CC BY
109
Биология
Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2014, № 3 (3), с. 146-149
УДК 581.44:582.594.2
ИСКУССТВЕННОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ И РЕПАТРИАЦИЯ В ПРИРОДНЫЕ МЕСТООБИТАНИЯ DACTYLORHIZAINCARNATA (L.) SOO
© 2014 г. А.И. Широков, В.В. Сырова, Л.А. Крюков, Н.Н. Штаркман
НИИ Ботанический сад Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского
aishirokov@mail. ru
Поступила в редакцию 16.05.2014
Приведены результаты экспериментов по репатриации в природные местообитания редкого вида растения Нижегородской области - Dactylorhiza incarnata (L.) Soo (сем. Orchidaceae). Описаны методики создания искусственных популяций данного вида, проанализирована успешность репатриации.
Ключевые слова: размножение in vitro, репатриация, онтогенетические состояния, искусственные популяции, морфометрические показатели.
Одним из перспективных путей охраны растительного разнообразия является «внедрение исчезающих видов в естественный покров» [1]. До сих пор нет единого мнения для обозначения действий, связанных с «переносом растений в природные экосистемы» [2]. Наиболее часто употребляются термины «реинтродукция» и «репатриация» [1]. По нашему мнению, наиболее приемлем термин «репатриация», под которым понимается переселение или расселение растений в район их бывшего местообитания
[3].
Пальчатокоренник мясокрасный - Dactylo-rhiza mcamata So6 относится к семейству Orchidaceae. Это многолетнее травянистое растение с клубнем, рассеченным на 2-5(6) лопастей. Стебель 25-55(70) см высотой, полый, до 10 мм толщиной у основания, кверху немного утолщающийся, слегка бороздчатый, доверху олиственный. Листья в числе 4-6 вверх направленные, прижатые к стеблю, узколанцетные, лишены пятен. Соцветие - густой и многоцветковый колос (из 17-74 цветков), длиной 4-12 см и шириной 2.5-3 см. Прицветники - длинные, ланцетные, заостренные, превышающие цветок. Цветки - мелкие, красновато-лиловые. Наружные листочки околоцветника продолговато-яйцевидные, тупые, с тремя жилками. Два листочка внутреннего круга - неравнобокие, яйцевидно-ланцетные, тупые. Губа сверху с пур-пурово-фиолетовым рисунком из точек и штрихов, широко-ромбическая, цельная или неясно трехлопастная, тупая (длина губы - 4.2-5.5 мм, ширина - 5-7 мм). Шпорец более бледный, чем листочки околоцветника, немного согнутый, 56 мм длиной и около 1.5-2 мм толщиной, несколько длиннее пластинки губы. Плод - коро-
бочка с многочисленными семенами [4]. Пальчатокоренник мясокрасный распространен по всей Европе и характеризуется как Евроазиатский (палеоарктический) вид. В Азии ареал охватывает территорию, включающую Малую Азию, Иран, Северный Кавказ, Центральную Азию, Сибирь, Монголию, Северо-Западный Китай. В России встречается от европейской части Карелии до Волжско-Донского района, Нижней Волги, Заволжья и Предкавказья, в Западной и Восточной Сибири - до Якутии [4]. В экологическом плане пальчатокоренник мясо-красный характеризуется как лугово-болотный вид. Он встречается преимущественно на сырых и пойменных лугах, по берегам водоемов, на низинных и переходных болотах. Может заходить в лесостепные районы, расти на горных лугах, приморских дюнах, иногда даже на засоленных почвах. В Нижегородской области является редким видом, занесенным в Красную книгу [5].
Как и большинство представителей орхидных, пальчатокоренник мясокрасный является ценным лекарственным растением. Клубни пальчатокоренника мясокрасного, как и других тубероидных видов, могут использоваться в пищу, а также служат источником салепа, который применяют для приготовления слизистого отвара, оказывающего обволакивающее действие. Отвар назначается внутрь при желудочно-кишечных заболеваниях, особенно при повышенной кислотности желудочного сока, а также при заболеваниях верхних дыхательных путей, полости рта, судорогах конечностей, кашле, отравлении ядами и алкоголем и как эффективное общеукрепляющее и тонизирующее средство при нервном истощении,
Искусственное размножение и репатриация в природные местообитания Dactylorhiza incarnata (L.) Soo 147
половом бессилии, слабости после тяжелых болезней [6].
