В связи с усложняющейся экологической обстановкой в мире, озеленению городов придаётся всё большее значение. Однако из-за обилия автотранспорта и воздействия других антропогенных факторов, экологическая среда городов является достаточно агрессивной для растений. Это обуславливает необходимость введения в состав городских насаждений наиболее устойчивых видов не только к климатическим факторам, но и к нагрузкам антропогенного происхождения, что требует глубокого научного. Ассортимент травянистых многолетних цветочных растений в мире поражает разнообразием своих форм, окрасок и способностью приспосабливаться к самым неблагоприятным климатическим условиям. Поэтому, именно травянистые многолетники в настоящее время составляют основу ассортимента для использования в ландшафтном дизайне. Благодаря разнообразным свойствам (продолжительное, обильное цветение, привлекательная форма и различная высота куста, орнамент и пестрота листьев, приятный аромат) они идут на создание клумб, миксбордеров, одиночных посадок, альпинариев. Современный ассортимент введённых в культуру декоративных злаков насчитывает многие сотни видов и сортов, но особое место среди них занимает Miscanthus Anderss. В процессе индивидуального развития растения формирование органической массы осуществляется посредством биосинтеза, уровень и специфичность которого определяются генотипом и условиями среды. Косвенное выражение уровней и специфики биосинтеза проявляется в количественных параметрах морфолого-анатомической структуры семени, корневой системы, узла кущения, стебля, листьев, соцветия, а в конечном итоге – различной продуктивности и адаптации к неблагоприятным условиям среды. В связи с этим столь важна в селекции разработка методов оценки исходного материала, которые объективно отражали бы потенциальные и реальные возможности исследуемых генотипов в отношении основных хозяйственно-ценных признаков [1].
Цель исследования: изучение анатомического строения стебля некоторых сортов рода Miscanthus Anderss., произрастающих в Учебном ботаническом саду КубГУ.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования являлись растения рода Miscanthus Anderss., 1855, произрастающие в коллекции Учебного ботанического сада КубГУ. Для приготовления анатомических срезов использовали свежий материал. Материал собирали в период цветения и плодоношения с растений одного возраста и одной фазы онтогенеза, так как органы растений подвержены метамерной изменчивости. В ботанической микротехнике различают временные, полупостоянные и постоянные микропрепараты. В нашей работе использовали временные микропрепараты. Они представляют собой срез из свежего материала, помещенный на предметное стекло и каплю воды или глицерина и накрытый сверху покровным стеклом [2].
При изготовлении микропрепаратов для анатомических исследований использовались поперечные и продольные срезы. Для измерения толщины паренхимы, кутикулы, эпидермы, склеренхимы, готовились поперечные срезы. Срезы делались лезвием бритвы вручную по общепринятой методике [3]. Все параметры измеряли при помощи окулярной линейки под бинокуляром марки Биолам Р-15. Цена одного малого деления окулярной линейки у бинокуляра Биолам Р-15 составляет 2,80 мкм. Для измерения толщины среза использовали окулярный микрометр. Проведено более 100 измерений.
Результаты исследования и их обсуждение
Учебный ботанический сад КубГУ ведет работу по интродукции изучению морфо-биологических особенностей видов и сортов рода Miscanthus Anderss. c 2005 года [4]. В результате проведенных исследований было выявлено, что род Miscanthus Anderss. в Учебном ботаническом саду КубГУ представлен 2 видами и 18 сортами (табл. 1).
Таблица 1
Таксономический состав рода Miscanthus Anderss. в коллекции Учебного ботанического сада КубГУ
|
Вид |
Сорт |
|
1. Miscanthus sinensis Anderss. – мискантус китайский, или китайский камыш |
1. ‘Sarabande’ 2. ‘Strictus’ 3. ‘Rotsilber’ 4. ‘Pinktchen’ 5. ‘Variegatus’ 6. ‘Zebrinus’ 7. ‘Morning Light’ 8. ‘Malepartus’ 9. ‘Africa’ 10. ‘Cabaret’ 11. ‘Cosmopolitan’ 12. ‘Ferner Osten’ 13. ‘Flamingo’ 14. ‘Gold Bar’ 15. ‘Gracillemus’ 16. ‘Grosse Fontane’ 17. ‘Kleine Fontane’ 18. ‘Little Zebra’ |
|
2. Miscanthus sacchariflorus (Maxim.)Hack. – мискантус сахароцветный |
Образование тканей (гистогенез) и формирование из них анатомических структур органов растений модифицируются действием экзогенных факторов: почвенно-климатическими условиями, влиянием агротехнических приемов. Действие экзогенных факторов сводится, главным образом, к изменению активности факторов эндогенного регулирования. Параметры анатомического строения стебля зависят от условий произрастания растений, плотности стеблестоя, разного уровня азотного питания, дефицита влаги в почве и воздухе. На число проводящих пучков большое влияние оказывают влажность почвы, воздуха и освещенность. Число проводящих пучков является также отчетливым сортовым признаком [1].
