CC BY
46
УДК 582.675.1:581.48
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГО-АНАТОМИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ КОРНЕЙ ИЕЬЬЕВОКГО АВСИАБХСГО А. Вг. И ИЕЬЬЕВОКГО САиСАБГСГО А. Вг.
© 2015 В.О. Гулия1, Т.В. Орловская1, Е.Ф. Лозовицкая-Щербинина
1 Институт ботаники Академии наук Республики Абхазия
Статья поступила в редакцию 23.11.2015
В данной статье впервые публикуются данные сравнительного морфолого-анатомического изучения корней интродуцированных НеПеЬогш abchasicus и НеПеЬогш caucasicus в Сухумском ботаническом саду Института ботаники АН Абхазии. Выявлены отличительные диагностические признаки различных вариаций видов Н. abchasicus и Н. caucasicus. Вариации видов Н. caucasicus и Н. abchasicus отличаются характером покровной ткани и количеством лучей ксилемы в проводящих пучках корней.
Ключевые слова: НеПеЬогш abchasicus, НеПеЬогш caucasicus, корни, микроскопия.
Зависимость морфолого-анатомического строения вегетативных и генеративных органов от видовой, популяционной принадлежности и среды обитания широко известна и описана во многих работах [10]. Морфологический анализ включает выявление не только биологических особенностей роста и развития, но и специфику строения вегетативных и генеративных органов исследуемых растительных объектов, поэтому данный метод давно и успешно используется в систематике растений.
В литературе имеется ряд работ, посвященных анатомическому строению видов рода Helleborus L. Первые сведения об изучении микроскопического строения подземных органов морозников встречаются в работах V. Schiffner (1891), R. Sterckx (1897), а позднее в монографии «Helleborus» у T.G. Tutin (1964), Л.А. Куклина (1961), G. Filipescu (1968), E. Oberdorfer (1979) и др. [3, 4]. В публикациях учёных А.Я. Штромберга и Ц.М. Далакишвили приводятся сведения об анатомической структуре H. abchasicus [13]. Позднее появляются работы А. А. Никитина и И. А. Панкова с анализом микроструктуры вегетативных и генеративных органов H. caucasicus [8].
Работа Р.П. Барыкиной и О.А. Чуриковой посвящена сравнительному биолого-морфологическому исследованию трех видов Helleborus: H. purpurescens, H. caucasicus и H. niger, где сообщается об отсутствии различий между вечнозелёными и летнезелёными формами, процессах онтогенеза в условиях интродукции и анатомических особенностях. Кроме этого упомянутые авторы и
Гулия Виолета Омаровна младший научный сотрудник отдела флоры и растительности Института ботаники АН РА E-mail: [email protected]
Орловская Татьяна Владиславна, доктор фармацевтических наук, доцент, внештатный сотрудник Института ботаники АН РА. E-mail: [email protected] Лозовицкая-Щербинина Елена Федоровна, кандидат фармацевтических наук. E-mail: [email protected]
О. БШрезси утверждают, что экологическое влияние на микроструктуру отдельных видов рода Helleborus Ь. незначительно и носит в основном количественный характер [1].
За последнее десятилетия вышли в свет труды, посвященные изучению анатомических признаков Н. caucasicus и Н. abchasicus, где приводятся сведения о различиях между формами и видами НеПеЬогш в строении листовых пластинок прикорневых листьев и подземных органов [1, 3, 4, 5]. Несмотря на определённую степень изученности морфолого-анатомических признаков некоторых видов рода НеПеЬогш Ь. данные о микроструктуре различных вариаций Helleborus отсутствуют, недостаточно сведений и о чётких различиях между видами. Ранее нами сообщалось о строении вегетативных и генеративных органов Н. caucasicus и Н. abchasicus, также без описания и выявления отличительных признаков между вариациями этих видов [2, 12].
При этом установление отличительных признаков имеет значение не только в теоретическом плане, но и практическое применение при идентификации и контроле качества лекарственного сырья, где среди универсальных и доступных методик предпочтительным является анализ на анатомическом уровне [7].
