ФГБОУ ВПО Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы, г. Уфа, Россия
Научные руководители: к. б.н., проф., ФГБОУ ВПО Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы, г. Уфа, Россия; Маслова Н. В, к. б.н., доцент, ФГБУН Институт биологии УНЦ РАН, г. Уфа, Россия
Изучение СЕМЕННОГО размножения редкого вида
Oxytropis hippolyti Boriss. (Fabaceae)
Сохранение биологического разнообразия – одна из важнейших задач в деле охраны природы, которой уделяют большое внимание во всем мире. Интродукция растений в ботанические сады на современном этапе решает важную задачу сохранения генофонда и биологического разнообразия различных природных флор. Коллекции редких видов в ботанических садах в случае необходимости могут стать базой для реинтродукции редких видов в природные местообитания или сходные эколого-фитоценотические местообитания.
Объектом нашего изучения является остролодочник Ипполита Oxytropis hippolyti Boriss. (сем. Fabaceae) – редкий эндемик Заволжья [4], включен в Красные книги Республики Башкортостан (РБ) (2011), категория 3 – редкий вид (на восточной границе ареала) [3], Российской Федерации (2008), категория 3а – редкий вид [4], МСОП (R) [3].
Цель исследования – определить качество семян Oxytropis hippolyti из природных популяций и установить возможность размножения вида при интродукции с помощью рассады.
Материал и методика
Материалом для исследований послужили 5 образцов семян, собранных в следующих популяциях в пределах РБ (Башкирское Предуралье) [3]: 1) Туймазинский р-н, в 3 км к СЗ от с. Ст. Кандры, 2001 (год сбора); 2) Давлекановский р-н, окр. озера Аслыкуль, 2007 (образец при интродукции в Ботаническом саду г. Уфы); 3) Буздякский р-н, окр. с. Канлы-Туркеево, 2007; 4) Кушнаренковский р-н, гора Гуровская, 2007 (нуждается в реинтродукции); 5) Бижбулякский р-н, гора Измаилка, 2008.
Лабораторную всхожесть определяли по общепринятой методике [10]. Семена проращивали в лабораторных условиях в чашках Петри на ложе из фильтровальной бумаги при комнатной температуре (23±2 оС) в темноте в 3- и 4-кратной повторности по 25 шт. семян (за исключением образцов с малым количеством семян) (табл. 1). Опыт по определению качества семян состоял из двух вариантов: 1) семена без предварительной обработки (без нарушения покрова семян); 2) скарифицированные семена (механическая скарификация с использованием наждачной бумаги) [6].
Работа выполнена в лаборатории геоботаники и охраны растительности Института биологии УНЦ РАН.
Результаты и их обсуждение
Для семян видов рода Oxytropis DC. характерно наличие покоя [9, 8 и др.], как и для многих видов сем. Fabaceae [7]. Покой семян бобовых относится к типу экзогенного, к группе физического [6], связанного с водонепроницаемостью кожуры [7].
Данные опыта по проращиванию семян представлены в таблице 1.
1 вариант опыта: семена без предварительной обработки. Семена начинают прорастать на 3-8-й день от начала опыта, прорастают по 1-2 шт. с интервалом в несколько дней (1-3 и более). Срок наблюдения – 100 дней. Наибольшую всхожесть имели семена 2 образца (окр. озера Аслыкуль) – 24,0 %, Семена 4 образца (окр. с. Канлы-Туркеево) не проросли (твердосемянность 90,5 %); лабораторная всхожесть для остальных образцов не более 10,0 %. Опыт продолжается, так как семена видов рода Oxytropis прорастают в течение длительного периода: до 200-300 дней. Для семян других видов сем. Fabaceae (обладающих твердосемянностью) после хранения так же характерен длительный период прорастания [9, 1].