В связи с особенностями биологии и экологии орхидных, единственным методом их искусственного размножения является выращивание на питательных средах in vitro в условиях лаборатории. К настоящему времени накоплен значительный опыт по выращиванию орхидных умеренной зоны in vitro из семян с целью изучения особенностей их развития, охраны и введения в культуру [7-13]. В НИИ Ботанический сад Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (НИИ БС ННГУ) работы по семенному размножению редких видов орхидных России проводятся более 10 лет.
Эксперимент по искусственному размножению и репатриации в природные местообитания пальчатокоренника мясокрасного включал в себя несколько этапов:
- посев семян на стерильные питательные среды in vitro;
- выращивание сеянцев;
- адаптация и доращивание сеянцев;
- высадка растений в природные местообитания;
- мониторинг созданных популяций и оценка успешности репатриации данного вида в природную среду.
Посев семян Dactylorhiza incarnata осуществляется в биотехнологической лаборатории in vitro. Для посева используются недозрелые коробочки (семена внутри них стерильные и не требуют непосредственной стерилизации). В качестве стерилизующего раствора для коробочек используется спирт. Посев осуществляется на стерильную питательную среду, предложенную С. Мальмгрином [8], которая не содержит неорганического азота и включает комплекс из 16 аминокислот. Она идеально моделирует условия микотрофного питания проростков. После посева колбы содержатся в темноте в условиях кондиционируемой камеры, при температуре 18°С. После прорастания колбы переносятся в холодильник (температура 4°С) на 3 месяца. В дальнейшем, по мере роста сеянцев и расходования среды, осуществляются пересадки, а также каждые 3 месяца чередуются условия температурного режима (камера-холодильник) для имитации смены условий для вегетации и покоя. Продолжительность культивирования от 1 до 3 лет. По достижении имматурно-го онтогенетического состояния (достаточно сформированные запасающие корни, туберои-ды, корневища) растения высаживают в деревянные ящики (размер 40*25*15 см), заполнен-
ные почвенной смесью, для адаптации и дора-щивания. Высадка производится в конце мая -начале июня (с наступлением летних температур не ниже 15°С) сразу после содержания в холодильнике - для стимуляции ростовых процессов. В качестве почвенного субстрата используется следующая смесь: 1 часть дробленого керамзита (фракция 0.5 см); 1 часть дробленого ракушечника (фракция 0.5 см); 1 часть аг-роперлита; 2 части полугумифицированной хвойной подстилки (просеянной через крупное сито). Ящики вкапываются в гряды с притенкой и регулярным поливом (по мере необходимости). В таких условиях растения доращиваются на протяжении 2 лет. За это время они, как правило, достигают развитого виргинильного состояния и вполне пригодны для высадки в природные местообитания.
Эксперименты по высадке в природные местообитания Вас1у1огМ2а тсагпа1а начаты нами 2 года назад. Высадка в природные местообитания осуществлялась в 2012 и 2013 гг. на охраняемой природной территории - «Пустынский государственный заказник» - в результате тщательного подбора местообитаний и подготовки участка. Как и большинство орхидных умеренно-холодного климата, Вас1у1огЫ2а тсагпа1а чутко реагируют на изменение эдафических условий и характеризуются слабой конкурентоспособностью. Поэтому кроме выбора типичных местообитаний для данного вида (оптимально - если хотя бы единично присутствуют особи высаживаемого вида) перед высадкой тщательно готовились участки для посадки. Изготавливались короба из досок 1.5 х 1.5 х 0.2 м, которые вкапывались в траншеи такого же размера (верхний край доски по уровню почвы). Далее в полученные траншеи, обрамленные досками, насыпался почвенный субстрат, состоящий из 2 частей торфа, 1 части песка, 1 части доломитовой крошки (дробленого ракушечника, фракция до 1 см), 1 части местного грунта (выбирался верхний гумусовый горизонт, но по возможности без дикорастущих растений). Затем высаживались подращенные особи пальчатокоренника мясо-красного с шагом посадки не менее 10 и не более 20 см (для более высокой плотности, чтобы снизить конкурентное воздействие «сорняков»). После посадки растения поливались. Далее 1 раз в месяц (3-4 раза за вегетационный период) осуществлялись контрольные проверки с выполнением разовых уходных работ: прополка (внутри контура коробов) от «сорняков», при засухе - полив. В последующем древесина обрамляющих досок гумифицируется, но и конкурентное воздействие будет уже не так опасно для растений,
148
А.И. Широков, В.В. Сырова, Л.А. Крюков, Н.Н. Штаркман
так как взрослые особи уже становятся более конкурентоспособными.
