Биологические особенности представителей рода <i>Gentiana</i> (Gentianaceae) в условиях интродукции на юге Томской области

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Вестник Томского государственного университета. Биология. 2017; : 45-67

Биологические особенности представителей рода Gentiana (Gentianaceae) в условиях интродукции на юге Томской области

Катаева Т. Н., Прокопьев А. С.

https://doi.org/10.17223/19988591/38/3

Аннотация

Приведены результаты исследования биологических особенностей девяти видов рода Gentiana L. в условиях интродукции в Сибирском ботаническом саду ТГУ. Все изученные виды отнесены к длительновегетирующим растениям с устойчивым ритмом сезонного развития. Большинству исследованных видов свойственны высокая фертильность и жизнеспособность пыльцы и высокие показатели семенной продуктивности. Скульптура поверхности семенной кожуры видоспецифична и может быть использована для диагностики видов по карпологическим признакам. Семена горечавок характеризуются затрудненным прорастанием, для повышения всхожести им необходима стратификация или обработка гибберелловой кислотой. По результатам комплексной оценки успешности интродукции изученные виды рода Gentiana могут быть рекомендованы для культивирования на юге Томской области.

Список литературы

1. Ho T.N., Liu S.W. A worldwide Monograph of Gentiana. Beijing : Science Press, 2001. 694 p.

2. Гроссгейм А.А. Горечавка - Gentiana L. // Флора СССР / под ред. Б.К. Шишкина, Е.Г. Боброва. М. ; Л. : АН СССР, 1952. Т. 18. С. 538-640.

3. Растения Центральной Азии: по материалам Ботанического института им. В.Л. Ко марова РАН. СПб. : Изд-во СПХФА, 2002. Вып. 13 : Свинчатковые-горечавковые-ластовневые / тост. В.И. Грубов. 132 с.

4. Атлас лекарственных растений СССР / гл. ред. Н.В. Цицин. М. : Гос. изд-во мед. лит., 1962. 434 с.

5. Полезные растения Западной Сибири и перспективы их интродукции / отв. ред. К.А. Соболевская. Новосибирск : Наука, 1972. 380 с.

6. Вэйсинь У. Энциклопедия китайской медицины: Целительная сила природы. СПб. : Нева, 2004. 448 с.

7. Monographs on the Use of Traditional Medicine in Primary Heaith Care. Thimphu, Bhutan : National Institute of Traditional Medicine, 2012. 127 p.

8. Галинская В.Д. Содержание флавоноидов в некоторых сибирских видах горечавковых (род Gentiana L. и Swertia obtusa Ledeb.) // Растительные ресурсы Сибири и их использование / отв. ред. И.М. Красноборов. Новосибирск : Наука, 1978. С. 50-56.

9. Мунхжаргал Н., Зибарева Л.Н., Эбель А.Л., Ляшевская Н.В., Шульц Э.Э., Унжакова М.Н., Тенгерекова Г.Г., Кузнецова О.В., Слободчакова Е.К. Виды семейства Gentianaceae - перспективные источники экдистероидов, ксантонов и иридоидов // Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов : материалы Междунар. конф. Горно-Алтайск : РИО ГАГУ, 2008. Ч. 2. С. 101-104.

10. Растительные ресурсы России: дикорастущие цветковые растения, их компонентный состав и биологическая активность. СПб. ; М. : Тов. науч. изд. КМК, 2011. Т. 4: Семейство Caprifoliaceae - Lobeliaceae / отв. ред. А.Л. Буданцев. 630 с.

11. Червона книга Украши. Рослинний свгг / за ред. Я.П. Двдуха. Кшв : Глобалконсалтинг, 2009. 900 с.

12. Hegi G. Alpenflora. Die wichtigeren Alpenpflanzen Bayerns, Osterreichs und der Schweis. Berlin und Humburg : P. Parey, 1977. 196 p.

13. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / отв. ред. Л.В. Бардунов, В.С. Новиков. М. : Тов. науч. изд. КМК, 2008. 855 с.

14. Чопик В.И. Редкие и исчезающие растения и животные Украины. Киев : Наукова думка, 1988. 256 с.

15. Цвелев Н.Н. Род Горечавка - Gentiana L. // Флора Европейской части СССР. Л. : Наука, 1978. Т. 3. С. 57-74.

16. Ефремова О.О., Павлюк Г.М., Мелешко ГГ. йтродукщя деяких видiв з родини Gentiana в умовах Львова // Науковий вюник НЛТУ Украши : збiрник науково-техшчних праць. Львiв : НЛТУ Украши, 2006. Вип. 16.4. С. 212-217.

