CC BY
53
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 58.084
Г.Н. Сафронова, А.В. Попов, К.А. Гребенников, В.Г. Кулаков, О.И. Коротков, С.Е. Агеева,
О. О. Жолобова, А.В. Буганова, Л.Н. Круглова
РАСПРОСТРАНЕНИЕ IRIS TENUIFOLIA PALL. НА ТЕРРИТОРИИ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ И МЕРЫ ПО ЕГО СОХРАНЕНИЮ
Проведен первый этап мониторинговых исследований: изучены распространение и условия обитания Iris tenuifolia Pall. «in situ». Исследована возможность применения культуры изолированных зародышей в целях сохранения редких и исчезающих видов ирисов в культуре «in vitro».
Ключевые слова: ирис, культура in vitro, популяции, Волгоградская область.
Сохранение редких видов растений как наиболее ценной и уязвимой части биоразнообразия любого региона в настоящее время рассматривается как одно из приоритетных направлений деятельности ботанических садов. Одним из методов сохранения редких видов и увеличения их численности наравне с созданием природных заповедных территорий является их интродукция.
В соответствии со Стратегией ботанических садов России по сохранению биоразнообразия растений [1] одними из важных направлений деятельности являются изучение и мониторинг флоры охраняемых территорий, оценка состояния популяций редких видов, исследование биологических основ устойчивости растений к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды, а также сохранение редких видов растений в генетических банках.
Одним из таких видов, требующих применения мер охраны, является Iris tenuifolia Pall. (Cryptobasis tenuifolia (Pall.) Nevski).
Iris tenuifolia по комплексу морфо-биологических признаков существенно отличается от представителей рода Iris s. str. (в том числе других видов флоры Нижнего Поволжья). Для него характерно внутривлагалищное возобновление побегов; при этом монокарпические побеги не являются моноцик-лическими. Листовая пластинка цилиндрическая. Срединные листья унифациальные, с сильно развитой аэренхимой. Боковые побеги имеют относительно длинный предлист (13-15 см) с двумя сильно выступающими килями. Противоположная пространственная ориентация внутренних и наружных долей околоцветника выражена незначительно. Длина трубки околоцветника достигает 15 см [2].
По данным Н.Б. Алексеевой [3], I. tenuifolia введен в культуру более 100-150 лет назад, но по разным причинам в его выращивании известны значительные перерывы. В Волгоградской области данный вид в культуре неустойчив и широко не изучен.
Целью данной работы было изучение популяций Iris tenuifolia на территории Волгоградской области и разработка методов его сохранения.
Материалы и методика исследований
Материалом для исследования являлись свежесобранные семена Iris tenuifolia, произрастающего на территории Волгоградской области. Первичными эксплантами для введения в культуру in vitro являлись изолированные зародыши и зрелые семена.
Методика исследований основывалась на общепринятых приёмах работы с культурами изолированных тканей и органов растений [4].
Экспланты культивировали на питательной среде Murashige-Skooga (MS) [5] без добавления фитогормонов при температуре 22-24°C, влажности воздуха не менее 70%, с 16-часовым фотопериодом.
Информация обо всех известных популяциях видов, занесённых в Красную книгу [6], помещается в базу данных. При этом для каждой популяции указываются сведения о географическом положении со схемой размещения популяции на местности, экологическая характеристика местообитания, данные о площади, структуре, плотности, численности популяции, а также о характере антропогенных угроз (табл. 1).
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Результаты и их обсуждения
Для современной территории Волгоградской области Iris tenuifolia впервые был указан в конце XVIII в. П.С. Палласом [7]. Вероятно, в то время он встречался на песчаных плакорах возвышенности Ергени, которые в дальнейшем были почти полностью распаханы и засажены лесополосами. К 2009 г. на территории области была известна только одна небольшая популяция на песчаных холмах окраины Ергеней, насчитывающая, по данным 2006 г., лишь несколько десятков растений в генеративной фазе онтогенеза. Следует отметить, что в 2002 г. именно по материалам данной популяции Е.В. Мав-родиевым был описан отдельный вид: Cryptobasis mariae E. Mavrodiev.
