WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

Бабро Анастасия Александровна

РЕПРОДУКТИВНАЯ БИОЛОГИЯ

Rhododendron schlippenbachii Maxim. и Rhododendron luteum Sweet (Ericaceae)

03.00.05 – «Ботаника»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Санкт-Петербург – 2009

Работа выполнена Учреждении Российской академии наук Ботаническом институте им. В.Л. Комарова РАН

Научный руководитель

доктор биологических наук

Шамров Иван Иванович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,

старший научный сотрудник

Камелина Ольга Петровна

доктор биологических наук,

профессор

Найда Надежда Михайловна

Ведущая организация

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М. Кирова

Защита состоится 10 июня 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.211.01 при Учреждении Российской академии наук Ботаническом институте им. В.Л. Комарова РАН по адресу:
197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 2.

Тел. (812)346-47-06, факс (812) 346-36-43

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН

Автореферат разослан « » мая 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук О.Ю. Сизоненко

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Процессы воспроизведения и размножения цветковых растений всегда находятся в центре внимания исследователей. В рамках репродуктивной биологии крайне важно выявить основные параметры, которые определяют репродуктивный успех (Злобин, 2000). Особенно это касается растений в условиях интродукции, когда семенное размножение сопряжено с рядом трудностей. Разработка теоретических основ семенного размножения растений и выявление пластичности систем репродукции являются залогом успешного применения новых нестандартных технологий в генетике, селекции и семеноводстве (Батыгина, 1974, 1987; Кордюм, 1978; Boesewinkel, Bouman, 1984; Терехин, 1996 и др.).

Кроме природоохранного значения, Преимущество таких плантаций заключается в возможности упрощения заготовки материала для промышленного использования. R. schlippenbachii Maxim включен в Красную книгу РФ с категорией статуса 2 и нуждается в охране.Семенное размножение является наиболее доступным и эффективным способом получения устойчивого в данном регионе посадочного материала интродуцентов. К растениям, плодоношение и семенная продуктивность которых являются малоэффективными в условиях интродукции по сравнению с этими же показателями в местах естественного произрастания, относятся рододендрон желтый (Rhododendron luteum Sweet) и рододендрон Шлиппенбаха (R. schlippenbachii Maxim.) из семейства Ericaceae (Александрова, 1976; Александрова, Зорикова, 1974; Якобсон, 1969). Семенное размножение рододендронов, особенно семенами местной репродукции, эффективно, так как при этом получается наиболее устойчивый к условиям района выращивания материал с хорошо развитой корневой системой. Указанные виды относятся к ресурсным растениям. Оба вида рододендрона, как и большинство представителей этого рода, являются красивоцветущими кустарниками, поэтому основная область их применения – декоративное садоводство. R. luteum является лекарственным растением, части которого содержат танины и эфирные масла (Александрова, 1970, 1975, 1989; Кондратович, 1981).

R. schlippenbachii Maxim включен в Красную книгу РФ и нуждается в сохранении. Лесные пожары, выкопка, массовый сбор и промышленная заготовка побегов рододендронов в местах их естественного произрастания ведет к снижению численности популяций и ставит под угрозу существование вида (Александрова, 1975; Кондратович, 1981). В связи с этим предлагается создать особые плантации рододендронов (Кондратович, 1981; Врищ, 2000).

Оба вида относятся к листопадным кустарникам, имеют различное географическое происхождение (кавказский вид – R. luteum, дальневосточный вид - R. schlippenbachii), в природных условиях занимают различные ареалы (в пределах России R. schlippenbachii произрастает в Хасанском районе Приморского края, R. luteum – на юге Краснодарского и Ставропольского краев, в Кабардино-Балкарской Республике, Северной Осетии, Дагестане - Александрова, 1975). Исследуемые виды относятся к различным секциям подрода Pentanthera рода Rhododendron: R. luteum входит в состав секции Pentanthera, а R. schlippenbachii - секции Sciadorhodion (Cox P., Cox K., 1997). Виды различаются также временем цветения, строением и окраской цветков, так, R. schlippenbachii имеет крупные нежно-розовые цветки, а R. luteum – ярко-желтые с сильным ароматом.