17. Науменко Н.И. Флора и растительность Южного Зауралья. Курган : Изд-во Курган. гос. ун-та, 2008. 512 с.

18. Губанов И.А., Киселева К.В., Новиков В.С., Тихомиров В.Н. Иллюстрированный определитель растений Средней России. М. : Тов. науч. изд. КМК, Ин-т технологических исследований, 2004. Т. 3. 520 с.

19. Гроссгейм А.А. Gentiana L. - Горечавка // Флора Кавказа. Л. : Наука, 1967. Т. 7. С. 206-215.

20. Стрельникова Т.О. Флора Бащелакского хребта. Новосибирск : Гео, 2010. 225 с.

21. Зуев В.В. Семейство Gentianaceae - Горечавковые // Флора Сибири. Новосибирск : Наука, 1997. Т. 11. С. 56-85.

22. Камелин Р.В. Флорогенетический анализ естественной флоры горной Средней Азии. Л. : Изд-во Наука, Ленингр. отд., 1973. 356 с.

23. Сиротюк Э.А. Горечавковые Западного Кавказа (особенности биологии и охрана) : дис.. д-ра биол. наук. Майкоп, 2007. 353 с.

24. Куминова А.В. Растительный покров Алтая. Новосибирск : СО АН СССР, 1960. 450 с.

25. Эбель А.Л. Конспект флоры северо-западной части Алтае-Саянской провинции. Кемерово : Ирбис, 2012. 568 с.

26. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск : Наука, 1974. 156 с.

27. Борисова И.В. Ритмы сезонного развития степных растений и зональных типов степной растительности Центрального Казахстана // Труды Ботанического института им. В.Л. Комарова. Сер. 3. Геоботаника. М. ; Л. : Наука, 1965. Вып. 17: Биология и экология растений целинных районов Казахстана. С. 64-99.

28. Голубев В.Н. Эколого-биологические особенности травянистых растений и растительных сообществ лесостепи. М. : Наука, 1965. 288 с.

29. Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девятов А.Г., Джалилова Х.Х., Ильина Г.М., Чубатова Н.В. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. М. : Изд-во МГУ, 2004. 312 с.

30. Brewbaker James L. and Kwack Beyoung H. The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth // American Journal of Botany. 1963. Vol. 50, № 9. PP. 859-865.

31. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. Т. 59, № 6. С. 826-831.

32. Методические указания по семеноведению интродуцентов / под ред. акад. Н.В. Цинина. М. : Наука, 1980. 64 с.

33. Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. Семя. Л. : Наука, 1990. 204 с.

34. Федотова Т.А. Семейство Gentianaceae // Сравнительная анатомия семян. СПб. : Наука, 2010. Т. 7: Двудольные. Lamiidae, Asteridae. С. 53-75.

35. Barthlott W. Epidermal and seed surface characters of plants: systematic applicability and some evolutionary aspects // Nordic Journal of Botany. 1981. Vol. 1. PP. 345-354.

36. Кравцова Т.И. Сравнительная карпология семейства Urticaceae Juss. М. : Тов. науч. изд. КМК, 2009. 400 с.

37. Трулевич Н.В. Эколого-фитоценотические основы интродукции растений. М. : Наука, 1991. 216 с.

38. Карписонова Р.А. Травянистые растения широколиственных лесов СССР: эколого-флористическая и интродукционная характеристика. М. : Наука, 1985. 205 с.

39. Левина Р.Е. Репродуктивная биология семенных растений. М. : Наука, 1981. 96 с.

40. Круглова Н.Н. Качественная оценка пыльцевых зерен в зрелых пыльниках ежи сборной Dactylis glomerata L. // Бюллетень ботанического сада Саратовского государственного университета. 2009. Вып. 8, № 1. С. 234-240.

41. Kataeva T.N., Prokopyev A.S., Akinina A.A., Chernova O.D. Seed Morphology of Some Species in the Family Gentianaceae // Biosciences Biotechnology Research Asia. 2015. Vol. 12, № 3. PP. 2287-2293. doi: http://dx.doi.org/10.13005/bbra/1902

42. Буч Т.Г., Крысь З.-О.П. К биологии прорастания семян горечавки желтой // Бюллетень Главного ботанического сада. 1975. Вып. 96. С. 52-55.

43. Израильсон В.Ф. Особенности строения и прорастания семян сибирских видов рода Gentiana L. // Вопросы теории и практики семеноведения при интродукции : тез. докл. V Всесоюз. совещ. Минск, 1977. С. 151-152.

44. Крокер В., Бартон Л. Физиология семян. М. : Изд-во иностр. лит., 1955. 400 с.

45. Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л. : Наука, 1985. 348 с.

Tomsk State University Journal of Biology. 2017; : 45-67

Biological features of the genus Gentiana (Gentianaceae) representatives when introduced in the south of Tomsk region

Kataeva T. N., Prokopyev A. S.

https://doi.org/10.17223/19988591/38/3

Abstract

Species of the genus Gentiana are valuable medicinal and ornamental plants. Some of them are relics and endemics with a conservation status. Studying and growing Gentiana species in culture makes it possible to create a genetic bank of commercially valuable and rare species for their conservation and potential practical use. The aim of our work was to reserch biological characteristics of Gentiana L. species representatives in culture and to evaluate the success of their introduction in the south of Tomsk region. Currently, the collection of Siberian Botanical Garden of Tomsk State University counts up to 15 Gentiana species and is represented by 30 samples of different origin. We observed 9 species of the Gentiana genus (See Table 1): G. acaulis, G. asclepiadea, G. cruciata, G. lagodechiana, G. macrophylla, G. paradoxa, G. pneumonanthe, G. septemfida, and G. tibetica, which were well-developed and undergoing a full cycle of seasonal development, from 2012 to 2016 (See Fig. 1). We studied the rhythms of Gentiana development according to the method of phenological observations of IN Beydman and IV Borisova. The characteristics of flowering rhythms are given according to the classification of VN Golubeva. The pollen fertility was determined by a histochemical reaction to aceto-orcein dye. Pollen seed germination was studied according to the method of DA Trankovsky. The seed productivity of specieas was determined by conventional methods. Potential (PSP) and Real (RSP) seed productivity was determined as the average number of ovules and seeds per a generative shoot. The coefficient of seed productivity was calculated as the ratio of RSP to PSP, expressed as a percentage. The percentage of flowering and fruiting (PFF) was established as the ratio of the number of the fruits set to the number of flowers in the fluorescence, expressed as a percentage. Seed germination was studied in the laboratory. Seed morphology is described according to ZT Artyushenko and TA Fedotova. To describe seed coat surface sculpture, we used the classification and terminology of W Barthlott and TI Kravtsova. The prospects of growing Gentiana species in culture were evaluated according to the introductory stability scale of NV Trulevich. We have found out that all species under study have a long growing period. They are classified into five groups in terms of their flowering time: early spring -midsummer (G. acaulis), midsummer (G. cruciata, G. macrophylla), midsummer -late summer (G. septemfida, G. tibetica), midsummer - early autumn (G. asclepiadea, G. pneumonanthe), and late summer - late autumn (G. lagodechiana, G. paradoxa). Some species of gentian are long-flowering (up to two months) (See Table 2). The pollen of most species is highly fertile and well germinating, which testifies the adaptability of their male reproductive system to the introduction conditions. Gentiana species have high fruit and seed formation indicators, except for G. acaulis and G. paradoxa. The potential and actual seed yield in different species may differ, which depends on the number of flowers (fruits) on the reproductive shoot and the number of ovules (seeds) in a fruit (See Table 3). The seeds of the species under study are small, different in mass, shape, color and surface sculpture. The sculpture of the seed coat is species-specific and can be used to diagnose species based on their carpological features (See Table 4, Fig. 2). The seeds are hard to germinate, which stems from their endogenous dormancy. In order to improve their germinating capacity, the seeds need cold stratification or treatment with gibberellic acid. In the overwhelming majority of cases, soaking gentian seeds in a gibberellic acid solution can fully replace the action of lower temperatures (See Table 5). A comprehensive evaluation of the introduction success has shown that the species of Gentiana are winter-hard, most have a stable seasonal development rhythm, flower and fructify regularly. The main way of gentian reproduction in culture is seed propagation. Vegetative propagation is complicated for many species. Gentiana are not very susceptible to pests or diseases. Thus, all species under study are classified as resistant and highly resistant plants and highly resistant can be recommended for cultivation in the south of Tomsk region. The article contains 2 Figures, 5 Tables, 45 References.

References

1. Ho T.N., Liu S.W. A worldwide Monograph of Gentiana. Beijing : Science Press, 2001. 694 p.

2. Grossgeim A.A. Gorechavka - Gentiana L. // Flora SSSR / pod red. B.K. Shishkina, E.G. Bobrova. M. ; L. : AN SSSR, 1952. T. 18. S. 538-640.

3. Rasteniya Tsentral'noi Azii: po materialam Botanicheskogo instituta im. V.L. Ko marova RAN. SPb. : Izd-vo SPKhFA, 2002. Vyp. 13 : Svinchatkovye-gorechavkovye-lastovnevye / tost. V.I. Grubov. 132 s.