Род Cryptobasis Nevski был установлен С.А. Невским [8]. С.С. Иконников также признавал его самостоятельность [9]. Однако в системах Г.И. Родионенко [10] и B. Mathew [11] указанный таксон не упоминался. Впоследствии Е.В. Мавродиев и Ю.Е. Алексеев более детально обосновали самостоятельность рода Cryptobasis [2]. Во «Флоре Нижнего Поволжья» Cryptobasis tenuifolia (Pall.) Nevski и C. mariae Mavrodiev указаны как синонимы Iris tenuifolia Pall [12]. Под этим же названием данный вид занесён и в Красную книгу Волгоградской области, где ему присвоена категория 1а - «таксоны и популяции, численность особей которых уменьшилась до такого уровня или число их местонахождений настолько сократилось, что в ближайшее время они могут исчезнуть». В 2009 г. в Светлоярском районе Волгоградской области, к югу от Волгограда, авторами были обнаружены три неизвестные ранее цено-популяции Iris tenuifolia, а также обследовано состояние уже известной популяции в Красноармейском районе г. Волгограда. С 2009 г. регулярно осуществляется наблюдение за их состоянием.
В настоящее время негативное воздействие на популяции сохраняется. Единственная популяция в черте города Волгограда находится в крайне угнетенном состоянии из-за ветровой эрозии, связанной с разработкой песчаного карьера, численность ее снижается. Кроме того, одна из ценопопуля-ций в Светлоярском районе значительно страдает от перевыпаса скота (табл. 1).
Таблица 1
Характеристика обследованных популяций вида
№ Местонахождение Площадь, 2 м Плотность, шт/м2 Общая численность, шт Антропогенная нагрузка
1 Светлоярский р-н 20000 3-4 на 1000м2 60-70 0-1 балл, выпас скота
2 Светлоярский р-н 23000 4 на 1000м2 90-100 0-1 балл, не выявлена
3 Светлоярский р-н 26000 2 на 1000 м2 60 1-2 балла, выпас скота и сбой скотом, пожары
4 г. Волгоград, Красноармейский р-н 10000 2-3 на 1000 м2 50 1-3 балла, разработка карьера
Интегрированный подход, предусматривающий использование методов сохранения биоразнообразия растительного мира ex situ и in situ, считается наиболее эффективным. В настоящее время в комплексе мер охраны растений ex situ актуальным является использование методов биотехнологии.
Работа по введению в культуру in vitro видов растений, занесенных в Красные книги, в ГУ «ВРБС» ведётся с 2006 г. На сегодняшний день коллекция насчитывает более 60 видов, в том числе 14 представителей семейства Iridaceae.
При размножении растений семенами возникает такая проблема, как покой семян и необходимость его преодоления. Культура in vitro позволяет сократить период покоя семян, а также вообще избежать его, используя эмбриокультуру и уникальное свойство зародыша - автономность [13].
В нашей работе проведено изучение особенностей формирования проростков I. tenuifolia в зависимости от типа первичного экспланта. Активация ростовых процессов у изолированных зародышей отмечена на 4 сутки культивирования. При этом зародыши увеличивались в размерах, меняли конфигурацию. Формирование единичных проростков выявлено на 6-7 сутки, массовое прорастание - на 15 сутки культивирования. В случае проращивания зрелых семян in vitro наличие проростков отмечено в значительно более поздние сроки (55 сутки культивирования) (табл. 2).
Длительность одного пассажа составляет 60 суток, в течение которых у растений-регенерантов наблюдается активный рост и корнеобразование.
154
Г.Н. Сафронова, А.В. Попов, К.А. Гребенников и др.
2011. Вып. 4 БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Таблица 2
Жизнеспособность проростков в зависимости от типа экспланта
Тип экспланта Сроки прорастания, дни Процент жизнеспособных проростков
Зрелые семена 55,64 59,54±2,7
Изолированные зародыши 4,95 80,19±0,8
По нашему мнению, это может быть связано с отсутствием баланса эндогенных (в тканях экспланта) и экзогенных (в составе питательной среды) ингибиторов и стимуляторов роста.
Следует отметить, что при использовании традиционных методов размножения (посев семян в грунт) для интродукционных исследований сроки получения жизнеспособных проростков I. tenuifolia существенно увеличиваются (от нескольких месяцев до 2-3 лет) [14].
Выводы
Таким образом, использование методов интродукции в сочетании с технологиями in vitro позволяет наиболее эффективно осуществлять мероприятия по созданию, поддержанию и расширению живых коллекций растений, что, на наш взгляд, способствует реализации стратегии сохранения биоразнообразия редких и исчезающих растений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Стратегия ботанических садов России по сохранению биоразнообразия растений. М., 2003. 32 с.
