (by 40–53 %) relative to M. cordata. However, it substantially exceeded M. cordata in total alkaloid content (by a factor of 7–8) and alkaloid yield per hectare (by a factor of 4–5.3). Application of growth-stimulating complexes enhanced vegetative growth in both species, increased raw material yield, and elevated alkaloid concentration. Under hydrothermal stress, these treatments improved plant adaptation to adverse weather conditions, reducing yield losses to 18–37 %, compared with 31–48 % in the untreated control. The most effective treatment was foliar application of a tank mixture of Siliplant and Zircon. Under favorable weather conditions, this treatment increased raw material yield by 16 % in M. cordata and by 15 % in M. × kevensis; under drought conditions, the increases were 21 % and 18 %, respectively. Alkaloid yield rose by 36 % and 27 % under optimal conditions and by 39 % and 32 % under drought stress.

1. Абизов Е. А., Толкачев О. Н., Копылова И. Е. Распределение суммы алкалоидов сангвиритрина и хелеритрина в надземной части маклеи кьюсской (Macleаya kevensis Turill), Фармация. 2003;3:9-10.

2. Вичканова С. А., Крутикова Н. М., Фатеева Т. В. Создание высокоэффективного оригинального природного лекарственного средства Сангвиритрин, Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2013;11:49-55.

3. Xue G. D., Wu S. B., Choct M. et al. Impact of a Macleaya cordata – derived alkaloid extract on necrotic enteritis in broilers, Poultry Science 2017;96(10):1-5. DOI: 10.3382/ps/pex164.

4. Kantas D., Paratsiros V. G., Tassis P. D. The effect of natural feed additive (Macleaya cordata), containing sanguinarine, on the performance and health status of weaning pigs, Animal Scince Journal. 2015;86(1):92-98. DOI: 10.1111/asj.12240.

5. Фисинин В. И., Егоров И. А., Андрианова Е. Н., Друзь Е. А., Фельдман Н. Б., Луценко С. В., Луценко Е.В. Эффективность антимикробного нано-комплекса на основе алкалоидов из маклейи сердцевидной при выращивании цыплят-бройлеров, Сельскохозяйственная биология. 2009;44(4): 26-30.

6. Методические рекомендации по возделыванию маклеи в условиях Западного Предкавказья. ФГБНУ ВИЛАР, 2023, 12 с.

7. Сидельников Н. И., Быкова О. А., Тхаганов Р. Р., Аникина А. Ю. Приемы повышения урожайности маклеи в условиях Западного Предкавказья, Труды Кубанского государственного университета. 2022;3(96):207-211.

8. Быкова О. А., Сидельников Н. И., Тхаганов Р. Н. Способы размножения и биопродуктивность маклеи кьюсской (Macleаya х kevensis Turill) в Западном Предкавказье, Овощи России. 2022;2:44-49. DOI. 10.18619/2072-9146-2022-2-44-49.

9. Быкова О. А., Тхаганов Р. Н., Тхаганов В. Р. Эффективность комплексного применения гуматов и микроудобрений на маклее кьюсской (Macleаya х kevensis Turill) и маклее сердцевидной (Macleаya cordata (Willd.) R. Br.), Овощи России. 2023;4:73-81. DOI: 10.18619/2072-9146-2023-4-73-81.

10. Яхтанигова Ж. М., Кулешова И. В., Афанасьев А. В. Возделывание маклеи в Белгородской области, Новые технологии. 2022;18(2):133-141. DOI: 10.47370/2072-0920-2022-18-2-133-141.

11. Быкова О. А., Тхаганов Р. Н., Тхаганов Р. Р., Аникина А. Ю. Гуминовые препараты в технологии возделывания маклеи кьюсской в условиях Западного Предкавказья, Новые технологии. 2023;19(1):80-91.

12. Савченко О. М., Хазиева Ф. М. Урожайность пажитника сенного в зависимости от обработок ростостимулирующими препаратами и ретардантом, Вестник КрасГАУ. 2020;8:3-8. DOI: 10.36718/1819-40-36-2020-3-3-8.

13. Хазиева Ф. М., Ковалев Н. И., Бурова А. Е. и др. Изучение влияния регуляторов роста и микроудобрений на биопродуктивность синюхи голубой (Polemonium Caeruleum L.), Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2022;14(3):90-104. DOI: 10.12731/2658-6649-2022-14-3-90-104.

14. Ковалев Н. И., Маланкина Е. Л. Эффективность комплексного применения органоминерального удобрения ЭкоФус с биорегулятором Циркон на шалфее лекарственном (Salvia officinalis L.), Овощи России. 2019;6:76-79. DOI: 10.18619/2072-9146-2019-6-76-79.

15. Паспорт агрохимического состояния полей. ФГБУ Центр агрохимической службы «Краснодарский», 2023.

16. Методика проведения полевых опытов с лекарственными и эфирномасличными культурами. Издание 1-е, дополненное и переработанное. М. ФГБУ ВИЛАР, 2023, 112 с.

17. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. Москва: Альянс. 2014, 351 с.

18. Сластя И. В., Ложникова В. Н., Кондратьева В. В., Ниловская Н. Т. Действие водного стресса и соединений кремния на содержание эндогенных фитогормонов и рост ярового ячменя, Агрохимия. 2013;8:38-48.

19. Du H. H. Liu, Xiong L. Endogenous Auxin and Jasmonic Acid Levels Are Differentially Modulated by Abiotic Stresses in Rice, Frontiers in Plant Science. 2013;4:389-397. DOI: 10.3389/fpls.2013.00397.