Внутрипопуляционная изменчивость и репродуктивная способность калины обыкновенной Брянского лесного массива тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.05, кандидат биологических наук Исаева, Елена Николаевна

• Исаева, Елена Николаевна
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Исаева, Елена Николаевна

Общая характеристика работы.

1. Биология, экология и практическое значение калины обыкновенной.

2. Объекты, программа и методы исследования.

2.1. Краткая характеристика района исследования.

2.2. Характеристика объектов исследования.

2.3. Программа исследования.

2.4. Сравнительно - морфологические методы.

2.5. Метод определения жизнеспособности пыльцы.

2.6. Цитогенетические методы.

2.7. Йодатометрический метод количественного определения аскорбиновой кислоты.

2.8. Методы статистической обработки материала.

3. Изменчивость вегетативных органов и плодов.

3.1. Внутрикронная и межиндивидуальная изменчивость вегетативных органов и плодов.

3.2. Влияние индивидуальных особенностей калины на различия выборок внутри ценопопуляции.

3.3. Сравнительная характеристика ценопопуляций по вегетативным органам, соцветиям и плодам.

4. Содержание аскорбиновой кислоты в плодах.

5. Особенности митоза в клетках корней калины.

6. Особенности мейоза и жизнеспособности пыльцы калины. бЛ.Мейотическая активность калины обыкновенной.

6.2.Жизнеспособность и изменчивость пыльцы калины обыкновенной.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Внутрипопуляционная изменчивость и репродуктивная способность калины обыкновенной Брянского лесного массива»

Актуальность проблемы. В связи с возрастающим потреблением биологических ресурсов происходит неуклонная деградация лесных экосистем. Это требует новых взаимоотношений человека с экосистемами и ведения хозяйства без ущерба биологическому разнообразию. Сохранению и воспроизводству биологических ресурсов посвящена Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992), где была принята «Конвенция о биологическом разнообразии». В материалах Конвенции отмечается, что «.разнообразие важно для эволюции и сохранения систем жизнеобеспечения биосферы. Страны, которые присоединяются к Конвенции, должны определить компоненты биологического разнообразия». В РФ основные положения Конвенции отражены в Программе «Биологическое разнообразие лесов России» (1995), а также в Федеральной целевой программе «Леса России» (1997).

Успешной реализации Программы будет способствовать изучение растительных объектов, которые распространены, имеют большое практическое значение, но мало изучены. К таким объектам относятся представители семейства Калиновые (Жимолостные), в частности калина обыкновенная. Плоды калины являются источником целого ряда биологически активных веществ и микроэлементов. Кроме того, калина обыкновенная является ценным лекарственным . растением, а также используется в озеленении.

Цель исследования - изучить внутрипопуляционное разнообразие по морфологии листьев, митотическую активность клеток в меристемах корней, особенности мейоза в пыльниках, вариабельность и жизнеспособность пыльцевых зерен, витаминность плодов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Установить закономерности индивидуальной изменчивости размеров листьев калины.

2. Проанализировать митотическую активность клеток в меристемах корней.

3. Выявить особенности мейоза у калины, описать нарушения в делении клеток.

4. Оценить уровень изменчивости пыльцевых зёрен, определить жизнеспособность пыльцы при различных условиях проращивания.

5. Проанализировать содержание аскорбиновой кислоты в плодах калины.

Объекты и объем исследования. Все научные результаты основаны на анализе экспериментального материала, полученного с 1996 по 2002 г. в природных популяциях калины и в лабораториях. Проведены морфометрические описания 4620 листьев с 54 особей, изготовлено и проанализировано около 500 цитологических препаратов меристемы корней и пыльников, определена аскорбиновая кислота на 360 образцах, определены размеры 750 пыльцевых зерен у 25 особей.

Научная новизна. Впервые в природных популяциях калины проведен анализ внутрипопуляционного разнообразия морфометрических признаков и митотической активности клеток в меристеме корней; выделены морфологические формы, определена их практическая значимость; установлены особенности и нарушения мейоза, вариабельность и жизнеспособность пыльцы, содержание аскорбиновой кислоты в плодах и его снижение при хранении.

Практическая ценность. Проведенные исследования показали широкую внутривидовую изменчивость калины. Ценные формы рекомендуется использовать в селекционной работе и в зеленом строительстве. Плоды калины могут быть существенным источником аскорбиновой кислоты.

Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций основывается на 7-летних исследованиях автора в природных популяциях калины Брянского лесного массива, а также применением разнообразных -сравнительно-морфологических и цитологических - методов исследования, а также использованием современных компьютерных технологий статистической обработки исходного материала.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Внутривидовое разнообразие калины определяется изменчивостью морфологии листьев, соцветий и плодов.

2. Ростовые процессы морфометрических признаков взаимосвязаны.

3. Митотическая активность зависит от времени суток, самая высокая активность наблюдается в первых двух декадах июля.

4. Мейоз у калины характеризуется рядом особенностей.

5. Калина - витаминный вид, плоды которого характеризуются высоким содержанием аскорбиновой кислоты.

Апробация работы. Публикации. Материалы исследований докладывались на научно-практических конференциях Брянской государственной инженерно-технологической академии (Брянск, 1997, 1999, 2000). Исследования выполнены при содействии сотрудников Брянской государственной инженерно-технологической академии, Брянского государственного университета, заповедника «Брянский лес». По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей, в том числе 2 — в Лесном журнале (Изв. высш. учеб. заведений).