Цель исследования - изучение репродуктивной биологии и эмбриологии Rhododendron luteum и R. schlippenbachii в условиях интродукции.

Задачи исследования:

1. Изучить строение генеративной почки, цветка и основных репродуктивных органов (андроцея, гинецея).

2. Исследовать формирование пыльника, выявить закономерности генезиса стенки микроспорангия, особенности микроспорогенеза и формирования пыльцевых зерен.

3. Провести детальное изучение структур семязачатка, мегаспорогенеза и развития зародышевого мешка.

4. Выявить некоторые аспекты особенности антэкологии (цветение, опыление, прорастание пыльцы).

5. Изучить основные стадии развития зародыша и эндосперма и окружающих структур семени.

6. Исследовать некоторые аспекты биологии прорастания семени.

Научная новизна работы. Репродуктивная биология R. schlippenbachii исследована впервые. Детально прослежена антэкология и составлена полная эмбриологическая характеристика рода Rhododendron с учетом оригинальных и литературных данных. Полученные данные вносят определенный вклад в характеристику семейства Ericaceae. Особенно это касается генезиса андроцея, гинецея, пыльника и семязачатка. На основании результатов проведенного исследования уточнен тип формирования стенки микроспорангия, тип гинецея и плацентации, генезис семязачатка на плаценте, его морфологический тип, строение нуцеллуса, тип развития зародыша и эндосперма.
Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть использованы для разработки мер по улучшению семенной продуктивности рододендронов в условиях интродукции, при их культивировании и селекционной работе.
Апробация. Материалы, содержащиеся в диссертационной работе, были представлены на II Международной конференции по анатомии и морфологии растений (Санкт–Петербург, 14–18 октября 2002 г.,) I Международной школе для молодых ученых «Эмбриология и биотехнология» (4-9 декабря 2005 г.), доложены на VII Молодежной конференции ботаников в Санкт–Петербурге (15–19 мая 2000 г.), I (IX) Международной Конференции Молодых Ботаников в Санкт-Петербурге (21-26 мая 2006 г.), на заседаниях научного семинара Лаборатории эмбриологии и репродуктивной биологии.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе статей в рецензируемых журналах – 3, в сборниках трудов научных мероприятий – 3, тезисов – 7.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и списка литературы (210 наименований, в том числе 76 на иностранных языках). Работа изложена на 150 страницах, включает 7 таблиц, 53 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Рассмотрены вопросы систематики рода Rhododendron, проведен анализ имеющихся данных по репродуктивной биологии его представителей и особенностям практического использования рододендронов.

У обоих видов развитие репродуктивных органов охватывает два вегетационных периода. Их заложение обычно начинается в июле-августе, в период покоя растения вступают в конце сентября–начале октября, развитие бутонов возобновляется в марте-апреле следующего года.

R. schlippenbachii практически не изучен в эмбриологическом отношении. Из рододендронов умеренной зоны, выращиваемых на территории России, исследованы в разной степени R. mucronulatum, R. luteum, R. catawbiense. Чаще всего описываются отдельные черты строения гинецея, андроцея, морфология тычинок и отдельные стадии развития пыльника и семязачатка (Александрова, 1975, 1989; Кондратович, 1981; Пачулия, 1982; Palser et al., 1991; Escaravage et al., 1997, 2001). Фрагментарны данные по формированию семязачатка и микроспорангия, особенностям эндоспермо- и эмбриогенеза, состоянию репродуктивных структур в различные периоды вегетации (Якобсон, 1969, 1976; Пачулия, 1982; Palser et al., 1991). Результаты по закономерностям образования стенки микроспорангия (Батыгина и др., 1963; Якобсон, 1968, 1969, 1974; Hermann, Palser, 2000) и генезису семязачатка (Якобсон, 1976; Palser et al., 1989) трактуются неоднозначно.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Наблюдения за растениями R. schlippenbachii и R. luteum, произрастающими в открытом грунте, и сбор материала проводился в течение 1999-2008 гг. в ботанических садах Санкт-Петербурга (СПбГЛА и БИН РАН); в исследование для сравнения был включен материал из дендрариев Приморского края.

