CC BY
103
УДК 582.734:582.4/5 ББК 28.592.72 А 86
Артемьева В.В.
Старший преподаватель кафедры фармации Майкопского государственного технологического университета, Майкоп, e-mail: [email protected]
Дьякова И.Н.
Кандидат биологических наук, доцент кафедры фармации Майкопского государственного технологического университета, Майкоп, e-mail: [email protected]
Бочкарева И.И.
Кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры фармации Майкопского государственного технологического университета, Майкоп, e-mail: [email protected]
Морфо-анатомический анализ манжетки прямоволосой (Alchemilla orthotricha Rothm.)
(Рецензирована)
Аннотация. Описаны морфологические особенности манжетки прямоволосой, произрастающей на субальпийском увлажненном лугу нагорья Лаго-Наки. Рассмотрены биометрические параметры: длина, ширина, площадь листовой пластинки, длина черешка прикорневых и стеблевых листьев. Уровень варьирования данных признаков для растений, произрастающих в одинаковых экологических условиях, в основном средний. Выяснены особенности анатомического строения, листа, черешка, корневища. Черешок прикорневого листа имеет три концентрических центрофлоэмных проводящих пучка. Приведены результаты микрохимических анализов.
Ключевые слова: род Alchemilla L., манжетка прямоволосая, морфология, анатомия, биометрические параметры, варьирование.
Artemyeva V.V.
Senior Lecturer of Pharmacy Department, Maikop State University of Technology, Maikop, e-mail: de-nis7radnet. [email protected]
Dyakova I.N.
Candidate of Biology, Associate Professor of Pharmacy Department, Maikop State University of Technology, Maikop, e-mail: [email protected]
Bochkareva I.I.
Candidate of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor of Pharmacy Department, Maikop State University of Technology, Maikop, e-mail: [email protected]
Morpho-anatomical analysis of Alchemilla orthotricha Rothm.
Abstract. The paper describes the morphological properties of Alchemilla orthotricha Rothm. growing in the moist subalpine meadows of the Lago-Naki plateau in the Northern Caucasus. The following biometric parameters are considered: the length, width and size of the leaf surface area, and the length of the petioles of basal and stem leaves. The level of variation of these properties in the plants that grow in identical ecological conditions is medium. The characteristic features of the plant's anatomic structure, as well as of the leaf, the petiole, and the root are thoroughly discussed. The petiole of the basal leaf has three concentric vascular bundles. The results of the microchemical analyses are provided.
Keywords: the genus Alchemilla L., the family Rosaceae, morphology, anatomy, biometric parameters, variation.
Введение
Род Alchemilla входит в класс Madnoliopsida, порядок Rosales, семейство Rosaceae, подсемейство Rosoideae, трибу Sanquisorbae. К роду Alchemilla относится не менее 300 видов и апомиктических рас, распространенных от Арктики до горных районов тропиков [1]. Главный «центр многообразия» евроазиатских видов манжеток располагается на Кавказе [2].
Большинство видов отличается соматическим партеногенезом, поэтому из огромного большинства представителей рода описаны лишь незначительные по численности, наиболее распространенные виды, такие как сборный вид манжетка обыкновенная - Alchemilla vulgaris L. s.l. В основном это корневищные многолетники высотой 10-45 см, гемикриптофиты, но встречаются и однолетние травы.
Стебель манжеток прямостоячий или приподнимающийся, голый или опушенный [3]. Побеги дифференцированы на два типа. Многолетние вегетативные побеги розеточные, они
длительно нарастают моноподиально за счет верхушечной почки и представлены эпигеоген-ным корневищем. Цветоносные побеги, развивающиеся на корневище, пазушные, моноциклические, удлиненные [4].
Прикорневые листья длинночерешковые, толстые, округлые, пальчатолопастные, по краю зубчатые, голые или опушенные, образуют розетку. Стеблевые листья значительно мельче прикорневых, большей частью короткочерешчатые, с двумя прилистниками. Все листья в почкосложении складчатые, дланевидно-рассеченные или лопастные, с крупными, приросшими к черешкам прилистниками [5].
