CC BY
19
2. Экогель в концентрации 0,5 мг/л способствовал увеличению длины корней княженики на этапе укоренения растений in vitro.
3. На этапе адаптации клонируемых растений княженики арктической к нестерильным условиям приживаемость была наибольшей на кислом торфе и составляла 95%.
Литература
1. Karp K., Starast M., Varnik R. The Arctic Bramble (Rubus arcticus L.) the Most Profitable Wild Berry in Estonia // Baltic Forestry. 1997. T. 3. No 2. Pp. 47-52.
2. Ragnar M., Rytkonen P., Hedh J. Äkerbär // Black Island Books. 2017. 169 p.
3. Курлович Л.Е. Перспективы использования пищевых и лекарственных лесных ресурсов Российской Федерации // Состояние лесов Дальнего Востока и актуальные проблемы лесоуправления: матер. Всерос. конф. с междунар. участ. (г. Хабаровск, 6-8 октября 2009 г.). Хабаровск: ДальНИИЛХ,
2009. С. 138-140.
4. Тяк Г.В., Алтухова С.А. Выращивание княженики арктической на выработанном тофрянике // Интродукция нетрадиционных и редких растений: мaтер. IX Междунар. науч.-методич. конф. (г. Мичуринск, 21-25 июня 2010 г.).
2010. Т. 1. С. 326-332.
5. Тяк Г.В. Влияние минеральных удобрений на рост и плодоношение княженики арктической // Современные сорта и технологии для интенсивных садов: матер. Междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 275-летию А.Т. Болотова (г. Орёл, 15-18 июля 2013 г.). Орёл: ВНИИСПК, 2013. С. 251-253.
6. Макаров С.С. Вегетативное размножение княженики арктической (Rubus arcticus L.) in vitro // Актуальные проблемы ботаники и охраны природы: сб. науч. ст. Междунар. науч.-практич.конф., посвящ. 150-летию со дня рождения проф. Г.Ф. Морозова (г. Симферополь, 28-30 ноября 2017 г.). Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2017. С. 72-76.
7. Тяк Г.В. Размножение и культивирование княженики арктической (Rubus arcticus L.) / Тяк Г.В., Макаров С.С., Калашникова Е.А. [и др.] // Плодоводство и ягодоводство России. 2018. Т. 52. С. 95-99.
8. Макаров С.С., Кузнецова И.Б., Смирнов В.С. Влияние регуляторов роста на органогенез растений при клональном микроразмножении княженики арктической (Rubus arcticus L.) // Лесохозяйственная информация. 2017. № 2 (4). С. 103-108. [Электронный ресурс].URL//: http://lhi.vniilm.ru/
9. Катаева Н.В., Бутенко Р.Г. Клональное микроразмножение растений. М.: Наука, 1983. 96 с.
10. Сельскохозяйственная биотехнология: учебник / В.С. Ше-велуха [и др.]. М.: Высшая школа, 1998. 416 с.
11. Соловых Н.В. Использование биотехнологических методов в работе с ягодными культурами: методич. рекоменадации. Мичуринск: Изд-во Мичуринского ГАУ, 2009. 47 с.
Эколого-биологические особенности формирования элементного состава тысячелистника благородного (Achillea nobilis) степной зоны Оренбургского Предуралья
З.Н. Рябинина, д.б.н, профессор, М.В. Рябухина, к.б.н, Ю.М. Злобина, аспирантка, ФГБОУ ВО Оренбургский ГПУ
Современный уровень антропотехногенной нагрузки, аккумулятивная способность почвы, миграция химических элементов в системе «почва - растение» определяет большое внимание к исследованию накопления растениями тяжёлых металлов. Действие тяжёлых металлов на отдельные виды растений проявляется неоднозначно. Необходимо глубокое изучение дозозависимого эффекта воздействия конкретного вещества, а также суммарное воздействие ряда веществ на определённое растение.
В качестве эксперимента нами выбрано повсеместно распространённое растение, которое нередко применяется в народной медицине, -тысячелистник благородный (Achillea nobilis). Наши исследования направлены на оценку биоиндикационных свойств растения, а также способности аккумулировать вещества, поступающие из почвы. Для многих веществ, в частности для тяжёлых металлов, почва является аккумулятором. Учитывая современный уровень техногенной нагрузки на почву, в качестве модели исследования нами выбран район произрастания растения в условиях техногенного воздействия и экологически чистый [1-3].
Цель исследования - определить количественное содержание микроэлементов-биофилов (Cu, Fe, Na, Zn) и тяжёлых металлов (Hg, Pb) в траве тысячелистника благородного.
Материал и методы исследования. Объектом исследования были фотосинтезирующие части (трава) тысячелистника благородного. Трава была собрана в Гайском районе Оренбургской области. Тысячелистник благородный — многолетнее травянистое растение семейства астровых — А^егаееае.
