Галикеева Гульназ Масгутовна¹, Маслова Наталья Владимировна²

1 – аспирант ФГБУН Институт биологии УНЦ РАН

2 – к.б.н., доцент, с.н.с. ФГБУН Институт биологии УНЦ РАН

Прорастание семян редкого уральского вида OxytropiskungurensisKnjasev (Fabaceae)

Актуальность исследования. Важность изучения биологии прорастания семян, долговечности или длительности жизни семян несомненна. Она необходима как в теоретическом отношении для общей характеристики вида, так и практическом – сохранении генофонда [6, 9].

В интродукционной работе с редкими видами растений большое внимание уделяется семенному размножению. Качество семян является хорошим критерием соответствия биологии растений новым условиям интродукции и учитывается при оценке результатов опыта интродукции редких и исчезающих видов в ботанических садах [5, 9].

Цель исследования:изучение лабораторной всхожести семян остролодочника кунгурского OxytropiskungurensisKnjasev.

Задачи исследования. В рамках общепринятой методики изучения всхожести семян [2, 6, 10] были поставлены следующие задачи:

1. определить лабораторную всхожесть семян в зависимости от происхождения (природная популяция и интродукционный питомник) и срока хранения;

2. определить лабораторную всхожесть семян без предварительной предпосевной обработки;

3. определить лабораторную всхожесть семян при скарификации.

Объект и методы исследования

Объект исследования – OxytropiskungurensisKnjasev (Fabaceae). Это редкий эндемичный вид Южного Урала и Среднего Предуралья, включен в «Красную книгу Республики Башкортостан» (РБ) (2011) [4], категория 2 – вид, сокращающийся в численности. Включен в Красную книгу МСОП (R) и Красный список Европы (R). В РБ встречается в 11 пунктах в Учалинском и Белорецком р-нах [4].

На территории республики охраняется в Южно-Уральском государственном природном заповеднике (1 локалитет), культивируется в питомнике редких и исчезающих видов флоры РБ геоботаники и охраны растительности Института биологии УНЦ РАН, который находится на территории Ботанического сада-института УНЦ РАН (г. Уфа) [5]. Oxytropiskungurensis изучается в условиях Ботанического сада с 1996 г. (интродуктор Н.В. Маслова, с 2011 г. интродуктор Г.М. Галикеева), в коллекции 5 образцов. Цветение наблюдается в мае – июне, семена созревают в июне – июле. Размножается семенами, самосев не образует [3, 5]. Одной из необходимых мер охраны этого вида является увеличение численности малых популяций. Создание маточных плантаций в ботаническом саду необходимо для получения семян с целью реинтродукции [4].

Методы исследования. Материалом для изучения послужили семена двух образцов: 1) семена, собранные в 2003 и 2004 гг. с растений в природной популяции на горе Бузхангай в Учалинском р-не РБ (коллекторы к.б.н. А.А. Мулдашев, к.б.н. А.Х. Галеева); 2) семена, собранные с растений в питомнике редких на территории Ботанического сада (г. Уфа) (коллекторы к.б.н. Н.В. Маслова, к.б.н. О.А. Елизарьева, Г.М. Галикеева); происхождение образца (оригинальные семена): РБ, Учалинский р-н, гора Бузхангай, год интродукции семенами – 2004 г. Выбор данных образцов семян для изучения их биологических особенностей связан с тем, что популяция Oxytropiskungurensis на горе Бузхангай находится в критическом состоянии: она пострадала в результате степного лесоразведения [4].

Семена Oxytropiskungurensis имеют почковидную форму, гладкую, матовую или слабо блестящую поверхность; окраска оливково-серая и темно-коричневая; длина 1,2-2,1 мм, ширина 1,1-2,0 мм.

Семена после сбора хранили в бумажных пакетах при комнатной температуре в лаборатории. Лабораторную всхожесть определяли по общепринятой методике [2, 6, 10]. Семена проращивали по 25 шт. в 4-кратной повторности в чашках Петри на ложе из фильтровальной бумаги при комнатной температуре в темноте. Каждый опыт имел 2 варианта: 1 вариант – семена без предварительной обработки(без нарушения покрова семян); 2 вариант: скарифицированные семена(для преодоления твердосемянности применили механическую скарификацию с использованием наждачной бумаги) [6].

Результаты исследования и их обсуждение

Для семян видов рода остролодочник OxytropisDC. характерно наличие покоя [2, 6, 10], как и для многих видов сем. Fabaceae [6, 7]. По классификации М.Г. Николаевой [6], покой семян бобовых относится к типу экзогенного, к группе физического, связанного с водонепроницаемостью кожуры [6, 7].

Всхожесть семян, собранных в природной популяции. Данные этого опыта по проращиванию семян представлены в таблице 1.

1 вариант опыта: семена без предварительной обработки (без нарушения покрова семян). Семена начинают прорастать на 4-16-й день (редко позднее, после 50 дней наблюдения) от начала опыта, прорастают по 1-2 шт. с интервалом в несколько дней (2-10 дней и более). Срок наблюдения 42-72 дня. Лабораторная всхожесть не более 34 %. Следует отметить, что семена Oxytropiskungurensis и других видов родаOxytropis, произрастающих на Южном Урале, прорастают в течение длительного периода: в других наших опытах после длительного периода лабораторного хранения до 200 дней. Для семян других видов сем. Fabaceae после хранения также характерен длительный период прорастания [2, 10]. Замедленное прорастание семян является биологической особенностью, способствующей продлению их жизни.