Пазушные генеративные побеги (цветоносы) манжеток - фрондулезные закрытые тирсы [6]. Они удлиненные, облиственные, с 8-10 (13) узлами до терминального цветка. Оси I и II порядков цветоносов заканчиваются терминальными цветками. Под терминальными цветками оказываются сближенными два узла. Листья, расположенные на этих узлах, развиваются слитно, образуя чашевидную структуру, имеющую вид зубчатого по краю воротничка. Под терминальными цветками обычно развиваются по две ветви, которые представляют ди-хазии с резко неравными по силе и дальнейшему характеру ветвления веточками. В каждом порядке ветвления такого дихазия под терминальным цветком образуются две веточки. Одна из них - компактный монохазий, а другая, более мощная, ветвится по принципу дихазия [6].
Цветки безлепестные, на цветоножках, небольшие, обоеполые, собраны в щитковидно-метельчатом соцветии. Гипантий полушаровидный, колокольчатый или обратноконический, в зеве с железистым кольцом (диском), опадающий вместе с заключенным в нем плодом после его созревания. Чашечка состоит из 4-х желто-зеленых чашелистиков, колокольчатая. Лепестки желто-зеленые. Тычинки в числе 4-х расположены в зеве гипантия между чашелистиками кнаружи от диска, с короткими тычиночными нитями и недоразвитыми пыльниками. Пестик один, заключенный в гипантии; столбик нитевидный, отходит от его основания; рыльце головчатое. Плод орешкообразный, сплюснуто-яйцевидной формы [7].
Жизненная форма и структура однолетних и многолетних органов у всех микровидов однообразная. По сведениям, приведенным в описаниях онтогенеза манжетки, в генеративном периоде возможно ветвление корневища. После многократного формирования генеративных побегов верхушечная почка корневища отмирает, что стимулирует развитие одного, реже нескольких боковых розеточных вегетативных побегов, замещающих материнский побег, который еще в течение некоторого времени остается в живом состоянии. Реже боковые вегетативные побеги образуются до отмирания верхушечной почки. У особей манжетки постгенеративного периода максимальное число розеточных побегов равно восьми, но преобладают двух- и трехрозеточные особи [8, 9].
Alchemilla orthotricha была собрана в 2004 году А.С. Зерновым на плато Лаго-Наки [10].
Материал и методы исследования
Материалом для исследования послужили растения манжетки прямоволосой, произрастающей на субальпийском увлажненном лугу, на северном склоне в урочище Желоб на высоте 1600 м над ур.м. Нагорье Лаго-Наки - это часть гор Северо-Западного Кавказа в междуречье Белой и Пшехи, объединяющее в себе скалистые массивы высокогорья и плато средне-высотных лесистых хребтов. Территория Северо-Западного Кавказа находится на границе двух климатических зон - умеренной и субтропической. Северный макросклон Большого Кавказа относится к умеренному поясу.
Выборка включала 25 средневозрастных генеративных растений одинакового уровня жизненности. У каждого образца измеряли высоту, длину и ширину листовой пластинки, длину черешка, рассчитывали площадь листа. За длину листа принимали расстояние от центра листа до вершины центральной лопасти, за ширину листа - длину оси от одного края листа до другого.
Подготовку сырья и микрокопирование проводили согласно методике микроскопического и микрохимического исследования лекарственного растительного сырья ГФ XI издания [11]. Листья подготавливали мацерационным методом и изучали микрокопированием с
помощью микроскопа Биомед 5 (объективы 10, 40 окуляры 10х, 15х). Исследовали устьица, верхнюю и нижнюю эпидерму листа, анатомическое строение черешка и корневища.
Полученные данные обработаны статистическими методами с применением табличного редактора Excel. Амплитуду изменчивости признаков определяли по величине коэффициента вариации (C, %) [12].
