Особенности локализации и накопления масла в гипантии созревающих плодов облепихи крушиновидной (Hippophae rhamnoides L.)

Введение. Многочисленные исследования масличных растений разного систематического положения показывают преимущества и уникальность природных масел сочных плодов, которые запасают их внесеменные ткани [1; 2; 3; 4].

Физиологическая роль масел плодовой мякоти не установлена, однако интерес к изучению маслообразования в околоплодниках сочных плодов постоянно возрастает благодаря высокой физиологической активности таких масел, необычному жирно-кислотному составу и присутствию многочисленных биологически активных веществ, синтез которых проходит на фоне высокой степени влажности гипантия[1; 5; 6].

Материалы и методы. Плоды облепихи сорта Дар Катуни собирали с периодичностью в три дня (с 29 по 90-й день после опыления (ДПО) – зеленые, начало и полное побурение (с 53 по 80-й ДПО) и ботанически зрелые (90 ДПО). При отборе проб срезали по 10 плодов из средней зоны трех рядом расположенных ветвей одного и того же куста облепихи и сразу делали срезы с помощью микротома – криостат марки НК-25 толщиной 20 микрон при температуре -10 °С, помещали на предметное стекло, высушивали при комнатной температуре и окрашивали 7 %-ным раствором судана черного «Б», приготовленного на этиленгликоле [7]. Препараты просматривали и делали съёмку с помощью микроскопа МБИ 15-2.

Размер клеток определяли с использованием прибора для морфологических измерений МОР – Videoplan (Reichert, Австрия).

Определение уровня масличности в плодах проводили с периодичностью в 6– 8 дней на разных стадиях зрелости (зеленые, начало побурения, бурые, ботанически и технически зрелые) с 29 по 107-й день после опыления. Подготовку растительного материала, составление средних проб проводили стандартным методом. Содержание липидов в гипантии определяли в аппарате Сокслета.

Данные обработаны статистически. Повторность морфометрических данных 10- и 15-кратная. Достоверность различий между средними арифметическими признаков (х) определяли по критерию Стьюдента с вероятностью Р > 95 %.

Цель работы: изучение формирования анатомической структуры гипантия облепихи и локализации масляных включений в клетках этой части плода.

Результаты и обсуждение. Из полученных результатов (рис. 1) можно видеть, что уже к 29 ДПО все структурные элементы гипантия полностью сформированы и включают в себя кутикулу, однорядный наружный и внутренний эпидермис и плодовую мякоть, дифференцированную на три подзоны: гиподерму, подзону тонкостенных, округлых клеток (мезокарпий) и эндодерму.

Гиподерма гипантия представлена четырьмя рядами удлиненных клеток, с утолщенными стенками, величина (диаметр) которых достигала 7,2 мкм (таблица). Вторая подзона – мезокарпий, занимающая большую часть плодовой мякоти, образована крупными, тонкостенными паренхимными клетками округлой формы, размеры которых увеличиваются в радиальном направлении в ходе роста плода до 109,8 и 136 мкм к 80 и 90 ДПО соответственно. Эндодерма гипантия, являющаяся самым внутренним слоем, представлена одним-двумя рядами клеток изодиаметрической формы до 5,2 мкм в диаметре с утолщенными стенками. К эндодерме гипантия плотно прилегает пе- рикарпий, состоящий их трех-четырех плотно расположенных рядов слабо дифференцированных клеток. Эндодерму и перикарпий разделяет хорошо сформированный однослойный эпидермис. Такой же однослойный эпидермис отделяет перикарпий от семени (рис. 1). Изнутри к внутреннему эпидермису перикарпия прилегает эпидермис семени (на рисунке они совпадают), под которым виден наружный слой кожуры семени.