С целью расширения дополнительных таксономических признаков и установления механизма структурных внутривидовых преобразований было предпринято микро-морфологическое исследование различных вариаций видов рода НеПеЬогш Ь., произрастающих в одинаковых природно-климатических и экологических условиях.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материал для исследования собран на коллекционном участке отдела интродукции Сухумского ботанического сада в течение вегетационных сезонов 2005-2008 гг. Микроскопический анализ различных
морфологических групп проводили на образцах сырья 4-5 года жизни от растений со средним габитусом, нормально развитых, неповреждённых, находящихся в фазе цветения и плодоношения.
Для количественных показателей вычисляли среднеарифметическое из 10 измерений. Для сопоставления изменчивости признаков применялся коэффициент вариации, оценка которого проводилась по эмпирической шкале уровней изменчивости, предложенной С.А. Мамаевым [6]. Уровень изменчивости считается очень низким при CV^7%, низким при CV=8-12%, средним при CV=13-20%, высоким при CV=21-40% и очень высоким при CV>40%.
Для приготовления срезов отбирали корни диаметром ~1 мм. Поперечные и продольные: па-радермальные, тангентальные и радиальные срезы делали от руки с помощью лезвия безопасной бритвы в шести повторностях в середине корней.
Исследования по изучению микроструктуры вегетативных органов выполнены по общепринятым методикам (Барыкина и др., 2000, 2004) [9, 11]. Микроскопический анализ проводили на свежем, фиксированном в 70% этиловом спирте, и высушенном, но предварительно размоченном в системах спирт-глицерин-вода (1:1:1) и растворе хлоралгидрата, растительном материале.
Для обнаружения локализации клеток с включениями и тканей использовали гистохимические реакции: с раствором флороглюцина и 50% кислотой хлористоводородной на одревесневшие оболочки (клетки окрашиваются в интенсивно розовый цвет); с раствором Люголя на крахмал и крахмальные зерна (окрашиваются в синий, сине-фиолетовый цвет); с реактивом Судан III на опробковевшие клеточные стенки (суберин, окрашиваются в красный цвет) и жирное масло (окрашивается в оранжевый цвет) [8].
Микропрепараты изучали с помощью микроскопа «Биолам». Микрофотографии были получены с помощью микроскопа «Motic DM-111» (Корея) со встроенной цифровой камерой при увеличениях х8, х16, х40, х100, х400, х1000 с разрешением 640х480 пикселей. Фотоснимки обрабатывали на компьютере с помощью программы «Adobe Photoshop CS» (лицензия № 10450373698340610512) и «CorelDRAW X3» (лицензия № DR13WEX-1245084-MJS).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Придаточные шнуровидные корни обоих видов морозника на поперечном сечении округлой формы с шероховатой поверхностью имеют первичное строение. Выделяется три блока ткани: покровная ткань, первичная кора, осевой (центральный) цилиндр (рис.1).
Покровная ткань - эпиблема однослойная, хорошо выражена в зоне всасывания. Корневые
Рис. 1. Микрофотография поперечного среза корня (ув. х40): 1 - покровная ткань, 2 - осевой цилиндр, 3 - первичная кора
волоски единичные или отсутствуют. Экзодерма выполняет роль покровной ткани, состоит из клеток многогранной формы с утолщенной, опробковевшей наружной стенкой коричневого цвета (рис. 2 А). Клетки экзодермы часто бесформенные, сплющенные. Вариации видов Helleborus отличаются характером покровной ткани корней:
Н. caucasicus var. guttatus: однослойная экзодерма с утолщенной опробковевшей внешней стенкой (рис. 2 А);
Н. caucasicus var. а1Ьо^гет: однослойная и двухслойная расположенная линейными участками в радиальном направлении экзодерма с утолщенными с наружной стороны клеточными стенками (рис. 2 Б);
Н. abchasicus var. а^оригригеш и Н. аЬсИазкш var. геЬппш: однослойная и двухслойная расположенная короткими закругленными участками в радиальном направлении экзодерма с утолщенными с наружной стороны клеточными стенками (рис. 2 В, Д);
Н. abchasicus var. roseus: двухслойная, встречаются трехслойные участки состоящие из одной-двух клеток с утолщенными по всему периметру клеточными стенками (рис. 2 Г) ;
Н. abchasicus var. roseo-punctatus, Н. abchasicus var. nervosus:: двух-, местами трехслойная с клетками с утолщенными по всему периметру стенками (рис. 2 Е, Ж).