2. Мавродиев Е.В., Алексеев Ю.Е. Морфолого-биологические особенности рода Cryptobasis (Iridaceae) в связи с его систематикой // Бот. журн. 2003. Т. 88, №10. С. 50-55.
3. Алексеева Н.Б. Оценка результатов интродукционного испытания дикорастущих ирисов флоры в разных регионах России // Задачи международного сотрудничества ирисоводов: тез. докл. Междунар. симпозиума. М., 2005. С. 8, 9.
4. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе: учеб. пособие. М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. 190 с.
5. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. 1962. Vol. 15, №3. P. 473-497.
6. Красная книга Волгоградской области. Волгоград, 2006. Т. 2: Растения и грибы. 236 с.
7. Pallas P.S. Reise durch verschiedene Provinzen des Russischen Reichs. Th. 3. Vom Jahr 1772 und 1773. St.-Petersburg, 1776. 760 s.
8. Невский С.А. Материалы к флоре Кугитанга и его предгорий // Тр. Бот. ин-та АН СССР. М.; Л., 1937. Сер. 1, вып. 4. С. 199-346.
9. Иконников С.С. Заметки по флоре Бадахшана и Памира // Новости сист. высш. раст. Л., 1972. Т. 9. С. 300-304.
10. Родионенко Г.И. Род Ирис - Iris. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1961. 215 с.
11. Mathew B. The Iris. Portland, Oregon, 1990. 216 s.
12. Флора Нижнего Поволжья. М.: КМК, 2006. Т. 1. 435 с.
13. Ветчинкина Е.М., Мамаева Н.А., Демидов А.С. Использование биотехнологических методов для ускорения размножения гибридов Iris hybrida hort. // Биологическое разнообразие. Интродукция растений: материалы III Междунар. науч. конф. СПб., 2003. С. 354, 355.
14. Вечернина Н.А., Таварткиладзе О.К., Клементьева Л.А., Долганова З.В. Особенности регенерации и размножения растений рода Iris (Iridaceae) in vitro // Растительные ресурсы. 2004. Вып. 4. С. 56-65.
Поступила в редакцию 29.09.11
G.N. Safronova, A. V. Popov, V.G. Kulakov, K.A. Grebennikov, O.I. Korotkov, S.E. Ageeva, O.O. Zholobova,
A. V. Buganova, L.N. Kruglova
Distribution of Iris tenuifolia Pall. in the Volgograd Region and the basic methods its preservation
The paper considers the first stage of monitoring studies. The results cover the study of distribution and habitat conditions of Iris tenuifolia Pall. «in situ», the possibility of culture of isolated embryos to maintain rare and dissapearing species of iris in the culture «in vitro».
Keywords: Iris, population, in vitro, ex situ, Volgograd region.
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Сафронова Галина Николаевна, аспирант Гребенников Константин Алексеевич, ведущий научный сотрудник
Кулаков Виталий Геннадиевич, научный сотрудник Коротков Олег Игоревич, кандидат биологических наук Агеева Светлана Евгеньевна, аспирант Жолобова Ольга Олеговна, ведущий научный сотрудник Буганова Анастасия Викторовна, научный сотрудник Круглова Любовь Николаевна, научный сотрудник
ГБУ ВО «Волгоградский региональный ботанический сад» 400007, Россия, г. Волгоград, пос. Металлургов, 68 E-mail: [email protected]
Попов Александр Валентинович, заведующий гербарием
ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный социально-педагогический университет»
400131, Россия, г. Волгоград, пр. им. Ленина, 27 E-mail: [email protected]
Safronova G.N., postgraduate student Grebennikov K. A., main scientific worker Kulakov V.G., scientific worker Korotkov O.I., candidate of biology Ageeva S.E., postgraduate student Zholobova O.O., main scientific worker Buganova A.V., scientific worker Kruglova L.N., scientific worker
Volgograd Regional Botanical Garden 400007, Russia, Volgograd, vil. Metallurgov, 68 E-mail: [email protected]
Popov A.V., head of the herbarium Volgograd State Social & Pedagogical University 400131, Russia, Volgograd, Lenina st., 27 E-mail: [email protected]