Результаты и их обсуждение
Высота генеративных растения Alchemill orthotricha в среднем составляет 42,3±3,9 см (C=9,3%). На побеге первого порядка с укороченными междоузлиями (корневище) листья расположены в розетке. Прикорневые и стеблевые листья простые, округлые, пальчатолопа-стные, с пальчатокраевым жилкованием и зубчатым краем листовой пластинки. Листья имеют черешки с прилистниками, которые не срастаются, среднем около 10 мм длиной и 14 мм шириной. Окраска прилистников совпадает с окраской листа. Прикорневые листья крупнее, имеют плотные листовые пластинки с относительно более мощно развитыми жилками. От места сочленения черешка и листовой пластинки у прикорневых листьев отходят 8-10 жилок первого порядка, у стеблевых - 5-7. Они доходят до края листа, в центре лопасти заканчиваются зубчиком, который несколько мельче двух крайних от него, по высоте ниже или на одном уровне с ними, визуально образуя полукруглую лопасть. Продолжением черешка служит центральная жилка первого порядка, идущая к центральной лопасти. Краевые лопасти недоразвитые, зубцы у них удлиненные, остротреугольные. На одной лопасти имеются 13-14 равновеликих треугольно-яйцевидных скошенных зубцов, с сильным опушением на концах.
Длина розеточного листа составляет 45,3±6,1 мм (C=13,5%), ширина - 79,5±11,3 мм (C=14,2%), отношение длины к ширине составляет 0,6. Черешок длиной 17,8±2,8 см (C=15,7%), с оттопыренными перпендикулярно волосками. Листовые пластинки средней опушенности, матовые, светло-зеленые. Площадь листовой пластинки взрослого листа в среднем составляет 39,7±3,2 см2 с низким уровнем вариации (C=8,0%).
Считается, что соцветие манжеток состоит из трех различно устроенных иерархически организованных элементов [13]. У генеративного побега ось I порядка делится на ось II порядка, при этом не всегда образует терминальный цветок, далее происходит ветвление по принципу дихазия, образуется две веточки (рис. 1). Общее число порядков ветвления у Alchemilla orthotricha составляет 3-5. Генеративные побеги имеют опушение, волоски отходят перпендикулярно побегу.
Первые один или два стеблевых листа не несут генеративных побегов, имеют черешок длиной 5,4±2,3 см (C=42,3%), и они крупнее, чем стеблевые листья, в пазухах которых формируется генеративный побег. Высокий коэффициент вариации длины черешка свидетельствует о значительной изменчивости признака и зависит от месторасположения листа и его возраста. Длина стеблевого листа составляет 23,9±3,5 мм (C=14,8%), ширина - 38,6±5,9 мм (C=15,2%), отношение длины к ширине - 0,6. Листовые пластинки опушенные, матовые, желто-зеленые. Наиболее сильно опушены зубчики края листа. Площадь листовой пластинки в среднем составляет 10,0±1,9 см2 (C=18,5%). Стеблевые листья, несущие генеративные побеги, уменьшаются в размере с каждым ветвлением. Чем выше располагается лист, тем меньше длина черешка и размеры листа. Прилистники не срастаются и уменьшаются в размерах не так быстро, как стеблевые листья, на последней оси ветвления достигают половины размера листа.
Цветки мелкие, обоеполые. Цветок четырехчленный, цветоножка с небольшим утолщением, опушена, а колокольчатый гипантий редко опушен в нижней половине. Венчик отсутствует. Чашелистиков и листочков подчашия по четыре, они равные по длине, чашелистики голые, яйцевидной формы, листочки подчашия ланцетные, голые. Тычинок четыре, они прикрепляются к наружной части опушенного диска над листочками подчашия. Плодолистик занимает центральное положение на цветоложе (рис. 2). Аномальные варианты строения цветка не отмечены.
Alchemilla orthotricha имеет некоторые особенности анатомического строения листа. Лист дорсовентральный, мезофилл дифференцирован на палисадную и губчатую паренхиму
[14]. Палисадный мезофилл однорядный и перпендикулярен к поверхности листа. Клетки губчатой паренхимы лопастные, с крупными межклетниками. В основной ткани листа кристаллы оксалата кальция (друзы и переходные формы) расположены как рассеяно-одиночно, так и вдоль жилок группами.