Кора (мезодерма) мощная, клетки многогранной формы пяти или шестиугольные, нередко округлые, плотно расположенные, крупные, без межклетников, равномерно утолщенные. Количество рядов мезодермальных клеток варьирует от 16 до 25 (табл. 1). В клетках коровой паренхимы (мезодермы) содержатся жирное масло и крахмал в виде простых и сложных зерен (рис. 2, 3).
Эндодерма хорошо выражена, ее клетки с ярко выраженными поясками Каспара.
Рис. 2. Микрофотографии фрагментов поперечного среза корня в области первичной коры (ув. х250): А - Helleborus caucasicus var. guttatus: 1 - эпиблема, 2 - экзодерма,
3 - клетка с жирным маслом, 4 - клетка с крахмальными зернами, 5 - клетки мезодермы; Б - H. caucasicus var. albo-virens; В - H. abchasicus var. atropurpureus; Г - H. abchasicus var. roseus; Д - H. abchasicus var. zebrinus; Е - H. abchasicus var. roseo-punctatus; Ж - H. abchasicus var. nervosus
Таблица 1. Сравнительный анализ числа рядов мезодермы корней различных вариаций Не11еЬогш (п=10, Р=95%)
ИеИеЪогиз еаиеа81еи8 НеИеЪогш аЪе1ш81еш
уаг. уаг. уаг. уаг. уаг. уаг. уаг.
gu.tta.tus а1Ьо-у1гет а^оригригеш гoseus хеЬппш ^ео-рипсШт neгvosus
24,02±1,05* 20,14±1,21 25,34±1,86 16,42±1,41 24,81±1,16 20,54±1,84 25,31±1,24
5,23** 6,14 6,18 7,02 6,78 6,46 6,98
Примечание: * Хср ± АХ (граничные значения доверительного интервала среднего значения); ** СУ, % (коэффициент вариации)
Рис. 3. Микрофотографии поперечного среза корня в области центрального цилиндра (ув. х250): А - Н. саисаБкш уаг. §иИа1:ш; Б - Н. аЬсЬаБкш уаг. а1:горигригеш; В - Н. аЬсЬаБкш уаг. гоэеиэ; Г - Н. аЬсЬаБкш уаг. zebгinus; Д - Н. abchasicus уаг. гoseo-punctatus; Е - Н. abchasicus уаг. neгvosus
Рис. 4. Микрофотографии поперечного среза корня Helleborus caucasicus var. albo-virens в области центрального цилиндра (ув. х400):
1 - эндодерма, 2 - перицикл, 3 - флоэма, 4 - клетки с жирным маслом, 5 - сосуды ксилемы, 6 - клетки паренхимы коры
Осевой цилиндр занимает небольшой объем, перициклическая зона представлена однослойной образовательной тканью, проводящие пучки радиального типа, лучи ксилемы широкие с тупыми концами, количество лучей от 4 до 8 в зависимости от вариации Helleborus (рис. 3):
H. caucasicus var. guttatus H. caucasicus var. albo-virens и H. abchasicus var. roseo-punctatus: лучей ксилемы четыре (тетрархный тип) (рис. 3 А, Д и рис. 4);
H. abchasicus var. roseus: лучей ксилемы пять (пентархный тип) (рис. 3 В);
H. abchasicus var. nervosus: лучей ксилемы шесть (гексархный тип) (рис. 3 Е);
H. abchasicus var. atropurpureus и H. abchasicus var. zebrinus: лучей ксилемы восемь (полиархный тип) (рис. 3 Б, Г).
Клетки первичной флоэмы узкие, вытянутые. Первичная ксилема представлена пористыми сосудами, которые чередуются с небольшими клетками паренхимы. В клетках паренхимы содержится жирное масло (рис. 4) [10].