Для обработки и визуальной оценки живого и зафиксированного материала были применены стереоскопические микроскопы МБС-1, Stemi 2000C (Zeiss). Фиксация и изготовление препаратов проводились по общепринятой цитоэмбриологической методике (Паушева, 1974; Барыкина и др., 2000, 2004). Исследование материала проводилось методом световой (Carl Zeiss Jena, Zeiss Axioskop 2, Zeiss Axioplan2 Imaging) и сканирующей электронной (JSM-35) микроскопии. Микрофотографии получены с помощью фотокамер, установленных на указанном оборудовании. Рисунки выполнены с использованием рисовального аппарата РА-7У. Изображения растений и частей цветка получены методом фотографирования и сканерографии (Герасимов, 2004).

Для проверки готовности рыльца пестика к опылению был применен 1% раствор перманганата калия (Robinsohn, 1924). Фертильность пыльцы (свежей и зафиксированной в FAA) определяли ацетокарминовым методом (Паушева, 1974). Жизнеспособность пыльцы проверяли методом проращивания по Д.А. Транковскому и в модификации Кокшеевой и Ломакиной (Паушева, 1974; Кокшеева, Ломакина, 2003). Всхожесть семян определялась согласно ГОСТ – 13056.6-75.

Статистическая обработка данных была проведена согласно общепринятой методике (Зайцев, 1990). Вычисления были проведены в электронной таблице Microsoft Excel.

ГЛАВА III. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ РОДОДЕНДРОНОВ

Рассмотрены условия произрастания и экологические требования, как исследуемых видов, так и некоторые общие для представителей рода Rhododendron.

Одним из наиболее важных условий успеха интродукции является соблюдение требований агротехники. При введении рододендронов в культуру используются особые методы и приемы выращивания, разработка которых невозможна без учета биологических и экологических особенностей растений.

Оригинальные данные

Репродуктивное состояние Rhododendron schlippenbachii и Rhododendron japonicum в условиях интродукции в ботанических садах Санкт-Петербурга

А.А.Бабро

197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 2. Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Лаборатория эмбриологии и репродуктивной биологии. e-mail: batygina@tb1390.spb.edu

Введение. В настоящее время рододендроны очень популярны как в России, так и за рубежом. Однако до сих пор эти долгоживущие (более 100 лет) и красивоцветущие кустарники используются в озеленении лишь немногих населенных пунктов России и в ограниченном количестве. К сожалению, не реализуются как декоративные, так и оздоравливающие свойства рододендронов, отличающихся газоустойчивостью и при этом выделяющие эфирные масла и фитонциды, очищая воздух от болезнетворных микроорганизмов.

Ощущается необходимость в создании специализированных парков и питомников по выращиванию рододендронов, и для защиты и сохранения редких видов, в том числе Rhododendron schlippenbachii, занесенного в Красную книгу.

В течение последних десятилетий существует проблема получения семян рододендронов в пунктах их интродукции. Эта проблема очень актуальна и на Северо-Западе России. Семена необходимы для выращивания посадочного материала для озеленения в промышленных масштабах. Размножение рододендронов семенами, особенно семенами местной репродукции, эффективно, так как при этом получается наиболее устойчивый к условиям района выращивания материал с хорошо развитой корневой системой. Семенное размножение применяется при селекции растений. Кроме того, плодоношение интродуцентов — важнейший показатель их приспособления к новым условиям.

Эмбриологически R. schlippenbachii и R. japonicum ранее были изучены крайне фрагментарно, главным образом в целях систематики. В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение особенностей репродуктивного состояния и репродуктивной биологии указанных видов.

Материал и методика.

Программой исследования было предусмотрено наблюдение за цветением и плодоношением некоторых видов рододендронов в ботанических садах Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (БИН РАН) и Санкт-Петербургской Государственной Лесотехнической академии (ЛТА); определение жизнеспособности пыльцы

Фертильность пыльцы рододендронов определялась ацетокарминовым методом и методом Транковского (проращивания) (Паушева, 1974). При проращивании пыльцы использовалась жидкая среда — водные растворы сахарозы различной концентрации (3%, 5%, 7%, 10%, 15%) и твердая среда — водные растворы сахарозы, содержащие 1% агара. Пыльца проращивалась на свету при температуре 23-28°С. Подсчет проросших пыльцевых зерен проводился через 24-26 часов после посева.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»