Интродукция декоративных видов растений

Введение

Сложные климатические условия определяют то, что в изучении проблемы интродукции и акклиматизации в данном регионе в большей степени, чем во многих других, вопросы устойчивости и адаптации живого выдвигаются на одно из первых мест. Возросшие требования к качеству современных городских зеленых насаждений стимулируют совершенствование форм цветочного оформления, расширение и обновление ассортимента используемых декоративных растений.

Анализ свойств декоративных и диких растений семейства цветковых

Интродукция новых декоративных видов растений в условия Западной Сибири поможет обогатить ассортимент растений, используемых для городского озеленения. Успех интродукции растений, как известно, зависит от очень многих факторов, в частности от эколого-географического происхождения интродуцируемых растений. Исходя из этого, подбор растений осуществлялся из самых распространенных центров декоративных растений – Средиземноморского и Североамериканского.

В основе отбора положены также главные морфологические и физиологические признаки: морозоустойчивость, зимостойкость, засухоустойчивость, прохождение этапов онтогенеза, продолжительность цветения, степень вегетационной подвижности. Для исследования по интродукции декоративных видов растений в условиях г. Сургута были отобраны однолетние растения и многолетние. Однолетники позволяют постоянно менять облик и неповторимость клумб, а многолетние растения – своим ранним началом цветения оживляют клумбы уже весной.

Целью работы явилось изучение первичной интродукции декоративных видов растений Nigella damascena, Matthiola incana, Alyssum maritimum, Lychnis viscaria и вторичной интродукции многолетников Rudbeckia speciosa и Potentilla aurea. Важной задачей в первичной интродукции являлось установление адаптационных возможностей и пластичности интродуцентов путем сравнения фаз бутонизации и цветения, полученных в ходе исследования, с продолжительностью этих фаз у контрольных растений из Томска и Новосибирска, где эти виды были ранее интродуцированы. Изучение вторичной интродукции растений основывалось на сравнительном анализе вегетативных и генеративных фаз развития в ходе первичного и вторичного интродукционного опытов, а также на сравнении с контролем.

Проведенное исследование показало, что Alyssum maritimum, Lychnis viscaria, Nigella damascena, Matthiola incana при первично интродукционном опыте в экстремальных климатических условиях Западной Сибири обладают интродукционной устойчивостью, пластичностью и высокой декоративностью, поэтому могут быть применены в цветочных насаждениях города. Реинтродукция подтвердила целесообразность широкого культивирования Rudbeckia speciosa и Potentilla aurea в условиях Западной Сибири. Продолжительность бутонизации и цветения Rudbeckia speciosa и Potentilla aurea существенно увеличилась по сравнению с результатами при первичной акклиматизации этих видов.

Концепция электронной базы данных «Ирисы нового поколения»

В рамках научно-исследовательской работы по теме «Ботанические основы ландшафтного дизайна»: подведение итогов интродукции декоративных растений в Ботаническом саду МГУ имени М.В. Ломоносова и изучение их применения в ландшафтном дизайне – разработана и реализована концепция электронной базы данных «Ирисы нового поколения». База данных включает 1000 современных сортов ирисов последних 20-ти лет интродукции, а также некоторые более старые сорта – лауреаты престижных международных наград. Все представленные сорта апробированы в климатических условиях европейской части России, в том числе – в Ботаническом саду МГУ. В тематической подборке акцент сделан на сорта садового ириса гибридного (Iris hybrida hort.) – так называемые «бородатые» – с характерным опушением из многоклеточных волосков на наружных долях околоцветника. Именно они составляют большую часть современного мирового сортимента.

Представлены сорта высоких (высота цветоноса более 70 см), среднерослых (40-70 см) и карликовых (до 40 см) ирисов. Также представлены сорта «безбородых» ирисов: сибирского и мечевидного (I. ensata Thunb.) – так называемые «японские» ирисы. База данных составлена на основе международного регистра ирисов – периодических изданий American Iris Society: выходящих раз в 10 лет «Iris Check List of Registered Cultivar Names» и ежегодных брошюр «Registrations & Introductions» (за 2000-2009 гг.). Описания сортов приведены в алфавитном порядке их названий на языке оригинала. Информация унифицирована по следующим параметрам: название сорта; фамилия селекционера (представлены сорта 127 селекционеров из 12 стран: Австралии, Великобритании, Германии, Италии, Канады, России, США, Словакии, Узбекистана, Франции, Чехии, Японии); год интродукции; группа по садовой классификации (представлены сорта 7 садовых групп); высота цветоноса; тип окраски цветка (выделено 28 позиций); цветовая гамма (27 позиций); форма цветка (8 позиций); форма краев долей околоцветника; наличие выростов бородок (для сортов «бородатых» ирисов); срок цветения (13 позиций); плоидность (указаны тетраплоидные сорта); окраска: внутренних (верхних) долей околоцветника; ветвей столбика; наружных (нижних) долей околоцветника; бородки (для сортов «бородатых» ирисов). Особо отмечены сорта – лауреаты престижных международных наград. Фотографии всех сортов выполнены в грунтовых условиях европейской части России, в том числе – в коллекции Ботанического сада МГУ.