В 2012 г. было высажено 81 растение - приживаемость составила 100%. Все растения успешно прижились и находились в виргиниль-ном онтогенетическом состоянии. На второй год (наблюдения 2013 г.) 12 особей зацвели и образовали полноценные семена. В 2013 г. была создана вторая искусственная популяция. Также было высажено 81 растение, и приживаемость составила 100%.
Для оценки успешности репатриации использовались следующие морфометрические показатели: у виргинильных особей - длина и ширина листовой пластинки, у генеративных особей -высота генеративного побега, длина соцветия, количество цветков в соцветии, количество завязавшихся плодов, количество семян в коробочке. Результаты сравнивались с показателями растений из природных популяций.
Анализ данных показал, что в 2012 году средняя длина листовой пластинки составила 102.7±9.5 мм, средняя ширина листовой пластинки - 8.8±0.9 мм. По наблюдениям 2013 г. у этих же особей средняя длина листовой пластинки - 123.1±5.6 мм, средняя ширина -17.6±1.4 мм. В природных популяциях эти показатели составили 154.6±7.4 и 16.8±2.5 соответственно. Полученные данные указывают на активные ростовые процессы и успешную вегетацию у высаженных растений. У генеративных особей самым вариативным признаком являлась высота генеративного побега: минимальное значение данного показателя - 198 мм, максимальное - 445 мм. Такой разброс значений может свидетельствовать о гетерогенности созданной популяции - успешном использовании особями микроместообитаний и их адаптации к природным условиям. В природных популяциях средние показатели данного признака несколько выше - 583±6.7 мм, однако эти особи могут находиться в генеративном зрелом состоянии, в то время как репатриированные растения находились в генеративном молодом онтогенетическом состоянии. Этим же может быть объяснено и меньшее количество цветков в соцветиях -в искусственной популяции среднее значение этого признака составило 21.6±0.9, а в природных - 42.3±1.4. Число завязавшихся коробочек также меньше в искусственных популяциях (14±0.9), чем в природных (27±1.3). Количество семян в коробочках в искусственно созданной популяции имеет достаточно большое среднее значение (с учетом того, что это первое плодоношение особей) - 6775±347, в то время как в природных условиях - 8305±256.
В целом можно сделать вывод об успешной приживаемости репатриированных растений -наблюдаются активные ростовые процессы, часть особей цветет и плодоносит, что является важным показателем, характеризующим благоприятные взаимодействия между растением и окружающей средой. Однако для восстановления полноценной популяции высадку необходимо осуществлять на протяжении 5-6 лет, высаживая растения поэтапно - раз в 1-2 года. В результате формируется относительно разновозрастная популяция, что характеризует ее более устойчивым состоянием.
Список литературы
1. Соболевская К.А., Горохова Г.И., Гон-тарь Э.М. Полезные растения Западного участка БАМ. Новосибирск: Наука, 1985. 230 с.
2. Лубягина Н.П. Формирование популяций охраняемых видов растений в искусственных фито-ценозах // Бюл. ГБС АН СССР. М. : Наука, 1990. Вып. 155. С. 55-59.
3. Скворцов А.К. Сущность таксона и внутривидовой систематики растений // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1971. Т. 86. № 5. С. 72-81.
4. Вахрамеева М.Г. Род пальчатокоренник // В кн.: Биологическая флора Московской области / Под ред. В.Н. Павлова. М.: Изд-во «Гриф и Ко», 2000. Вып. 14. С. 55-86.
5. Красная книга Нижегородской области. Том 2. Сосудистые растения, водоросли, лишайники, грибы. Н. Новгород: Комитет охраны природы, 2005. 328 с.
6. Обухов А.Н. Лекарственные растения, сырьё и препараты. Краснодар: Книжное изд-во, 1962. 298 с.
7. Rasmussen H.N. Terrestrial orchids: from seed to mycotrophic plant. Cambridge University Press, 1995. 433 р.
8. Malmgren S. Orchid propagation: theory and practice // North American Native Terrestrial Orchids «Propagation and Production» Conference proceeding, Washington, 1996. P. 63-71.
9. Куликов П.В., Филиппов Е.Г. О методах размножения орхидных умеренной зоны в культуре in vitro // Бюл. ГБС РАН. М.: Наука, 1998. С. 125-131.
10. Куликов П.В., Филиппов Е.Г. Репродуктивная стратегия орхидных умеренной зоны // В кн.: Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепция. Системы репродукции. СПб.: Мир и семья, 2000. Т. 3. С. 442-446.