Таблица 1
Лабораторная всхожесть семян Oxytropis hippolyti, собранных с растений в местах естественного обитания (Башкирское Предуралье)
Год сбора семян | Происхождение образца (количество семян, взятых для опыта, шт.) | Срок хранения семян, (в годах) | Доля семян, % | ||
проросших (лабораторная всхожесть) | загнивших | оставшихся «твердыми» | |||
1-й вариант опыта: семена без предварительной обработки | |||||
2001 | окр. с. Ст. Кандры (100) | 12 | 4,0 (100:0:0)* | 60,0 | 36,0 |
2007 | окр. озера Аслыкуль (100) | 6 | 24,0 (100:0:0) | 14,0 | 62,0 |
2007 | окр. с. Канлы-Туркеево(21) | 6 | 0 | 9,5 | 90,5 |
2007 | гора Гуровская (100) | 6 | 6,0 (100:0:0) | 42,0 | 52,0 |
2-й вариант опыта: скарифицированные семена | |||||
2001 | окр. с. Ст. Кандры (89) | 12 | 16,9 (100:0:0) | 83,1 | 0 |
2007 | окр. озера Аслыкуль (85) | 6 | 80,0(73,5:26,5:0) | 20,0 | 0 |
2007 | окр. с. Канлы-Туркеево (9) | 6 | 44,4 (100:0:0) | 55,6 | 0 |
2007 | гора Гуровская (38) | 6 | 81,6 (93,5:6,5:0) | 18,4 | 0 |
2008 | гора Измаилка (87) | 5 | 2,3 (100:0:0) | 97,7 | 0 |
Примечание. * – в круглых скобках соотношение проросших семян по типу прорастания: корнем, семядолями, гипокотилем (% от общего числа проросших семян).
2 вариант опыта: скарифицированные семена. Семена начинают прорастать на 2-4-й день от начала опыта, максимум (3-10 шт.) проросших семян отмечен на 4-9, 14-й день наблюдения (может быть 2 максимума, в некоторых повторностях он не отмечается), семена прорастают ежедневно или с интервалом в несколько дней по 1-2(3) шт. Прорастание ускоренное, сокращается период прорастания (1-17 дней). Срок наблюдения – 17 дней. Лабораторная всхожесть скарифицированных семян значительно увеличивается (до 44,4-81,6 %). Образцы различаются по качеству семян, что связано с разными причинами (степенью их зрелости, погодными условиями периода вегетации, сроком хранения, погрешностями скарификации и др.). Низкого качества были семена 1 (окр. с. Ст. Кандры) и 5 (гора Измаилка) образцов (годы сбора по погодным условиям в период созревания семян оказались менее благоприятными). Наиболее высокая всхожесть (80,0-81,6 %) отмечена у семян 2 (окр. озера Аслыкуль) и 4 (гора Гуровская) образцов (годы сбора по погодным условиям в период созревания семян оказались более благоприятными). Семена прорастают корнем, семядолями и гипокотилем, основная часть семян прорастает корнем (73,5-100 %). Три типа прорастания семян (в том числе и нескарифицированных семян) отмечаются и у других видов рода Oxytropis [2, 5 и др.].
Опыт по размножению Oxytropis hippolyti с помощью рассады в условиях интродукции. Опыт состоит из 3 этапов (табл. 2). Первый и второй этапы проходили в лабораторных условиях, третий – в питомнике.
На I этапе семена проращивали в чашках Петри. Дата начала опыта 15.05.2013 г. Лабораторная всхожесть семян составила 2,3-81,6 % (в зависимости от происхождения образца), доля загнивших семян – 18,4-97,7 %, твердых семян в опыте не наблюдалось.
На II этапе выращивали рассаду в стаканчиках (данные за период выращивания растений с 16.05.-23.08.2013): на 2-4-й день после прорастания проростки переносили в стаканчики (объемом 100 мл) в смесь садовой окультуренной почвы и песка (1:1). На разных стадиях развития наблюдается отмирание растений. Больше всего погибают растения на стадиях прорастания (во всем опыте 43,3 %, по образцам 25,0-100 %) и семядольных листьев (соответственно: 10 %, 7,4-22,6 %). Доля погибших проросших семян и проростков во всем опыте составила 60,8 %.
На III этапе провели пересадку рассады в открытый грунт: 74 растения, имеющих по 4-10 листьев, в возрасте 82-98 суток (имматурные и виргинильные растения), высаживали на делянки в питомник (участок с серой лесной почвой). Молодые растения притеняли, по мере необходимости поливали. Пересадку рассады проводили в III декаде августа (23.08.2013). По данным инвентаризации за сентябрь приживаемость растений 100 %. Наблюдения в первой половине октября показывают полную сохранность растений в опыте. Эти данные свидетельствует о хорошей сохранности растений после пересадки в грунт в первый год развития.
Таблица 2
Показатели опыта семенного размножения Oxytropis hippolyti в условиях интродукции
(Ботанический сад, г. Уфа; 2013 г.)