Рис. 1. Ветвление генеративных побегов
Рис. 2. Строение цветка
Клетки верхнего эпидермиса крупные, многоугольные, со слабоизвилистыми стенками. Отмечены погруженные чечевицевидные устьица овальной формы. Устьичные клетки окружены 4-5 околоустьичными клетками (аномоцитный тип). Имеются простые одноклеточные, нитевидные, толстостенные волоски, окруженные в основании 5-6 приподнимающимися клетками. Клетки нижнего эпидермиса также крупные, многоугольные с зигзагообразными стенками. В нижнем эпидермисе также присутствуют устьица в большем количестве и простые волоски. Черешок розеточного листа имеет три концентрических центрофлоэмных проводящих пучка.
Корневище манжетки является эпигеогенным по происхождению, с выраженными признаками вторичного строения. Корневище покрыто однослойным эпидермисом, на котором заметны простые одноклеточные толстостенные волоски. Окрашивание суданом III верхних стенок клеток в оранжевый цвет свидетельствует о наличии воскоподобной кутикулы. Под эпидермисом находится многослойная паренхима коры, клетки которой содержат крахмальные зерна (положительная реакция с раствором Люголя) и друзы кристаллов оксалата кальция.
Феллоген откладывает наружу клетки феллодермы, а вовнутрь - феллему. Кора отделена от центрального цилиндра тонким слоем эндодермы. В перицикле отмечено образование придаточных корней. К сплошному кольцу механической ткани, состоящей из плотно сомкнутых одревесневших толстостенных клеток, примыкают проводящие ткани. Проводящая система непучкового строения. Кольцо проводящих тканей, местами прорывающееся образующимися придаточными корнями, состоит из элементов первичной и вторичной ксилемы. Флоэма выражена слабо. Ксилема четко разделяется на первичную, клетки которой имеют утолщенные стенки и узкие просветы, и на вторичную, крупные сосуды которой идут радиальными лучами. Положительная реакция с раствором Люголя подтверждает наличие крахмала в паренхиме вторичной ксилемы. Паренхима сердцевины мощная, с друзами окса-лата кальция. В клетках содержатся крахмальные зерна (положительная реакция на крахмал).
При нанесении на срез корневища раствора железа хлорида (III) отмечается черно-синее окрашивание, свидетельствующее о присутствии дубильных веществ. При добавлении к порошку травы и корневища с корнями спиртового раствора AlCl3 наблюдается желто-зеленая флюоресценция в ультрафиолетовом свете для надземной части (присутствие флаво-ноидов) и слабая, практически не фиксируемая, - для подземной части. При помещении порошка травы и корневища с корнями в раствор FeCl3 наблюдается черное окрашивание (присутствие дубильных веществ).
Заключение
В результате проведенного морфологического анализа установили, что большинство морфологических параметров растений манжетки прямоволосой, произрастающих на субальпийском увлажненном лугу нагорья Лаго-Наки, обладают средним уровнем варьирования. Наибольшее постоянство демонстрируют два признака: площадь листовой пластинки розеточного листа и высота генеративных растений. Высокий коэффициент вариации характерен для показателя длины черешка стеблевых листьев, что свидетельствует о значительной изменчивости признака, который зависит от местоположения листа и его возраста. Аномалии генеративных структур не выявлены. Анатомический анализ выявил особенности строения тканей листа, черешка и корневища. Черешок розеточного листа имеет три концентрических центрофлоэмных проводящих пучка. Проведенные микрохимические реакции позволили определить наличие в корневище крахмала, флавоноидов и дубильных веществ.
Примечания:
1. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб.: Мир и семья, 1995. 992 с.
2. Юзепчук С.В. Род Манжетка - Alchimilla L. // Флора Мурманской области. М.; Л., 1959. Т. 4. С. 92-111.
3. Бабаян М.С. Фармакогностическое изучение манжетки тринадцатилопастной: дис. ... канд. фарм. наук. Пятигорск, 2015. 115 с.
4. Нотов А.А. Структура системы побегов в связи с систематикой подтрибы Alchemillinae Rothm. (Rosaceae - Rosoideae): дис. ... канд. биол. наук. М., 1993. 234 с
5. Жизнь растений: в 6 т. / гл. ред. А. Л. Тахтаджян. М.: Просвещение, 1981. Т. 5. С. 175-187.
6. Нотов А.А., Андреева Е.А. Аномалии генеративных структур у моноподиально-розеточных розоцветных (Rosaceae: Rosoideae): монография. Тверь: Твер. гос. ун- т, 2013. 198 с.
