CC BY
35
УДК 58.056
АДАПТАЦИЯ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ ШИПОВНИКОВ К ЗАСУХЕ В УСЛОВИЯХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
А. С. Соломенцева, м.н.с., [email protected]., А. В. Семенютина, д. с.-х. н. -ФНЦ агроэкологии РАН, [email protected].
В статье дана сравнительная оценка устойчивости интродуцированных видов шиповников различного географического происхождения к засухе, проведено ранжирование видов по степени различия параметров листовых пластин.
Определены наиболее перспективные виды
для использования в защитном лесоразведении и озеленении населенных пунктов Волгоградской области.
Ключевые слова: интродуцированные шипов-ники, засухоустойчивость, адаптация, водный дефицит, водоудерживающая способность листьев.
Экологическая пластичность видов, обусловливающая их устойчивость к факторам среды, в значительной степени зависит от нормализации процессов водообмена [3]. Недостаток воды в растениях влияет на физиологические процессы. Вода необходима для поддержания структурной целостности биологических молекул и целостности клеток, тканей и всего организма [2, 6].
Континентальный, засушливый, с неустойчивым режимом увлажнения и сильными ветрами, климат Волгоградской области лимитирует развитие и рост растений, ограничивая успешность их адаптации [5]. Исследование засухоустойчивости основывается на изучении, с одной стороны, водного режима растений, а с другой, его изменений в период действия засухи [1]. Засухоустойчивыми можно назвать растения, способные в процессе онтогенеза приспосабливаться к действию засухи и осуществлять рост, развитие и воспроизведение благодаря наличию свойств, возникших в процессе филогенеза под влиянием условий существования и естественного отбора [4].
Цель исследований - оценка адаптационных способностей шиповников к засухе в условиях Волгоградской области.
Материалы и методика исследований. Объектами исследований являлись 8 видов шиповников: Rosa rugosa Thunb. - шиповник морщинистый, R. cinnamomea L. - шиповник коричный, R. beggeriana Shrenk. - шиповник Беггера, R. acicularis Lindl. - шиповник иглистый, R. ecae Aitch. - шиповник Эки, R. pomifera Herrm. - шиповник яблочный, R. spinosissima L.- шиповник колючейший, R. canina - шиповник обыкновенный, произрастающие в коллекциях ФНЦ агроэкологии РАН на светло-каштановых почвах.
Оценку засухоустойчивости (в баллах) изучали по единой системе учета интродуцентов в ботанических садах и по методикам Э.А. Гончаровой и Г.В. Еремина [1, 2].
Изучение водного режима растений проводилось по нескольким направлениям: изучение водного дефицита и водоудерживающей способности листьев. Определение водоудерживающей способности и водного дефицита проводилось по методике В.В. Полевого [4]. Определение дефицита воды в листьях проводили методом насыщения.
Опыты проводились в течение нескольких вегетационных периодов, в июне, июле и августе. Самым жарким в регионе исследований был 2010 год - в июне максимальная температура воздуха была 38,1 °С, в июле - 41,1°C, а в августе - 40,6 °С. Для сравнения в эти же летние месяцы температура поднималась до 36,4°C в июне, 39,4°C - в июле и до 32,9 °C - в августе в 2009 году. Позднее температурный максимум наблюдался лишь в 2011 году, когда в июле температура поднималась до 40,9°C, а
в августе - до 37,4 °С.
Результаты и их обсуждение. Род Роза или шиповник (Rosa L.), семейства Rosaceae Juss., включает в себя более 400 дикорастущих и спонтанных видов, их точное количество не установлено из-за способности шиповников к переопылению и образованию новых сортов и садовых форм [8, 11]. В Нижнем Поволжье естественно произрастают такие дикорастущие виды шиповников, как R. cinnamomea, R. canina и R. corymbifera [7], остальные виды являются интродуцентами, из них представителей флоры Европы - 49 %, Дальнего Востока - 13 % и 38 % - флоры Средней Азии (рисунок 1) [7, 8].