4. Atlas lekarstvennykh rastenii SSSR / gl. red. N.V. Tsitsin. M. : Gos. izd-vo med. lit., 1962. 434 s.

5. Poleznye rasteniya Zapadnoi Sibiri i perspektivy ikh introduktsii / otv. red. K.A. Sobolevskaya. Novosibirsk : Nauka, 1972. 380 s.

6. Veisin' U. Entsiklopediya kitaiskoi meditsiny: Tselitel'naya sila prirody. SPb. : Neva, 2004. 448 s.

7. Monographs on the Use of Traditional Medicine in Primary Heaith Care. Thimphu, Bhutan : National Institute of Traditional Medicine, 2012. 127 p.

8. Galinskaya V.D. Soderzhanie flavonoidov v nekotorykh sibirskikh vidakh gorechavkovykh (rod Gentiana L. i Swertia obtusa Ledeb.) // Rastitel'nye resursy Sibiri i ikh ispol'zovanie / otv. red. I.M. Krasnoborov. Novosibirsk : Nauka, 1978. S. 50-56.

9. Munkhzhargal N., Zibareva L.N., Ebel' A.L., Lyashevskaya N.V., Shul'ts E.E., Unzhakova M.N., Tengerekova G.G., Kuznetsova O.V., Slobodchakova E.K. Vidy semeistva Gentianaceae - perspektivnye istochniki ekdisteroidov, ksantonov i iridoidov // Bioraznoobrazie, problemy ekologii Gornogo Altaya i sopredel'nykh regionov : materialy Mezhdunar. konf. Gorno-Altaisk : RIO GAGU, 2008. Ch. 2. S. 101-104.

10. Rastitel'nye resursy Rossii: dikorastushchie tsvetkovye rasteniya, ikh komponentnyi sostav i biologicheskaya aktivnost'. SPb. ; M. : Tov. nauch. izd. KMK, 2011. T. 4: Semeistvo Caprifoliaceae - Lobeliaceae / otv. red. A.L. Budantsev. 630 s.

11. Chervona kniga Ukrashi. Roslinnii svgg / za red. Ya.P. Dvdukha. Kshv : Globalkonsalting, 2009. 900 s.

12. Hegi G. Alpenflora. Die wichtigeren Alpenpflanzen Bayerns, Osterreichs und der Schweis. Berlin und Humburg : P. Parey, 1977. 196 p.

13. Krasnaya kniga Rossiiskoi Federatsii (rasteniya i griby) / otv. red. L.V. Bardunov, V.S. Novikov. M. : Tov. nauch. izd. KMK, 2008. 855 s.

14. Chopik V.I. Redkie i ischezayushchie rasteniya i zhivotnye Ukrainy. Kiev : Naukova dumka, 1988. 256 s.

15. Tsvelev N.N. Rod Gorechavka - Gentiana L. // Flora Evropeiskoi chasti SSSR. L. : Nauka, 1978. T. 3. S. 57-74.

16. Efremova O.O., Pavlyuk G.M., Meleshko GG. itrodukshchya deyakikh vidiv z rodini Gentiana v umovakh L'vova // Naukovii vyunik NLTU Ukrashi : zbirnik naukovo-tekhshchnikh prats'. L'viv : NLTU Ukrashi, 2006. Vip. 16.4. S. 212-217.

17. Naumenko N.I. Flora i rastitel'nost' Yuzhnogo Zaural'ya. Kurgan : Izd-vo Kurgan. gos. un-ta, 2008. 512 s.

18. Gubanov I.A., Kiseleva K.V., Novikov V.S., Tikhomirov V.N. Illyustrirovannyi opredelitel' rastenii Srednei Rossii. M. : Tov. nauch. izd. KMK, In-t tekhnologicheskikh issledovanii, 2004. T. 3. 520 s.

19. Grossgeim A.A. Gentiana L. - Gorechavka // Flora Kavkaza. L. : Nauka, 1967. T. 7. S. 206-215.

20. Strel'nikova T.O. Flora Bashchelakskogo khrebta. Novosibirsk : Geo, 2010. 225 s.

21. Zuev V.V. Semeistvo Gentianaceae - Gorechavkovye // Flora Sibiri. Novosibirsk : Nauka, 1997. T. 11. S. 56-85.

22. Kamelin R.V. Florogeneticheskii analiz estestvennoi flory gornoi Srednei Azii. L. : Izd-vo Nauka, Leningr. otd., 1973. 356 s.

23. Sirotyuk E.A. Gorechavkovye Zapadnogo Kavkaza (osobennosti biologii i okhrana) : dis.. d-ra biol. nauk. Maikop, 2007. 353 s.