11. Андронова Е.В., Куликов П.В., Филиппов Е.Г., Васильева В.Е., Батыгина Т.Б. Проблемы и перспективы семенного размножения in vitro орхидных умеренной зоны // В кн.: Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепция. Системы репродукции. СПб.: Мир и семья, 2000. Т. 3. С. 513-524.
12. Батыгина Т.Б., Васильева В.Е. Размножение растений. СПб: Изд-во СПбГУ, 2002. 232 с.
13. Широков А.И., Коломейцева Г.Л., Буров А.В., Каменева Е.В. Культивирование орхидей Европейской России. Н. Новгород: Центр реинтродукции редких видов и растительных сообществ, 2005. 64 с.
Искусственное размножение и репатриация в природные местообитания Dactylorhiza incarnata (L.) Sod 149
ARTIFICIAL REPRODUCTION AND REPATRIATION INTO NATURAL HABITATS OF DACTYLORHIZA INCARNATA (L.) SOO
A.I. Shirokov, V.V. Syrova, L.A Kryukov, N.N. Shtarkman
The article presents the results of experiments on repatriation into natural habitats of rare plant species of the Nizhni Novgorod region - Dactylorhiza incarnata (L.) Soo (fam. Orchidaceae). The methodology for creating artificial populations of the species is described; the success of repatriation is analyzed.
Keywords: reproduction, in vitro, repatriation, ontogenetic condition, artificial population, morphometric parameters.
References
1. Sobolevskaya K.A., Gorokhova G.I., Gontar' E.M. Poleznye rasteniya Zapadnogo uchastka BAM. Novosibirsk: Nauka, 1985. 230 s.
2. Lubyagina N.P. Formirovanie populyatsii okhranyaemykh vidov rastenii v iskusstvennykh fitotsenozakh // Byul. GBS AN SSSR. M.: Nauka, 1990. Vyp. 155. S. 55-59.
3. Skvortsov A.K. Sushchnost' taksona i vnutrivi-dovoi sistematiki rastenii // Byul. MOIP. Otd. biol. 1971. T. 86. № 5. S. 72-81.
4. Vakhrameeva M.G. Rod pal'chatokorennik // V kn.: Biologicheskaya flora Moskovskoi oblasti / Pod red. V.N. Pavlova. M.: Izd-vo «Gnf i Ko», 2000. Vyp. 14. S. 55-86.
5. Krasnaya kniga Nizhegorodskoi oblasti. Tom 2. Sosudistye rasteniya, vodorosli, lishainiki, griby. N. Novgorod: Komitet okhrany prirody, 2005. 328 s.
6. Obukhov A.N. Lekarstvennye rasteniya, syr'e i preparaty. Krasnodar: Knizhnoe izd-vo, 1962. 298 s.
7. Rasmussen H.N. Terrestrial orchids: from seed to mycotrophic plant. Cambridge University Press, 1995. 433 p.
8. Malmgren S. Orchid propagation: theory and practice // North American Native Terrestrial Orchids «Propagation and Production» Conference proceeding, Washington, 1996. P. 63-71.
9. Kulikov P.V., Filippov E.G. O metodakh razm-nozheniya orkhidnykh umerennoi zony v kul'ture in vitro // Byul. GBS RAN. M.: Nauka, 1998. S. 125-131.
10. Kulikov P.V., Filippov E.G. Reproduktivnaya strategiya orkhidnykh umerennoi zony // V kn.: Embri-ologiya tsvetkovykh rastenii. Terminologiya i kontseptsiya. Sistemy reproduktsii. SPb.: Mir i sem'ya, 2000. T. 3. S. 442-446.
11. Andronova E.V., Kulikov P.V., Filippov E.G., Vasil'eva V.E., Batygina T.B. Problemy i perspektivy semennogo razmnozheniya in vitro orkhidnykh umeren-noi zony //V kn.: Embriologiya tsvetkovykh rastenii. Terminologiya i kontseptsiya. Sistemy reproduktsii. SPb.: Mir i sem'ya, 2000. T. 3. S. 513-524.
12. Batygina T.B., Vasil'eva V.E. Razmnozhenie rastenii. SPb: Izd-vo SPbGU, 2002. 232 s.
13. Shirokov A.I., Kolomeitseva G.L., Burov A.V., Kameneva E.V. Kul'tivirovanie orkhidei Evropeiskoi Rossii. N. Novgorod: Tsentr reintroduktsii redkikh vidov i rastitel'nykh soobshchestv, 2005. 64 s.