На базе коллекции предполагается проводить ежегодную оценку перспективных для интродукции современных сортов и сеянцев ирисов. В справочном разделе приведены сведения по агротехнике основных садовых групп ирисов. Программа позволяет производить отбор (фильтрацию) сортов ирисов не только по их названию, но и в разных сочетаниях по 9-ти параметрам их описания: фамилия селекционера; год интродукции; группа по садовой классификации; тип окраски цветка; цветовая гамма; форма цветка; наличие выростов бородок; срок цветения; награды. При этом допускается одновременный выбор любого сочетания значений. Программа позволяет просматривать на экране увеличенную фотографию цветка и распечатывать подробную информацию (по 16-ти параметрам) по каждому сорту. Системные требования: Windows 2000/XP, Intel Celeron 1700, 128 Мб ОЗУ, права администратора на компьютер.

Морфогенез микроспор в культуре пыльников in vitro подсолнечника

Для подсолнечника технология получения гаплоидов методом андрогенеза in vitro представляется перспективной, но на данный момент слабо разработана. Получаемые растения-регенеранты обычно соматического происхождения. Целью данной работы являлось изучение морфогенеза микроспор в культуре пыльников in vitro подсолнечника. Для инокуляции пыльников корзинки стерилизовали, цветки вычленяли из крайних внешних рядов корзинки. Пыльники помещали на питательную среду MS, с различными вариантами содержания фитогормонов и сахарозы. В течение месяца через каждые 5 суток цитологически оценивали состояние микроспор.

Установлено, что культивирование тетрад не ведет к дальнейшему морфогенезу. Даже в случае распада тетрад на отдельные микроспоры они продолжали оставаться одноядерными, причем ядро занимало весь объем клетки, а оболочка оставалась тонкая без шипиков. Известно, что микроспоры, инокулированные in vitro в премитотической стадии, могут развиваться по нормальному и аномальному пути развития. В соответствии с этим, были обнаружены двуядерные клетки с мелким и крупным ядром (предположительно – это вегетативное и генеративное ядра), а также трехядерные клетки с одним крупным (предположительно, вегетативным) и двумя мелкими (генеративными) ядрами. Оболочка таких микроспор утолщалась, и образовывались шипики, то есть формировалось нормальное пыльцевое зерно. В других случаях наблюдали равное деление ядра в нескольких вариантах 2 крупных ядра, 2 мелких, с образованием клеточной стенки или без нее, дробление одного из двух образовавшихся ядер, в том числе образование каллусоподобных структур, в исключительных случаях формировались многоядерные клетки. Основная масса микроспор сохраняла жизнеспособность, оставалась одноядерной, происходило существенное утолщение клеточных стенок, вплоть до изменения геометрии внутреннего пространства клеток.

Свойства цветкового меда

Бурзянский ульевой мед славится на весь мир своими вкусовыми качествами, которые обусловлены наличием в его составе пыльцы и нектара Tilia cordata (липа сердцелистная). Липа относится к первоклассным медоносным растениям. Цветет с начала июля в течение 10-15 дней. Медопродуктивность насаждений достигает 800-1000 кг/га. Во время цветения липы пчелиные семьи собирают до 10-14 кг меда за день. В Башкортостане липа дает до 70-80% всего товарного меда. Липовым называется мед, произведенный медоносными пчелами из нектара преимущественно цветков липы. Согласно требованиям ГОСТ 19792 в составе меда содержание пыльцевых зерен липы должно составлять не менее 30% (Косарев, 2006).

Большинство органолептических и физико-химических показателей бурзянского центрифугированного меда были исследованы сотрудниками заповедника «Шульган-Таш». Согласно этим данным, бурзянский центрифугированный мед обладает приятным сладким вкусом без постороннего запаха и привкуса, имеет массовую долю воды – 19.2% (по ГОСТу – не более 21 %); массовую долю сахарозы не более 5.3% (по ГОСТу – не более 7%); массовую долю редуцирующих сахаров не менее 89.6% (по ГОСТу – не менее 82%); обладает диастазным числом не менее 21.2 ед. Готе (по ГОСТу – не менее 7); отличается общей кислотностью не более 0.75 (по ГОСТу – не более 4) (Косарев, 2006). В ходе наших исследований был изучен пыльцевой состав 9 образцов ульевого меда, отобранных на пасеках заповедника «Шульган-Таш».