При хранении всхожесть семянOxytropiskungurensis уменьшается, т.к. усиливается твердосемянность. В условиях нашего опыта семена сохраняют всхожесть до 11 лет. По долговечности вид относятся к мезобиотикам (долговечность семян этой группы составляет от 5-6 до 10-11 лет).

2 вариант опыта: скарифицированные семена (неконтролируемая скарификация). Семена начинают прорастать на 2-3-й день от начала опыта, максимум проросших семян (3-20 шт.) отмечен на 4-6-й день наблюдения, семена прорастают ежедневно по 2-3 шт. Прорастание ускоренное, сокращается период прорастания. Скорость прорастания семян 2,3-5,2 (редко до 7) сут. (определяли по методу Х. Пипера) Срок наблюдения составил 10-13 дней. Наблюдается прорастание семян корнем, семядолями и гипокотилем, основная часть семян прорастает корнем (58,6-75,8 %). Четыре типа прорастания семян: 1) обычный (прорастание корнем), 2) гипокотильный, 3) семядольный, 4) семядольно-обычный (в том числе и нескарифицированных семян) отмечаются и у других видов сем. Fabaceae (например, астрагала Лемана AstragaluslehmannianusBge., люцерны желтойMedicagofalcataL.) [1, 8]. Лабораторная всхожесть скарифицированных семян увеличивается до 58-82%.

Таблица 1

Лабораторная всхожесть семян Oxytropiskungurensis, собранных с растений в природной популяции (РБ, Учалинский р-н,гора Бузхангай)

Всхожесть семян, собранных в интродукционной популяции в питомнике в Ботаническом саду. Данные этого опыта по проращиванию семян представлены в таблице 2.

1 вариант опыта: семена без предварительной обработки (без нарушения покрова семян). Дата начала опыта 07.05.2011г. Семена начинают прорастать на 4-10-й (20-й) день от начала опыта, прорастают по 1-2 шт. с интервалом в несколько дней (2-10 дней и более). Срок наблюдения 35 дней. Лабораторная всхожесть не более 21% [3].

2 вариант опыта: скарифицированные семена. Дата начала опыта 10.04.2011 г. Семена начинают прорастать на 2-й день от начала опыта, максимум проросших семян (3-9 шт.) отмечен на 4-й день наблюдения, семена прорастают ежедневно по 1-2 шт. Прорастание ускоренное, сокращается период прорастания. Срок наблюдения составил 12 дней. Наблюдается прорастание семян корнем, семядолями и гипокотилем, основная часть семян прорастает корнем (66,2-78,6%). Лабораторная всхожесть скарифицированных семян увеличивается до 56-65% [3].

Таблица 2

Лабораторная всхожесть семян Oxytropiskungurensis, собранных с растений, выращенных в условиях интродукционного питомника

(Ботанический сад, г. Уфа) (год проведения опыта – 2011)

В обоих вариантах двух опытов значительную долю составляют загнившие семена. Это может быть связано с недоразвитостью зародыша, пересыханием семян при хранении, грибными заболеваниями, повышением температуры при проращивании семян, инфицированием семян при скарификации, проведением неконтролируемой скарификации (которая вызывает сильное повреждение семян) и др.

Заключение

СеменаOxytropiskungurensis собранные в природных популяциях сохраняют всхожесть в течение длительного времени (до 11 лет). В условиях культуры у Oxytropiskungurensis образуются ежегодно жизнеспособные семена. При хранении наблюдается увеличение твердосемянности. Всхожесть семян можно повысить с помощью механической скарификации, при этом сокращается срок от начала опыта до начала прорастания первых семян, продолжительность общего периода прорастания.

Исследования поддержаны грантом Президиума РАН по Программе фундаментальных исследований «Живая природа: современное состояние и проблемы развития» в 2012-2014 гг.

Литература

1. Абачев К.Ю. Внутрипопуляционный полиморфизм семян астрагала Лемана // Фенетика и генетика природных популяций растений. Махачкала, 1978. С. 60-63.

2. Борисова И.В. Типы прорастания семян степных и пустынных растений // Ботан. журн. 1966. Т. 81, № 12. С. 9-22.

3. Галикеева Г.М., Маслова Н.В. Семенное размножение редкого уральского вида OxytropiskungurensisKnjasev (Fabaceae) // Биоразнообразие: проблемы изучения и сохранения. Междунар. науч. конф., посвящ. 95-летию кафедры ботаники Тверского гос. ун-та (Тверь, 21-24 ноября 2012 г.). Тверь, 2012. С. 245-249.

4. Красная книга Республики Башкортостан. Т. 1. Растения и грибы / под ред д-ра биол. наук., проф. Б.М. Миркина. 2-е изд., доп. и перераб. Уфа: МедиаПринт, 2011. 384 с.

5. Маслова Н.В., Каримова О.А., Абрамова Л.М. Коллекция редких видов семейства FabaceaeLindl. в Ботаническом саду // Биоразнообразие растений на Южном Урале в природе и при интродукции. Тр. Ботанического сада-института УНЦ РАН к 75-летию образования. Уфа: Гилем, 2009. С. 65-80.

6. Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука, 1985. 347 с.

7. Попцов А.В. Биология твердосемянности. М.: Наука, 1976. 157 с.

8. Снаговская М.С. О семенном размножении желтой люцерны (MedicagofalcataL.) //Науч. докл. высш. шк. Биол. науки. 1964. № 2. С. 111-115.

9. Соболевская К.А. Исчезающие растения Сибири в интродукции. Новосибирск: Наука, 1984. 222 с.

10. Стешенко А.П. О всхожести семян растений Полярного Урала // Ботан. журн. 1966. Т. 51, № 2. С. 221-232.