Показатели | Год сбора семян в природных популяциях (номер образца) | ||||||
2 | 2 | 2 | 2 | 2 | Итого | ||
I этап работы: проращивание семян в лабораторных условиях (данные за период наблюдения 15.05.13 – 01.06.13) | |||||||
Срок хранения семян, годы | 12 | 6 | 6 | 6 | 5 | ||
Количество семян, взятых для проращивания, шт. | 89 | 85 | 9 | 38 | 87 | 308 | |
Лабораторная всхожесть семян, % | 16,9 | 80,0 | 44,4 | 81,6 | 2,3 | 39,0 | |
Доля загнивших семян, % | 83,1 | 20,0 | 55,6 | 18,4 | 97,7 | 61,0 | |
II этап работы: выращивание рассады в лабораторных условиях (16.05.2013 – 23.08.2013) | |||||||
Количество проросших семян и проростков, посаженных в стаканчики, шт. | 15 | 68 | 4 | 31 | 2 | 120 | |
Количество (доля) погибших растений на разных стадиях развития, шт. (%) | прорастание | 10 (66,7) | 28 (41,2) | 1 (25,0) | 11 (35,5) | 2 (100) | 52 (43,3) |
семядоли | 0 | 5 (7,4) | 0 | 7 (22,6) | 0 | 12 (10,0) | |
1 лист | 1 (6,7) | 2 (2,9) | 0 | 1 (3,2) | 0 | 4 (3,3) | |
2 лист | 0 | 0 | 1 (25,0) | 0 | 0 | 1 (0,8) | |
3 лист | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
4 лист | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
5 лист | 0 | 2 (2,9) | 0 | 0 | 0 | 2 (1,7) | |
6 лист | 0 | 2 (2,9) | 0 | 0 | 0 | 2 (1,7) | |
Итого | 11 (73,3) | 39 (57,4) | 2 (50,0) | 19 (61,3) | 2 (100) | 73 (60,8) | |
Доля оставшихся растений, % | 26,7 | 42,6 | 50,0 | 38,7 | 0 | 39,2 | |
III этап работы: пересадка рассады в открытый грунт (22-23.08.2013), учет приживаемости и сохранности растений | |||||||
Количество растений, высаженных на делянки в питомник, шт. | 4 | 29 | 2 | 12 | 0 | 47 | |
Приживаемость рассады (по учету за 1 мес.), % | 100 | 100 | 100 | 100 | 0 | 100 | |
Сохранность растений за осенний период, % | 100 | 100 | 100 | 100 | 0 | 100 |
На каждом этапе прослеживаются потери семян и растений, это обусловлено тем, что начальные этапы онтогенеза растений являются самыми уязвимыми, а также при переходе с одного этапа на другой возникает стрессовый барьер. В природе потери растений на стадии проростков и ювенильных растений могут быть до 100%. Наибольшие потери наблюдаются на I и II этапах данной работы по размножению Oxytropis hippolyti. Как основную причину гибели растений следует указать слабую приживаемость проросших семян в стаканчиках (II этап работы) в силу допустимых погрешностей во время посадки (слишком глубоко или мелко посажены в грунт, недостаток или избыток влаги, света), что следует учитывать в дальнейшей работе.
Выводы
Семена Oxytropis hippolyti обладают твердосемянностью, сохраняют всхожесть при длительном хранении (до 12 лет). Скарификация значительно повышает всхожесть семян. При интродукции этот вид можно выращивать с помощью рассады. Все это даст возможность получить массовый посевной и посадочный материал для реинтродукционных работ.
Список использованных источников:
1. Борисова прорастания семян степных и пустынных растений // Ботан. журн. 1996. Т. 81, № 12. С. 9-22.
2. , Маслова размножение редкого уральского вида Oxytropis kungurensis Knjasev (Fabaceae) // Биоразнообразие: проблемы изучения и сохранения: Материалы Междунар. науч. конф. Тверь, 2012. С. 245-249.
3. Красная книга Республики Башкортостан. Т. 1. Растения и грибы. 2-е изд., доп. и перераб. Уфа: МедиаПринт, 20с.
4. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). М.: Т-во науч. изданий КМК, 20с.
5. Куватова семян южноуральского вида Oxytropis ambigua (Pall.) DC. // Интродукция редких растений. Материалы I-й междунар. конф. (посвящ. 300-летию Карла Линнея). М., 2007. С. 16.
6. , , Гладкова по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука, 19с.
7. Попцов твердосемянности. М.: Наука, 19с.
8. Пленник эволюция бобовых Юго-Восточного Алтая (на примере родовых комплексов Astragalus L. и Oxytropis DC.). Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 19с.
9. О твердосемянности дикорастущих бобовых: Автореф. дис.… канд. биол. наук. Владивосток, 19с.
10 Фирсова определения качества семян. М.: Сельхозгиз, 19с.