дальневЭсточные
13% ^
европейские 38%
Рисунок 1 - Распределение объектов исследований по секциям и ареалам
Исследования показали, что R. acicularis, R. cinnamomea, R. canina, R. pomifera имеют большие величины водного дефицита в условиях температурного стресса (41,1 °С), чем азиатские виды - R. beggeriana, R. ecae (рисунок 2). В засуху водный дефицит у шиповников снижается за счет опушения листьев, колючек и шипиков на побегах.
acicularis 1 15
beggeriana I 9
canina I 12
cinnamomea £ I 14
ecae I 8
pomifera I 12
rugosa I 10
spinosissima [ I 9
Рисунок 2 - Водный дефицит шиповников (% от сырого веса)
Исследования потери воды (у) листьями по часам (х) показали, что вид R. canina терял влагу более интенсивно, чем вид R. spinosissima, это связано с тем,
что R. spinosissima обладает более широким ареалом и, как следствие, большей степенью адаптации. Уравнения регрессии имеют следующий вид: R. canina y=0,7668 Ln(x) +3,3764, R2=0,8743 R spinosissima y=0,5246 Ln(x) +2,3892, R2=0,9196
Адаптация к засухе у растений строится на основе понижения интенсивности транспирации в периоды с высокой температурой воздуха, что достигается регулировкой устьичных движений, а также
наличием у листьев некоторых видов защитного покрова из волосков [9, 10].
Шиповники отличаются выносливостью по отношению к длительному обезвоживанию, что связано с большой вязкостью их протоплазмы. Наиболее высокой водоудерживающей способностью обладают шиповники, с густо опушенными листьями, теряя воду меньше, чем остальные виды. Несколько сильнее испаряют воду виды с жестковолосистыми листьями (таблица 1).
Таблица 1 - Характеристика листовых пластин шиповников в засушливых условиях
Вид Характеристика листовой пластины Количество жилок, шт. М ср. ± m* Параметры листа,**
D L
beggeriana Опушенный, мелкожелезистый 21 ± 0,93 3,2±0,21 2,0 ± 0,09
rugosa Опушенный, утолщенный, без железок 17 ± 0,78 3,0±0,17 1,9 ± 0,08
acicularis Голый, тонковолосистый по жилкам 15± 0,63 2,4 ± 0,18 1,7 ± 0,07
cinnamomea Голый снизу, сверху с густыми волосками 20 ± 0,92 2,3 ±0,20 1,8 ± 0,08
ecae Сверху голый, снизу голый или опушенный с многочисленными мелкими железками 8 ± 0,44 1,3 ± 0,39 0,8±0,04
pomifera Клейкий, снизу войлочный и железистый 16 ± 0,61 2,3 ± 0,76 1,5±0,06
canina Голый, редко опушенный по стержню 19± 0,89 2,9 ±0,14 1,9±0,08
spinosissima Голый 9± 0,42 1,3 ± 0,45 0,7±0,03
* - М ср. - среднее значение признака, т - ошибка,
** D - длина листовой пластины, L - ширина листовой пластины
Шипы у изучаемых видов могут выполнять ценную функцию - регуляцию испарения влаги.
Все виды шиповников разнообразны по форме, количеству и расположению шипов на побегах. Шиповатость побегов считается слабой в том
случае, когда количество шипов на 10 см побега составляет от 10 до 40 шт.,
средней - при 40 - 80 шт. шипов на 10 см побега, сильной - при 80 шт. и более шипов на 10 см (таблица 2).
Таблица 2 - Шиповатость различных видов шиповников
Вид Шиповатость побегов, балл* Количество шипов на 10 см побега Засухоустойчивость, балл** Форма Шипики
canina 1 32 1 Серповидно-изогнутые -
cinnamomea 2 36 1 Изогнутые +
rugosa 3 59 1 Прямые, реже слегка изогнутые +
ecae 3 81 1 Прямые -
acicularis 3 84 2 Прямые -
beggeriana 2 37 1 Серповидно-изогнутые +
spinosissima 3 98 1 Прямые +
pomifera 3 49 2 Прямые, шиловидные +
*балл шиповатости: 1 - слабая, 2 - средняя, 3 - сильная; **: 1 балл - растение не реагирует на засушливые условия,
2 балла - тургор листьев пониженный, растение заметно снижает прирост в данный или следующий за ним год; ***шипики:+ присутствуют, - отсутствуют
Шиповники сохраняют регуляцию водного ре- ятному течению их метаболизма и высокому уров-жима и повышают сопротивление обезвоживанию ню жизнеспособности. Ранжирование показателей в засушливый период, что способствует благопри- шиповников по степени адаптации выявило наи-
более устойчивые виды (R. spinosissima, R. ecae, R. beggeriana) и установило закономерность их приспособляемости к климатическим условиям среды и их сопряженность с тепловыми и водными режимами. При длительном действии засухи у шипов-
ников происходят приспособительные изменения, которые направлены на улучшение водного баланса растения, что позволяет рекомендовать их для защитного лесоразведения и озеленения в засушливых условиях (рисунок 4).