Предметом исследования были микроэлементы-биофилы (№, Zn, Си, Fe) и тяжёлые металлы (Щ, РЬ) в растительном сырье. Определение содержания химических элементов в растительном сырье производили атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре AAS-30 (Германия).
Содержание тяжёлых металлов в растениях, в том числе дикорастущих, в настоящее время законодательно не нормируется, поэтому чаще всего исследователи для гигиенической оценки лекарственного сырья пользуются показателями, которые приняты для биологически активных добавок к пище на растительной основе СанПиН 2.3.2.1078-01 (2002).
Результаты исследования. Видовая специфичность тысячелистника благородного по отношению к тяжёлым металлам определяется тем, что растение аккумулирует необходимое количество элементов для обеспечения физиологических процессов, направленных на рост, репродукцию, газообмен, гидробаланс и другие процессы. В районах с низкой концентрацией биофильных элементов в почве растение выступает как аккумулятор, накапливая химически связанные тяжёлые металлы [4].
Учёные установили, что для биогенных элементов интервал доступных концентраций в почве имеет наибольший диапазон, в то время как для микро- и ультрамикроэлементов, которые относятся чаще всего к группе тяжёлых металлов, приемлемо допустимый диапазон концентрации очень незначителен [2, 3].
Выделяют ряд факторов, которые определяют концентрацию элементов в тканях растений, в первую очередь к ним относятся: 1) количество элемента в почве; 2) наличие биодоступной формы элемента в почве; 3) эколого-биологическая специфичность растения, фаза развития растения и количественное распределение элемента в органах и тканях.
Поэтому нашей задачей является определение биоиндикационной функции растения-космополита тысячелистника благородного на предмет содержания тяжёлых металлов в надземных органах, так как надземные органы растения используются в качестве лекарственного средства.
Для выполнения поставленной задачи нами был произведён отбор проб травы исследуемого растения в июне, в период активного формирования его надземной части. Сбор проводили в утренние часы на удалении 3 км от городской черты, в наиболее техногенно нарушенной зоне ПАО «Гайский ГОК» Оренбургской области, и на контрольном участке — в 25 км от техногенно нарушенной зоны ПАО «Гайский ГОК».
Результаты исследования. Полученные результаты исследования представлены в таблице.
В ходе исследования была выявлена аккумуляция элементов Zn, Fe, а также наличие у растения биологического барьера к таким элементам, как Си, Щ, РЬ (рис.). Наибольшая концентрация Fe выявлена в техногенно нарушенной зоне, количество аккумулируемого Fe превышает количественные показатели других металлов.
Выявленные закономерности объясняются биохимическим значением металлов в растении и способами их поглощения и переноса из почвы. Следует учитывать, что цинк является эссенци-альным элементом для всех живых организмов и входит в состав активных центров многих ферментов. Цинк участвует в белковом, углеводном и фосфорном обмене, биосинтезе ряда витаминов
и ауксинов. Недостаток цинка часто приводит к повышению чувствительности клеток растений к окислительному стрессу, которые проявляются пожелтением, некрозом листовой пластины. Поэтому обеспеченность растений цинком определяет их устойчивость к воздействию различных факторов окружающей среды, в частности к засухе, воздействию продолжительных по времени высоких температур, различным заболеваниям [5].
В исследуемых пробах была отмечена биоконцентрация меди, что объясняется биогенно-стью элемента. Медь входит в состав активного центра полифенолоксидаз — ведущих ферментов, принимающих участие в биогенезе фенольных соединений, а также в образовании пигментов, накоплении некоторых витаминов, ряда белков, ауксинов, сапонинов и алкалоидов [6, 7].
Выявлена закономерная миграция элементов в системе «почва — растение». В частности, концентрация тяжёлых металлов в почве и траве исследуемого растения в техногенно нарушенной зоне в значительной степени превышает контроль. Так, содержание цинка в почве техногенно нарушенного участка (Гайский ГОК) составляло 5,627 мг/кг, а в почве контрльного участка — 3,511 мг/кг.
Выводы. 1. Специфическая реакция тысячелистника благородного по отношению к тяжёлым металлам заключается в том, что в онтогенетическом развитии растение выработало адаптивную реакцию, которая проявляется в выборочной аккумуляции металлов, необходимых для обеспечения физиологических процессов и роста. В контроле, где концентрация биофильных элементов в почве низкая, растение проявляет высокие аккумулятивные свойства. Происходит накопление биохимически связанных в почве тяжёлых металлов, которые тесно взаимосвязаны с биофильными элементами.
2. Соотношение количественного и качественного состава тысячелистника благородного можно рассматривать в качестве биоиндикационной реакции по определению биохимической ситуации в техногенно изменённом районе.
3. В образцах, собранных в радиусе 3 км от техногенно изменённой зоны, обнаружено повышенное по сравнению с контрольным образцом содержание тяжёлых металлов.