Рисунок 1 – Анатомическое строение плода облепихи:

1 – кутикула и наружный эпидермис;

2 – гиподерма; 3 – мезокарпий; 4 – эндодерма (эндокарпий);

5 – эпидермис перикарпия и семени (совпадают) ;

6 – перикарпий; 7 – ткани семени; СП – сосудистый пучок

Определение числа и размеров клеток гипантия созревающих плодов облепихи позволило установить, что его рост происходит в результате как клеточных делений, так и увеличения их объёма (таблица). Можно видеть, что интенсивное деление клеток происходит до 29 ДПО. В период с 29 по 53 и 53–80 ДПО количество клеток в радиальном направлении возрастает незначительно (в среднем на 1,2 клетки), после чего рост клеточной массы практически прекращается. При этом биомасса гипантия увеличивается в основном за счет клеток мезокарпия, размер которых с 29 по 90 ДПО возрастает более чем в 6 раз.

С наступлением фазы побурения плодов и до достижения ботанической зрелости (80–90 ДПО) деление клеток гипантия практически прекращается, однако рост биомассы плодовой мякоти продолжается за счёт дальнейшего растяжения клеточных оболочек и внутриклеточного запасания масла, сопровождается разрыхлением паренхимы гипантия с образованием крупных межклетников.

Таблица

Динамика изменения числа и размеров клеток гипантия облепихи в процессе созревания плодов

Дни после опыления	Число клеток по радиусу гипантия, шт.	Средний размер (длина, диаметр) клеток, мкм
		гиподерма	мезокарпий	эндодерма
29	9,3 ± 0,3	7,2 ± 1,9	20,6 ± 1,8	5,2 ± 0,3
53	10,5 ± 0,9	8,1 ± 1,1	74,1 ± 1,4	-
80	11,8 ± 1,6	9,3 ± 1,6	109,8 ± 4,9	-
90	12,0 ± 2,1	11,8 ± 2,5	136,4 ± 3,6	-

Результаты определения внутриклеточной локализации масла в гипантии представлены на рисунке 2. Можно видеть, что уже к 53 дню после опыления количество липидных включений, локализованных вдоль клеточных оболочек, достаточно велико (рис. 2а). Особенно значительный рост их числа наблюдается к началу ботанической зрелости (80 ДПО). К этому времени липидные включения занимают всё внутриклеточное пространство (рис. 2б), после чего происходит дальнейшее увеличение маслично-сти клеток гипантия, но с меньшей скоростью, до наступления технической зрелости – 107 ДПО. В это время гипантий облепихи не удаётся дифференцировать на отдельные зоны, и вся плодовая мякоть представляет собой однородную массу, содержащую большое количество масла с признаками мацерации и лизиса, приводящими к облитерации клеточных стенок (рис. 2в).

Сравнивая результаты настоящей ра- боты по строению гипантия с другими сочными и сухими околоплодниками, можно видеть, что независимо от консистенции стенки плода (сухая или сочная) общая схема гистологической зональности принципиально одинакова и представлена трёмя слоями: гиподерма (экзокарпий), мезодерма (мезокарпий) и эндодерма (эндокарпий), с той лишь разницей, что по мере созревания плода все три слоя могут изменяться до различных структур [7; 9].

а

в

Рисунок 2 – Накопление масла в клетках гипантия плода облепихи: а – через 53, в – через 80 дней после опыления, увеличение ×1350 и ×500 соответственно

Выводы. 1. По анатомическому строению гипантий плода облепихи сходен с таковыми у других плодов с сочными и сухими плодовыми оболочками.

• 2.    Формирование тканей плодовой мякоти облепихи практически заканчивает-

• ся на ранних этапах онтогенеза плода (29-й ДПО). К этому дню структурные элементы гипантия полностью сформированы и включают в себя кутикулу, однорядный наружный и внутренний эпидермис, а также плодовую мякоть, дифференцированную на три подзоны: гиподерму, подзону тонкостенных, округлых клеток (мезокарпий) и эндодему.

• 3.    Рост клеточной массы происходит в основном за счет клеток мезокарпия и, в меньшей степени, гиподермы.

• 4.    Основная липидозапасающая функция принадлежит мезокарпию и, в меньшей степени, эндодерме.

• 5.    Максимальное маслообразование приходится на период с начала побурения плодов до ботанической зрелости, после чего синтез масла снижается до достижения плодами стадии технической зрелости.