7. Баева В.М., Павкин А.В. Морфолого-анатомические особенности строения представителей рода манжетка // Актуальные вопросы медицины: материалы Всерос. студ. конф. М., 1994. С. 60.
8. Тихомиров В.Н. Манжетка - Alchemilla L. // Флора Восточной Европы. Т. 10. СПб.: Мир и семья: Изд-во СПХФА, 2001. С. 470-531.
9. Жукова Л. А. Манжетка обыкновенная (Alchemilla vulgaris L. s.l.) // Диагнозы и ключи возрастных состояний луговых растений. Ч. 2. М.: Изд-во МГПИ им. В.И.Ленина, 1983. С. 44-47.
10. Зернов А.С. Флора Северо-Западного Кавказа М.: Товарищество науч. изд. КМК, 2006. 664 с.
11. Государственная фармакопея СССР. Вып. 1. Общие методы анализа. 11-е изд., доп. М.: Медицина, 1987. 336 с.
12. Мамаев С. А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений. М.: Наука, 1973. 283 с.
13. Чкалов В.А. Идентификация представителей рода Alchemilla l. Нижегородского Поволжья: учеб.-метод. пособие. Н. Новгород: Нижегород. гос. унт, 2012. 46 с.
14. Артемьева В.В., Гусева Е.А. Микроскопическое исследование листьев представителей рода манжетка - Alchemilla l., произрастающих на СевероЗападном Кавказе // Новые технологии. 2010. № 1. С. 121-124.
References:
1. Cherepanov S.K. Vascular plants of Russia and adjacent states (the former USSR). SPb.: Mir i Semya, 1995. 992 pp.
2. Yuzepchuk S.V. The genus of Alchimilla L. // Flora of the Murmansk Region. M.; L., 1959. Vol. 4. P. 92111.
3. Babayan M.S. Farmacognostic study of Alchimilla tredecimloba: Diss. for the Cand. of Pharm. Sciences degree. Pyatigorsk, 2015. 115 pp.
4. Notov A.A. The structure of the system of shoots in connection with the systematics of the subtribe of Al-shemillinae Rothm. (Rosaceae - Rosoideae): Diss. for the Cand. of Biol. degree. M., 1993. 234 pp.
5. Life of plants: 6 vol. / Ch. ed. by A.L. Takhtadzhyan. M.: Prosveshchenie, 1981. Vol. 5. P. 175-187.
6. Notov A.A., Andreeva E.A. Anomalies of generative structures of monopodial-rosette Rosaceae (Rosaceae: Rosoideae): a monograph. Tver: Tver State University, 2013. 198 pp.
7. Baevа V.M., Pavkin A.V. Morphological and anatomical features of the structure of the representatives of the genus of Alchimilla // Actual problems of medicine: proceedings of the Russian stud. conf. M., 1994. P. 60.
8. Tikhomirov V.N. Alchemilla L. // Flora of Eastern Europe. Vol. 10. SPb.: Mir i Semya, Publishing House of SPKhFA, 2001. P. 470-531.
9. Zhukova L.A. Alchemilla vulgaris L. s.l. // Diagnoses and keys of age states of meadow plants. Pt. 2. M.: Publishing House of MSPI of V.I. Lenin, 1983. P. 44-47.
10. Zernov A.S. Flora of the North-West Caucasus. M.: KMK Association of scien. publ., 2006. 664 pp.
11. The State pharmacopoeia of the USSR. Iss. 1. General methods of analysis. 11th ed., enl. M.: Medicine, 1987. 336 pp.
12. Mamaev S.A. Forms of intraspecific variability of wood plants. M.: Nauka, 1973. 283 pp.
13. Chkalov V.A. Identification of representatives of the genus of Alchemilla l. of the Volga region of Nizhny Novgorod: a manual. N. Novgorod: Nizhegorod. State University, 2012. 46 pp.
13. Artemyevа V.V., Gusevа E.A. Microscopic examination of the leaves of representatives of the genus of Alchemilla l., growing in the Northwest Caucasus // New Technologies. 2010. No. 1. P. 121-124.