Личный вклад автора. Исследования выполнены при личном участии автора на всех этапах исследований: сборе и анализе материалов, обосновании выводов, подготовке текста диссертации, а также научных публикаций и докладов, в том числе и в соавторстве.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 129 страницах текста в компьютерном наборе, включает 6 глав, выводы, список литературы из 202 наименований, в т.ч. 8 иностранных авторов, 43 таблицы, 24 рисунка, 57 с. приложений.

Заключение диссертации по теме «Ботаника», Исаева, Елена Николаевна

Выводы и рекомендации

1. Калина обыкновенная — широко распространенное растение Брянского лесного массива, имеющее большое хозяйственное значение. Она характеризуется значительной внутривидовой изменчивостью.

2. Длина черешка, длина осевой и радиальной жилок листа калины - это элементарные признаки с умеренной вариабельностью. Масса плодов -сложный признак, с более высокой вариабельностью. Индивидуальные особенности растений оказывают достоверное влияние на длину черешка, длину осевой и радиальных жилок.

3. Между относительной и абсолютной длиной осевой жилки, длиной радиальной и осевой жилок, массой плодов и длиной осевой жилки существует положительная корреляция. Однако совместная изменчивость массы плодов и параметров листа носит неоднозначный характер, что необходимо учитывать при отборе по косвенным признакам.

4. Популяции (ценопопуляции) калины различаются по массе плодов и размерам листьев. Внутри популяций (ценопопуляций) существуют мелкоплодные и крупноплодные формы калины, а также внутрипопуляционные группировки, различающиеся по размерам листьев.

5. Митотическая активность корневых меристем зависит от времени суток, она повышена в 00.00 и 12.00 и снижена в остальное время. Самая высокая митотическая активность наблюдалась в течение первых двух декад июля, а самая низкая — с начала и до 20 июня, а также с середины августа. Химическое загрязнение среды оказывает негативное влияние на митотическую активность клеток, особенно в период наиболее активного роста корней.

6. Мейотическая активность микроспороцитов зависит от температурного режима в период деления. Отрицательные температуры смещают пик активности деления на несколько дней. При мейозе в пыльниках калины наблюдаются различные нарушения: отдельные неспаренные хромосомы в профазе I, забегание хромосом и отставание в метафазе I, мосты, фрагменты, выбросы за пределы ахроматинового веретена в анафазе I.

7. К особенностям микроспорогенеза у калины относятся: цитомиксис, асинхронность, симультанный тип образования тетрад и тетраэдрический тип их расположения. Жизнеспособность пыльцы калины зависит от температуры и концентрации раствора: наиболее оптимальные условия

•создаются при температуре +26 °С и концентрации сахарозы 15.20%. Размеры пыльцевых зерен характеризуются низким уровнем вариабельности: общий коэффициент вариации составляет 6,7 %.

8. Калина - это витаминный вид с содержанием аскорбиновой кислоты в плодах - до 30 мг% и более. Существует положительная корреляция между содержанием аскорбиновой кислоты, массой плодов и размерами листьев. Максимальное содержание аскорбиновой кислоты наблюдается в плодах с сентября до конца октября.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Исаева, Елена Николаевна, 2003 год

1. Агроклиматический справочник по Брянской области. Д.: Гидрометеоиздат, 1960. - 111 с.

2. Агроклиматические ресурсы Брянской области. — JL: Гидрометеоиздат, 1972. -91 с.

3. Алексеев, Б.Д. Растительные ресурсы Дагестана. Махачкала, 1977 -С. 100.

4. Алексеев, В.А. О пропускании солнечной радиации пологом древостоев // Световой режим, фотосинтез и продуктивность ельников. -Тарту, 1971.-С. 1-5.

5. Алисов, Б.П. Климат СССР. -М.: Изд-во МГУ, 1956. -127 с.

6. Алехин, В.В. География растений . М. : Госиздат «Сов. наука», 1951 — 230 с.

7. Алехин, В.В. Краткий объяснительный текст к карте растительности Европейской части СССР. Л.: Изд-во АН СССР, 1930. - С. 37 - 45.

8. Алехин, В.В.; Кудряшов, Л.В.; Говорухин, B.C. География растений с основами ботаники. М.: Учпедгиз, 1957 - 520 с.

9. Андриенко, М.В.; Ануфриева, В.Г Зеленое черенкование калины и кизила // Садоводство и виноградарство. — 1993. № 4. - С. 18 - 20.

10. Антыков, А.Я. Почвы Брянской области. Брянск: Брян. рабочий, 1958.- 157 с.

11. Артюшенко, З.Т. Развитие цветка и плода жимолостных. // Тр. Бот. инта АН СССР, 1951.-Сер. 7.-Вып. 2.-С. 131-169.

12. Атлас почв СССР. М.: Колос, 1974. - С. 127 - 132.

13. Атлас Брянской области. М.: ГУГК, 1976. - 33 с.

14. Афонин, A.A. Анализ внутрипопуляционной изменчивости ивы пепельной, обусловленной влиянием генетико-экологических факторов: Дис. канд. с.-х. наук —Брянск, 1996. 242 с.15