Рисунок 4 - Потеря воды листьями шиповников по часам в лабораторном опыте, %
Выводы.
Таким образом, наиболее адаптированные к засухе виды шиповников - R. spinosissima ^водный дефицит 9 %), R. ecae (водный дефицит 8 %), R. beggeriana (водный дефицит 9 %), отличаются наибольшими показателями водоудерживающей способности и представляют большую научно-практическую ценность как ассортимент для защитного лесоразведения и озеленения.
Проведенные исследования по степени различия параметров листовых пластин показали, что густо опушенные листья могут выполнять регуляцию испарения влаги, повышая степень засухоустойчивости и делая виды перспективными для применения в засушливых условиях Волгоградской области.
Литература:
1. Гончарова ЭА Водный статус культурных растений и его диагностика/ под ред. ВА Драгавцева - Санкт-Петербург: ВИР, 2005 - 112 с.
2.Еремин, Г.В. Изучение жаростойкости и засухоустойчивости сортов/Г.В. Еремин, T.A. Гасанова // Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур.- Орел: ВНИИСПК,1999.- с. 80-85
3. Косулина, Л.Г. Физиология устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды / Л.Г. Косулина, Э.К. Луцен-ко, ВА Aксенова - Ростов-на-Дону: РГУ 1993. - 240 с.
4. Полевой, В.В. Практикум по росту и устойчивости растений / В. В. Полевой [и др.]. - Л., 200l. - 212 с.
5. Семенютина, АВ. Обоснование ассортимента шиповников для обогащения лесомелиоративных комплексов в засушливых условиях / АВ. Семенютина, АС. Соломенце-ва ¡I Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2013. - № 3-1 (31). - С. 71-79
6. Слейчер, Р. Водный режим растений / под редакцией д-ра геогр. наук А. И. Будаговского. - М.: Мир, 1970. - 366 с.
7. Соколов, С.Я. География древесных растений СССР, т.7. / С.Я. Соколов, О.А. Связева. - Москва, Ленинград: Наука, 1965. - 265 с.
8. Соломенцева, А.С. Внутривидовой полиморфизм шиповников в условиях засушливой зоны как фактор повышения биоразнообразия урбанизированных территорий / А.С. Соломенцева // Наука. Мысль. - 2016. -№7-1. - С. 117-127.
9. Nybom, H. Introduction to Rosa // Genetics and Genomics of Rosaceae/ K.M. Folta, S.E. Gardiner (Eds.). - NY: Springer New York, 2009. - Vol. 6. - P. 339-351.
10. Semenyutina A.V., Kostyukov SM. Bioecological justification assortment of shrubs for landscaping urban landscapes. - Accent graphics communications. - Montreal, QC, Canada, 2013. - 164 p.
11. Zimmerman H., C.M. Ritz, H. Hirsch, D. Renison, K. Wesche and I. Hensen (2010) Highly reduced genetic divercity of Rosa rubiginosa L. populations in the invasive range. International Journal of Plants Scienses.-р. 171 (4):435-446
THE ADAPTATION OF INTRODUCTED SPECIES OF WILD ROSES TO DROUGHT IN VOLGOGRAD REGION
A.S. Solomentseva, junior researcher, [email protected]., A.V. Semenyutina, D.S-Kh.N., [email protected]. -FSC of Agroecology RAS
The article presents a comparative assessment ofthe resistance of different species of wild roses to drought, the ranking of species according to the degree of different in the parameters of the leaf plates. Prospectivity of the use of wild roses in the greening of settlements in the Volgograd region is determined.
Key words: wild roses, drought resistance, Volgograd region, limiting factors, water deficit.