Численные показатели содержания тяжёлых металлов в надземной массе Achillea nobilis и почве, мг/кг
^^ Элементы Место сбора " ^^ Na Zn Cu Fe Hg Pb
Трава Achillea nobilis
Контроль Гайский ГОК 0,936 1,026 4,124 4,300 0,096 0,103 8,209 8,300 0 0,0001 0,005 0,015
Почва
Контроль Гайский ГОК 1,230 1,595 3,511 5,627 0,177 0,186 6,112 6,590 0 0,00023 0,013 0,189
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Cu
Fe
Hg
Pb
Рис. - Накопление тяжёлых металлов (мг/кг) в траве Achillea nobilis
4. Сравнение содержания микроэлементов-биофилов и тяжёлых металлов в почве и исследуемой части травы тысячелистника благородного показало, что физиологический барьер характерен для Na, Cu, Hg, Pb. Тяжёлые металлы Zn, Fe аккумулируются в надземной части травы тысячелистника благородного.
Литература
1. Боев В.М. Дисбаланс микроэлементов как фактор экологически обусловленных заболеваний / В.М. Боев, В.В. Утенина,
B.В. Быстрых [и др.] // Гигиена и санитария. 2001. № 5.
C. 68.
2. Гусев Н.Ф., Петрова Г.В., Злобина Ю.М. Влияние угольного разреза на особенности элементного состава Achillea millefolium L. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 4 (42). С. 201-203.
3. Тищенко Н.Н. Влияние цинка и меди на урожайность тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) на лугово-чернозёмной почве в условиях южной лесостепи Западной Сибири // Омский научный вестник. 2015. № 1 (138). С. 123-127.
4. Немерешина О.Н., Петрова Г.В., Гусев Н.Ф. Индукция синтеза антиоксидантов Achillea nobilis L. в зоне влияния выбросов предприятий Газпрома // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 3 (35). С. 224-229.
5. Ведина О.Т., Толеа С.И., Пайлик И.С. Цинк в сельскохозяйственных растениях придорожных экосистем // Тяжёлые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. М., 1994. С. 4-16.
6. Гладышев А.А., Гусев Н.Ф., Немерешина О.Н. Естественное восстановление растительного покрова на шламовом поле криолитового производства // Безопасность в техносфере. 2012. № 1 (34). С. 20-24.
7. Немерешина О.Н., Гусев Н.Ф., Филиппова А.В. Анатомо-морфологические изменения тысячелистника обыкновенного в техногенной зоне // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 4 (48). С. 158-161.
Роль высотного фактора в структуре изменчивости морфологических признаков семенной продуктивности в природных популяциях астрагала щельного (Astragalus fissuralis Alexeenko)
А.Д. Хабибов, к.б.н, Р.М. Османов, мл.н.с., ФГБУН Горный ботанический сад ДНЦ РАН
Как известно, легкоуязвимые эндемичные, редкие и исчезающие виды растений часто характеризуются узкой специализацией и приспособленностью к строго определённым условиям существования и, как следствие, прерывистым распространением даже в пределах основного ареала [1]. Эти виды обладают пониженными адаптационными возможностями, поскольку не в состоянии приспосабливаться к меняющимся условиям среды, не выдерживают конкуренции со стороны других видов и в результате исчезают первыми. В то же время в силу крайней экологической специализации они легкоранимы и поэтому требуют к себе особого внимания [2], и поэтому сосредоточены главным образом в местах, где ограничено как число видов, так и проективное покрытие растительности. Причиной сравнительно слабого адаптивного резерва при интродукции и ограниченного ареала, на наш взгляд, является сравнительно узкая норма реакции, определяемая генотипом.
Исследование проведено с целью оценить роль высотного фактора в структуре изменчивости вось-
ми размерных, числовых, весовых и индексных признаков семенной продуктивности краснокнижного кустарничка Российской Федерации и Республики Дагестан - астрагала щельного (Astragalus fissuralis Alexeenko) в природных популяциях среднего горного пояса Внутреннегорного Дагестана [3, 4]. Астрагал щельный - узколокальный эндемик ксерофитного Дагестана является мелким кустарничком с тонкими, подземными ветвистыми стволиками-стеблями длиной 810 см. Всё растение прижато, серебристо опушённое, листья мелкие обратнояйцевидные, тупые (рис. 1).
Длина венчика 20-22 см, он жёлтый или пурпуровый. Боб продолговато линейный, немного сжатый, бело-пушистый, с острым носиком, с жёлтыми продолговато-яйцевидными семенами до 12 шт., его длина - 15-20 мм, ширина - 3-4 мм. Имеет дагестанский географический тип. По литературным источникам [5], в природе астрагал щельный цветёт и плодоносит в июне - июле. Однако в условиях Цудахарской экспериментальной базы (1100 м высоты над ур. м.) Горного ботанического сада ДНЦ РАН начало цветения нами отмечено значительно раньше, в третьей декаде апреля.
Из 10 эндемиков бобовых и 4 видов астрагала (Astragalus fissuralis, A. charadze Grossh., A. daghes-