Для проведения количественно-анатомического анализа стеблей нами были выбраны 3 сорта ‘Zebrinus’, ‘Kleine Fontane’, ‘Variegatus’ (табл. 2).
Таблица 2
Количественно-анатомический анализ стеблей сортов ‘Zebrinus’, ‘Kleine Fontane’, ‘Variegatus’, в микрометрах
|
Сорта |
Эпидерма |
Склеренхима |
Хлоренхима |
Закрытый коллатеральный пучок |
Основная паренхима |
|
‘Variegatus’ |
2,4 |
5,4 |
6,9 |
4,2 |
Однородная |
|
‘Zebrinus’ |
1,9 |
3,2 |
4,2 |
6,2 |
Неоднородная |
|
‘Kleine Fontane’ |
2,1 |
2,8 |
3,4 |
5,4 |
Неоднородная |
У сорта ‘Variegatus’ на поверхности стебля располагается эпидермис, покрытый кутикулой. В субэпидермальном слое находятся остатки первичной коры в виде тяжей хлоренхимы и склеренхимы перициклического происхождения. Тяжи хлоренхимы крупные, хорошо развиты, 6,9 мкм в диаметре. Склеренхима волнообразно огибает проводящие пучки и рядом расположены тяжи хлоренхимы. Она располагается в 3–5 рядов клеток. Под склеренхимой располагаются элементы центрального цилиндра – проводящие пучки, погруженные в паренхиму. Клетки паренхимы в основном по размеру однородные, крупные межклетники отсутствуют. Сравнительно не большие клетки паренхимы находятся вокруг проводящих пучков и в непосредственной близости к слою склеренхимы. Это, во-первых, обеспечивает большую прочность стебля и, во-вторых, способствует радиальному транспорту веществ.
У сорта ‘Zebrinus’ тяжи хлоренхимы в субэпидермальном слое значительно меньше, 4,2 мкм в диаметре. Склеренхима огибает проводящие пучки и тяжи хлоренхимы, которая располагается в 2 – 3 рядов клеток. Так же под склеренхимой находятся проводящие пучки, погруженные в паренхиму. Клетки паренхимы по размеру не однородны, чем дальше от слоя склеренхимы клетки паренхимы увеличиваются. Вокруг проводящих пучков и в близости к слою склеренхимы клетки паренхимы по размеру уменьшаются.
У сорта ‘Kleine Fontane’, под эпидермисом располагаются слои представленные тяжами хлоренхимы и склеренхимы. Тяжи хлоренхимы мелкие, плохо развиты 3,4 мкм в диаметре. Склеренхима располагается 1–2 рядов клеток. Под слоем склеренхимы располагаются так же проводящие пучки, погруженные в паренхиму. Клетки основной паренхимы по размеру неоднородные, с крупными межклетниками. Самые мелкие клетки паренхимы находятся в непосредственной близости к слою склеренхимы.
Пучки имеют характерное для злаков строение. Тип пучков закрытый коллатеральный. Количество проводящих пучков у сорта ‘Zebrinus’ составляет 92 – 94 шт., из них 28 – 31 расположены в механической ткани. У сорта ‘Kleine Fontane’ количество проводящих пучков – 88 – 93, погружены в склеренхиму 17 – 20 шт. У сорта ‘Variegatus’ 74 – 78 и 12 – 14 соответственно. У сорта ‘Kleine Fontane’диаметр закрытых коллатеральных пучков меньше в 1,2 раза, по сравнению с размером сорта ‘Zebrinus’ и в 1,3 раза больше, чем у сорта ‘Variegatus’. Наиболее развиты пучки у сорта ‘Zebrinus’ – диаметр в 1,5 раз больше, чем у сорта ‘Variegatus’ и в 1,15 раз больше, чем у сорта ‘Kleine Fontane’.
Анализируя соотношение тканей, можно отметить снижение содержания склеренхимы и, соответственно, увеличение содержания проводящей системы у сорта ‘Zebrinus’. Причем возрастание доли проводящей системы произошло, в основном, за счет увеличения содержания проводящих пучков как первичной коры, так и паренхимы. Анатомическое строение стебля сорта ‘Kleine Fontane’ показывает его наименьшую приспособленность к засушливым условиям среди исследуемых сортов.