Сравнительный анализ жаростойкости и водного режима декоративных травянистых многолетников Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ISSN 1998-4812 Вестник Башкирского университета. 2010. Т. 1S. №4

11S3

раздел БИОЛОГИЯ

УДК 63S.92

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЖАРОСТОЙКОСТИ И ВОДНОГО РЕЖИМА ДЕКОРАТИВНЫХ ТРАВЯНИСТЫХ МНОГОЛЕТНИКОВ

© Л. Н. Миронова, А. А. Реут*, С. Г. Денисова, Г. С. Зайнетдинова,

А. Ф. Шайбаков, А. Р. Биглова, И. Н. Аллаярова

Ботанический сад-институт Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450080 г. Уфа, ул. Менделеева, 195, корп. 3.

Тел./факс: + 7 (342) 228 13 55.

E-mail: [email protected]

В статье представлены результаты опытов по определению жароустойчивости и водоудерживающей способности декоративных многолетников при культивировании в лесостепной зоне Башкирского Предуралья. Выявлено, что представители родов Hemerocallis, Dahlia, Paeonia, Iris, Hosta, Campanula в различной степени адаптируются к новым условиям произрастания.

Ключевые слова: жароустойчивость, водоудерживающая способность, колокольчик, хоста, георгина, лилейник, ирис, пион.

Введение

Жароустойчивость, водоудерживающая способность и другие экологические особенности растений возникли и сформировались в процессе эволюции вследствие длительного действия тех или иных факторов: низкие и высокие температуры, засуха, избыток воды и солей в почве и т.д. Растения проявляют устойчивость к ним как результат приспособления к условиям существования [1].

Для территории Республики Башкортостан характерен континентальный климат с резко выраженной разницей среднемесячных температур самого холодного месяца января и самого теплого -июля [2]. Ботанический сад-институт Уфимского научного центра РАН расположен в лесостепной зоне Башкирского Предуралья. В климатическом отношении этот район характеризуется большой амплитудой колебаний температур в ее годовом ходе, неустойчивостью и недостатком атмосферных осадков, быстрым переходом от суровой зимы к жаркому лету. Поэтому актуально выявление видов и сортов декоративных многолетников, высоко адаптированных к резко континентальным условиям региона

Устойчивость растений к высоким температурам (жароустойчивость) - это их способность адаптироваться к неблагоприятным воздействиям внешней среды, сохраняя стабильность всех физиологических процессов.

Водный режим местообитания определяет важнейшие процессы жизнедеятельности растений. Поэтому показатели водного обмена растений выступают как критерии для оценки устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. При этом скорость водоотдачи листьями растений (водоудерживающая способность листьев) является одним из важнейших физиологических показателей, диагностирующих устойчивость растений к засухе [3].

В настоящей работе изучен адаптационный потенциал некоторых декоративных многолетников при интродукции в лесостепную зону Башкирского Предуралья.

Материал и методика эксперимента Для оценки жароустойчивости использовался метод В. П. Тарабрина [4], в основе которого лежит реакция замещения ионов водорода из мембраны хлоропласта на ионы магния в молекуле хлорофилла под воздействием высоких температур; при этом хлорофилл превращается в феофетин, имеющий бурый цвет. Чем больше хлорофилоносных клеток повреждено, тем большая часть листа буреет.

В водяную баню, с температурой 60 °С, погружали листья растений. Первую пробу извлекали из бани через 30 минут и временно переносили в кристаллизатор с водой комнатной температуры. Затем температуру в бане поднимали на 5 °С и помещали вторую пробу листьев, которую извлекали через 10 минут и помещали в кристаллизатор с водой. Повторяли данную процедуру еще для нескольких проб, каждый раз повышая температуру в водяной бане на 5 °С. Затем листья извлекали из воды комнатной температуры (кристаллизатора) и заливали 0.2 М раствором соляной кислоты, в которой листья приобретают бурую окраску. Время пребывания в кислоте было одинаковым для всех образцов. Через 10 минут листья извлекали из раствора соляной кислоты, переносили в воду, промывали, отмечая степень повреждения (побуревшая площадь) листовой пластинки (в %) при определенной температуре.

Для оценки водного режима применялись методики Н. А. Гусева [3], В. А. Таренкова, Л. Н. Ивановой [5].

Для опыта отбирали пробу листьев, отсчитывали по 10 листовых пластинок и взвешивали их. Пробы листьев оставляли на воздухе для обезвоживания. Повторное взвешивание проводили через 24 часа. Далее образцы в течение 2 часов выдерживали в сушильном шкафу при 110 °С. Рассчитывали общую оводненность (W), водоудерживающую способность (R), содержание «подвижной» влаги (L) в пробах по формулам:

W = 100(М-М2)/М,

R = 100(М1-М2)/М,

L= W-R,

где М - масса свежей пробы, М1 - масса пробы спустя сутки, М2 - масса пробы после высушивания.