ВЫВОДЫ
Вариации видов Helleborus caucasicus и H. abchasicus отличаются характером покровной ткани и количеством лучей ксилемы в проводящих пучках корней.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Барыкина, Р.П. Сравнительное биолого-морфологические исследование летнезелёных и вечнозелёных видов морозника / Р.П. Барыкина, О.А.
Чурикова // Бюл. Моск. о-ва испытателей природы. Отд. биол. Т. 94, вып. 6. 1989. С. 20-31.
2. Гулиа, В.О. Морфолого-анатомическое исследование генеративных органов Helleborus caucasicus и Helleborus abchasicus / В.О. Гулиа, Т.В. Орловская // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http: www.science-education.ru/120-15567 (дата обращения 05.11.2015)
3. Кирий, П.В. Эколого-биологические особенности Helleborus caucasicus A. Br. флоры Сочинского Причерноморья: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Краснодар, 2006. 171 с.
4. Куклина, Л.А. Сравнительная анатомия вегетативных органов растений семейства лютиковых // Бюл. ГБС АН СССР. 1961. Вып. 42. С. 35-46.
5. Ляшенко, С.С. Анатомо-диагностические признаки некоторых представителей семейств Лютиковые и Бурачниковые флоры Северного Кавказа / С.С. Ляшенко, З.В. Ищенко, О.Н. Денисенко // Вопросы образования и науки: теоретический и методический аспекты: сб. науч. тр. по материалам Между-нар. научн.-практ. конф. 30 апреля 2012. Часть 6. Тамбов: Бизнес-Наука-Общество, 2012. С. 74-76.
6. Мамаев, С.А. Основные принципы методики исследования внутривидовой изменчивости древесных растений // Индивидуальная и эколого-географи-ческая изменчивость растений. Свердловск, 1975. С. 3-14.
7. Морфолого-анатомическое исследование декоративных растений, обладающих лечебными свойствами / А.И. Попов [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2009. № 4. С. 74-78.
8. Никитин, А.А. Анатомический атлас полезных и некоторых ядовитых растений / А.А. Никитин, И.А. Панкова. Л.: Наука, 1982. 768 с.
9. Основы микротехнических исследований в бота-
нике / Р.П. Барыкина [и др.]. М.: МГУ, 2000. 127 с.
10. Серебряков, И.Г. Морфология вегетативных органов высших растений / И.Г. Серебряков. М.: Совет. наука, 1952. 391 с.
11. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы / Р.П. Барыкина [и др.]. М.: МГУ, 2004. 312 с.
12. Сравнительное морфолого-анатомическое исследование двух видов морозника (Helleborus)
семейства лютиковые (Ranunculaceae) / З.В. Ищенко [и др.] // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. [Электронный ресурс] Режим доступа: http: www.science-education.ru/106-8078 (дата обращения 02.11.2015).
13. Штромберг, А.Я. К анатомическому строению подземных органов Helleborus a^hasicus A. Br. / А.Я. Штромберг, Ц.М. Далакишвили // Сообщ. АН ГССР. 1971. Т. 62. С. 345-348.
COMPARATIVE STUDY OF MORPHOLOGICAL AND ANATOMICAL CHARACTERS ROOTS HELLEBORUS ABCHASICUS AND HELLEBORUS CAUCASICUS
© 2015 V.O. Guliya1, T.V. Orlovskaya1, E.F. Lozovitskaya-Scherbinina
1 Institute of Botany, Academy of Sciences of the Republic of Abkhazia
This article was first published by a comparative morphological and anatomical study of the roots of introduced Helleborus abchasicus and Helleborus caucasicus in Sukhumi Botanical Garden Institute of Botany of Abkhazia. Distinctive features of different variations of diagnostic species H. abchasicus and H. caucasicus. Variations species H. caucasicus and H. abchasicus different nature of the coating fabric and the number of rays in the xylem conducting bundles of roots. Keywords: Helleborus abchasicus, Helleborus caucasicus, roots, microscopy.
Violeta Guliya, Associate Research Fellow of Flora and Vegetation Department. E-mail: [email protected] Tatiana Orlovskaya, Doctor of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor, Freelancer at the Institute of Botany. E-mail: [email protected]
Elena Lozovitskaya-Scherbinina, Candidate ofPharmaceutical Sciences. E-mail: [email protected]