Таксономическая принадлежность пыльцы определялась до уровня вида. Повторность опыта трехкратная. Анализ меда показал, что во всех пробах доминирует пыльца Tilia cordata. Содержание пыльцевых зерен данного вида в пробах колеблется от 52 до 79%. К основным перганосам относятся Filipendula ulmaria (лабазник вязолистный) (2-14%) и Origanum vulgare (душица обыкновенная) (0.3-8%), пыльца которых обнаружена во всех пробах. Общее число выявленных видов в пробах варьирует от 11 до 32.

При изучении сезонной изменчивости состава ульевого меда выявлено, что основной сбор пыльцы происходит во вторую половину лета. За этот период пчелы собирают от 59 до 82 % пыльцы. Перганосы первой половины лета обеспечивают 10-25 % от общего сбора. Содержание пыльцевых зерен позднелетних и осенних видов в ульевом меде не превышает 10% и варьирует в пределах от 0.5 до 9.5%. Пыльца весенних видов перганосов в половине проб отсутствует, а в тех пробах, где она найдена, ее содержание не превышает 2%. В целом пчелы, помимо липы, отдают предпочтение пыльце растений из семейств Розоцветные (Rosaceae), Зонтичные (Apiaceae), Губоцветные (Lamiaceae). Таким образом, пыльцевой анализ позволил выявить полное соответствие образцов меда ГОСТу по содержанию пыльцы липы.

Кариологическая характеристика эндемика

Остролодочник колосистый Oxytropis spicata (Pall.) О. et В. Fedtsch. (сем. Leguminosae) – эндемик Южного Урала, где произрастает в степях и на известняковых скалах. Он охраняется в ряде памятников природы: «Балкантау», «Карламанская пещера» и др. Цель нашей работы – изучение и сравнение кариологических характеристик растений Oxytropis spicata из природных популяций Южного Урала. Данные исследования представляют интерес для дальнейшего обсуждения вопросов, связанных с таксономией и эволюцией рода Oxytropis.

Для кариологических исследований были использованы семена растений О. spicata, собранные в Кугарчинском (г. Маяк-тау) и Зианчуринском районах (г. Канонникова) Республики Башкортостан. В качестве материала использовали меристематическую ткань корешков проростков. Материал изучали, используя микроскоп БИМАМ-Р13. В результате анализа метафазных пластинок определяли числа хромосом, морфометрические параметры и типы хромосом, согласно классификации В.Г. Грифа и Н.Д. Агаповой, составляли идиограммы кариотипов для популяций.

Установленное нами число хромосом на метафазных пластинках Oxytropis spicata из популяции Зианчуринского района Башкортостана составило 2n = 32, а из популяции Кугарчинского района – 2n = 16; хромосомы метацентрического типа (Ic>40%). Размеры хромосом варьируют в пределах от 1.90±0.24 мкм до 2.91±0.20 мкм (Кугарчинский р-н РБ), от 1.75±0.21 мкм до 2.89±0.21 мкм (Зианчуринский р-н РБ). Средняя суммарная длина диплоидного набора хромосом в первой популяции составляет 38.76±3.66 мкм, второй – 71.74±3.82 мкм. На рисунках 1 и 2 представлены идиограммы кариотипов популяций O. spicata.

Морфометрические показатели

В связи с высоким уровнем развития промышленности, инфраструктуры в г. Сургуте, природными условиями, приравненными к Крайнему Северу, необходимо как можно более широкое развитие озеленения и подбор новых культур. Многолетние растения начинают вегетацию и цветение раньше однолетников, не требуют ежегодной пересадки и способны сохранять высокую декоративность в течение нескольких лет. В настоящее время в цветочных насаждениях города многолетние растения применяются недостаточно.