24. Kuminova A.V. Rastitel'nyi pokrov Altaya. Novosibirsk : SO AN SSSR, 1960. 450 s.

25. Ebel' A.L. Konspekt flory severo-zapadnoi chasti Altae-Sayanskoi provintsii. Kemerovo : Irbis, 2012. 568 s.

26. Beideman I.N. Metodika izucheniya fenologii rastenii i rastitel'nykh soobshchestv. Novosibirsk : Nauka, 1974. 156 s.

27. Borisova I.V. Ritmy sezonnogo razvitiya stepnykh rastenii i zonal'nykh tipov stepnoi rastitel'nosti Tsentral'nogo Kazakhstana // Trudy Botanicheskogo instituta im. V.L. Komarova. Ser. 3. Geobotanika. M. ; L. : Nauka, 1965. Vyp. 17: Biologiya i ekologiya rastenii tselinnykh raionov Kazakhstana. S. 64-99.

28. Golubev V.N. Ekologo-biologicheskie osobennosti travyanistykh rastenii i rastitel'nykh soobshchestv lesostepi. M. : Nauka, 1965. 288 s.

29. Barykina R.P., Veselova T.D., Devyatov A.G., Dzhalilova Kh.Kh., Il'ina G.M., Chubatova N.V. Spravochnik po botanicheskoi mikrotekhnike. Osnovy i metody. M. : Izd-vo MGU, 2004. 312 s.

30. Brewbaker James L. and Kwack Beyoung H. The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth // American Journal of Botany. 1963. Vol. 50, № 9. PP. 859-865.

31. Vainagii I.V. O metodike izucheniya semennoi produktivnosti rastenii // Botanicheskii zhurnal. 1974. T. 59, № 6. S. 826-831.

32. Metodicheskie ukazaniya po semenovedeniyu introdutsentov / pod red. akad. N.V. Tsinina. M. : Nauka, 1980. 64 s.

33. Artyushenko Z.T. Atlas po opisatel'noi morfologii vysshikh rastenii. Semya. L. : Nauka, 1990. 204 s.

34. Fedotova T.A. Semeistvo Gentianaceae // Sravnitel'naya anatomiya semyan. SPb. : Nauka, 2010. T. 7: Dvudol'nye. Lamiidae, Asteridae. S. 53-75.

35. Barthlott W. Epidermal and seed surface characters of plants: systematic applicability and some evolutionary aspects // Nordic Journal of Botany. 1981. Vol. 1. PP. 345-354.

36. Kravtsova T.I. Sravnitel'naya karpologiya semeistva Urticaceae Juss. M. : Tov. nauch. izd. KMK, 2009. 400 s.

37. Trulevich N.V. Ekologo-fitotsenoticheskie osnovy introduktsii rastenii. M. : Nauka, 1991. 216 s.

38. Karpisonova R.A. Travyanistye rasteniya shirokolistvennykh lesov SSSR: ekologo-floristicheskaya i introduktsionnaya kharakteristika. M. : Nauka, 1985. 205 s.

39. Levina R.E. Reproduktivnaya biologiya semennykh rastenii. M. : Nauka, 1981. 96 s.

40. Kruglova N.N. Kachestvennaya otsenka pyl'tsevykh zeren v zrelykh pyl'nikakh ezhi sbornoi Dactylis glomerata L. // Byulleten' botanicheskogo sada Saratovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2009. Vyp. 8, № 1. S. 234-240.

42. Buch T.G., Krys' Z.-O.P. K biologii prorastaniya semyan gorechavki zheltoi // Byulleten' Glavnogo botanicheskogo sada. 1975. Vyp. 96. S. 52-55.

43. Izrail'son V.F. Osobennosti stroeniya i prorastaniya semyan sibirskikh vidov roda Gentiana L. // Voprosy teorii i praktiki semenovedeniya pri introduktsii : tez. dokl. V Vsesoyuz. soveshch. Minsk, 1977. S. 151-152.

44. Kroker V., Barton L. Fiziologiya semyan. M. : Izd-vo inostr. lit., 1955. 400 s.

45. Nikolaeva M.G., Razumova M.V., Gladkova V.N. Spravochnik po prorashchivaniyu pokoyashchikhsya semyan. L. : Nauka, 1985. 348 s.

Биологические особенности представителей рода Gentiana (Gentianaceae) в условиях интродукции на юге Томской области

Аннотация

Biological features of the genus Gentiana (Gentianaceae) representatives when introduced in the south of Tomsk region

Abstract

События

EasyCookieInfo