Опыт проводили на базе Ботанического сада-института УНЦ РАН в 2009-2010 гг. В эксперименте использовали представители родовых комплексов Hemerocallis L. (H. minor Mill, H. midden-dorfii Trautv. et Mey., H. dumortieri Morr., H. citrine Baroni, H. lilio-asphodelus L., H. fulva L., сорта Трина, Рэд Си), Dahlia Cav. (D. merckii Lehm., D. sherfii P. D. Sorensen, D. pinnata Cav., D. coccinea Cav., сорта Лебедушка, Черемушки, Винни-Пух, Канзас, Колор Спектакль, Зной), Paeonia L. (сорта Агида, Вестернер, Вулкан, Монблан, Мисс Экхард, Мистер Эд, Топ Брасс, Тоуч Сонг, Сюрприз, Эльбрус), Iris L. (сорта Пинекл, Птичье Молоко, Родник, Файр Чиф), Hosta Tratt. (H. fortunei (Baker) Bailey,

* автор, ответственный за переписку

11S4

раздел БИОЛОГИЯ

H. lancifolia (Thunb.) Engl., H. sieboldiana (Hook.) Engl., H. unbulata (Otto et Dietr.) Bailey, H. ven-tricosa Stearn, H. decorata Bailey, H. rectifolia Nakai, H. ventricosa Stearn var. minor Nakai, H. glauca (Sieb.) Stearn, H. crispula F. Maekawa), Campanula L. (C. alliariifolia Willd., C. bononiensis L., C. carpatica Jacg., C. glomerata L., C. grossekii Heuff., C. latifolia L., C. medium L., C. persicifolia L., C. punctata Lam., C. rapunculoides L., C. rotundifolia L., C. takesimana Nakai, C. thyrsoides L., C. trachelium L., C. sibirica L.). Для опыта использовали листовые пластинки, собранные в фазу цветения растений.

Обсуждение результатов Изучение жароустойчивости декоративных многолетников показало, что степень повреждения листьев под действием высоких температур варьирует в широких пределах в зависимости от культуры. На рис. 1 представлены усредненные данные по культурам.

—♦—Campanula .......Dahlia —Д—Hemerocallis

—X—Hosta —•—Iris —■—Paeonia

Рис. 1. Степень повреждения листовых пластинок декоративных многолетников высокими температурами

Установлено, что первые признаки повреждения листовых пластинок у хост (степень повреждения З%), колокольчиков (11%) и георгин (26%), наблюдаются при температуре 40 °С, у лилейников (4%), пионов (6%), ирисов (20%) при 60 °С и достигают максимума при 80 °С. Жароустойчивость растений характеризуется сортовыми и видовыми особенностями. Так, у лилейников, пионов, ирисов, хост степень повреждения листовых пластинок имеет менее существенную разницу между таксонами, чем у георгин и колокольчиков.

Из всех исследованных растений наиболее устойчивыми к действию высоких температур являются ирисы, лилейники, пионы; менее устойчивы -георгины, колокольчики; хосты занимают промежуточное положение. По жароустойчивости изученные культивары образуют следующий ряд: Hemerocallis > Iris > Paeonia > Hosta > Campanula > Dahlia.

Известно, что водный режим местообитания определяет важнейшие процессы жизнедеятельности растений. Поэтому показатели водного обмена растений выступают как критерии для оценки их устойчивости к неблагоприятным факторам среды. Показатели общей оводненности изученных культур превышали 70%, т.е. были достаточно высокими. Наибольшее значение данного показателя отмечено у ириса - 88% (рис. 2).

Известно, что в зависимости от водоснабжения растения проявляют неодинаковую устойчивость к атмосферной засухе. Чем выше потеря воды листьями, тем меньше их водоудерживающая способность.

Рис. 2. Особенности водного режима листьев декоративных многолетников в фазу цветения.

Установлено, что показатели водоудерживающей способности также зависят от родовых, видовых и сортовых особенностей. Максимальная водоудерживающая способность 80-8S% отмечена у ирисов (сорта Птичье молоко и Файр Чиф), минимальная у колокольчиков - 4-З8% (C. latifolia L. и C. takesimana Nakai). По водоудерживающей способности изученные культивары образуют следующий ряд: Iris > Hosta > Paeonia > Hemerocallis > Dahlia > Campanula.

Заключение

Показано, что апробированные методики (определение жаростойкости и водоудерживающей способности растений) могут быть использованы для изучения адаптационного потенциала видовых и сортовых декоративных многолетников.

Исследованные представители родов Hemerocallis, Dahlia, Paeonia, Iris, Hosta, Campanula в различной степени адаптируются к условиям выращивания в лесостепной зоне Башкирского Предуралья. Наибольшей способностью переносить высокие температуры жаркого засушливого летнего периода обладают лилейники (H. fulva L., H. citrina Baroni,

H. dumortieri Morr., H. middendorfii Trautv. et Mey, сорта Трина, Ред Си), ирисы (сорта Птичье молоко, Файр Чиф), пионы (сорта Вулкан, Сюрприз, Монблан), хосты (H. sieboldiana (Hook.) Engl., H. lancifolia Engl.).

ЛИТЕРАТУРА

I. Лебедев С. И. Физиология растений. М.: Агропромиздат, 1988. 160 с.

2. Григорьев И. Н., Соломещ А. И., Алимбекова Л. М., Онищенко Л. И. Влажные луга Республики Башкортостан: синтак-сономия и вопросы охраны. Уфа: Г илем, 2002. 1S7 с.

3. Гусев Н. А. Некоторые методы исследования водного режима растений. Л.: АН СССР, Всесоюзное ботаническое общество, 1960. 60 с.

4. Тарабрин В. П. Жароустойчивость древесных растений и методы ее определения в полевых условиях // Бюллетень ГБС. 1969. Вып. 7З. С. 5З-56.

5. Таренков В. А., Иванова Л. Н. Водоудерживающая способность листьев боярышника в связи с устойчивостью к засухе // Интродукция, акклиматизация, охрана и использование растений. Куйбышев: Куйбышевский госунивер-ситет, 1990. С. З-9.

Поступила в редакцию 28.10.2010 г.