Целью нашего исследования было изучение возможности интродукции шнитт-лука (Allium schoenoprasum L.) – двух форм из Барнаула и Германии – и лука Ледебура (Allium ledebourianum Schult. et Schult.f.) из Франции, выявление их перспектив для выращивания в г. Сургуте, оценка влияния удобрений и регуляторов роста (эпина и гетероауксина) на развитие интродуцируемых растений и их адаптационные возможности. Эти растения нетрадиционны для выращивания в Сургуте, хотя имеют потенциал как декоративные, пищевые, лекарственные и медоносные растения. Исследования проводились на базе тепличного комплекса и опытного участка СурГУ в период с 2006 по 2007 гг. Посадочный материал получен из коллекции редких и исчезающих видов декоративных растений Сибирского ботанического сада Томского государственного университета, семена репродукции СибБС ТГУ 2004-2005 гг. Закладка опыта в закрытом и открытом грунтах, посадка рассады, пикировка и уход за растения-ми проводились по общепринятым методикам.

На первом году жизни изучаемые растения вегетировали 161 день, в открытом грунте 87 дней, на второй год – 147 дней у обеих форм шнитт-лука и 145 у лука Ледебу-ра. Все формы луков успешно кустились, цвели и образовывали семена. Цветение было обильным, продолжительным (наиболее длительное – у барнаульской формы шнитт-лука – 39 дней, у формы из Германии – 34 дня, у лука Ледебура – 26 дней) и высоко декоративным (сиреневые зонтиковидные соцветия у шнитт-лука и розовые у лука Ледебура). Лидерами по высоте, длине и числу листьев были барнаульская форма шнитт-лука и лук Ледебура. Наиболее широкие листья оказались у лука Ледебура (7 мм), чуть меньше – у барнаульской формы шнитт-лука (до 6 мм). На второй год жизни луков применение регуляторов роста (особенно эпина по сравнению с гетероауксином) положительно сказалось на морфометрических показателях вегетативных органов, тогда как в первый год значения этих показателей были выше при применении комплексного удобрения, т.к. на бедных песчаных почвах на первый план выходит обеспеченность макроэлементами. С наступлением генеративной фазы в 2007 г. вариант с удобрением снова превосходил варианты с регуляторами роста, т.к. для цветения требуется большее содержание фосфора и калия. Наблюдалось вегетативное размножение путем образования луковиц-деток и возрастание кустистости, что вместе с семенной репродукцией в Сургуте при многолетнем выращивании позволит снизить затраты на приобретение посевного материала и получить наиболее устойчивые к северному климату экземпляры растений. В целом, шнитт-лук и лук Ледебура хорошо показали себя в климатических условиях Севера (наилучшие результаты у барнаульской формы). Они обладают интродукционной устойчивостью, при многолетнем выращивании образуют семена, зимуют без укрытия. Их можно применять в цветочных насаждениях города в куртинах, цветочных группах, бордюрах.

Заключение

Проведенные цитологические исследования показывают, что в культуре пыльников подсолнечника в микроспорах могут протекать морфогенетические процессы с некоторой частотой. Видимо, принципиально возможно получение гаплоидных структур и регенерантов in vitro из микроспор у подсолнечника. Причем, скорее всего, развитие может происходить по пути образования каллуса. Изученные варианты гормонального состава и концентрации сахаров на образование двухядерных и многоядерных микроспор влияния не оказали. Сочетание гормонов 6 БАП и 2,4 Д при концентрации сахаров и 60 и 90 г/л способствовало каллусогенезу из соматических тканей пыльников и элементов цветка.

Список литературы

1.         Khalil I. Al-Mughrabi (2004) Sensitivity of Jordanian isolates of Alternaria solani to mancothane // Phytopathological Meditterranean, №43, p.14-19.

2.         Возжинская В. Б., Камнев А. Н. Эколого-биологические основы культивирования и использование морских донных водорослей. - М.: Наука, 2007.

3.         Калугина-Гутник А. А. Фитобентос Черного моря. – Киев, Наук. думка, 2005.

4.         Васильева-Кралина И.И., Тирская И.Б. Фитопланктон, эпифиты и эпизоиты озера Глубокого //Труды Гидробиологической станции на Глубоком озере. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. Т. 9.

5.         Гололобова М.А. Диатомовые водоросли озера Глубокого //Сборник трудов международной конференции, посвященной 80-летию кафедры микологии и альгологии Московского государственного университета и 90-летию со дня рождения М.В. Горленко «Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии». М.: Изд. Дом «Муравей», 2008.

6.         Смирнов А.Н., Гололобова М.А., Белякова Г.А. Водоросли Глубокого озера //Труды Гидробиологической станции на Глубоком озере. М.: Аргус, 2007. Т. 7.

7.         Fourtanier E., Kociolek J.P., Demouthe J. California Academy of Sciences. 2007. http://research.calacademy.org/research/diatoms

8.         Silva P.C. Index Nominum Algarum. 1997-2004. http://ucjeps.berkeley.edu/INA.html