Палиноморфологические исследования редких видов рода Iris L. флоры Республики Башкортостан

На современном этапе общественного развития в условиях возрастающего потребления природных ресурсов проблема сохранения богатства и разнообразия растительного мира становится одной из наиболее острых и актуальных. Охрана исчезающих растений посредством культивирования с целью их изучения и сохранения является центральным направлением деятельности ботанических садов, которые во все большей степени становятся центрами по разведению редких видов [3]. Род Iris L. относится к семейству Касатиковых, или Ирисовых ( Iridaceae Juss.), во флоре России он включает 38 видов и 1 подвид [1]. Согласно Красным книгам СССР, РСФСР, республиканским, краевым и областным, 25 видов ирисов флоры России имеют статус объектов охраны [2]. Из них 19 видов встречается на заповедных территориях, но местонахождения многих редких видов часто рассеяны и незначительны по площади и, как бы хорошо ни велась охрана в заповедниках, проблема сохранения редких и исчезающих видов этим способом не решается. Поэтому для сохранения видов растений необходимо введение их в культуру и всестороннее изучение [2]. Особый интерес представляет изучение пыльцы растений, имеющей непосредственную связь с потенциальной возможностью их генеративного размножения.

В коллекционном фонде Ботанического сада-института УНЦ РАН произрастает более 20 видов ирисов, из них 2 вида – Iris pumila L. и Iris sanguinea Donn. – относятся к уязвимым (сокращающим ареал и подверженным опасности исчезновения в результате деятельности человека) и 3 вида – Iris halophila Pall., Iris pseudacorus L. и Iris sibirica L. – к редким (встречающимся в немногих

местах). 3 вида – I. pseudacorus , I. sibirica , I. pumila – являются представителями флоры Республики Башкортостан, включены в «Красную книгу РБ» [7] и в число редких растений Урала [4]. Морфологами и систематиками давно была отмечена консервативность морфологических признаков пыльцы в пределах некоторых семейств. Дополнительные знания по палиноморфологии позволяют разрешить трудности в вопросах систематического положения многих видов [6].

Цель исследований: изучение морфологии пыльцы редких видов рода Iris флоры Республики Башкортостан в условиях интродукции в Ботаническом саду .

Материал и методы. В качестве мате-риала для исследований использовали пыльцу растений, произрастающих на коллекционном участке ирисов Ботанического сада-института УНЦ РАН. Обработку пыльцы проводили по ацетолизной методике [10]: тычинки исследуемых видов помещали в центрифужные пробирки и заливали ледяной уксусной кислотой на 12 часов, затем их центрифугировали в течение 3-4 минут при скорости 1-1,5 тыс.об/мин. Центрифугат осторожно сливали в пробирки и перемешивали с ацетолизной смесью. Пробирку с содержимым помещали в кипящую водяную баню на 1-1,5 минуты, после этого проводили повторное центрифугирование при тех же условиях. Центрифугат отмывали дистиллированной водой методом двухкратного центрифугирования, сливали воду, а оставшийся в пробирке осадок (готовую для исследования пыльцу) заливали 2-3 каплями глицерина. Пробирки закрывали пробками. Иголочкой брали кусочек глицерин-желатины и осторожно погружали в осадок. Затем глицерин-желатину с прилипшим к ней материалом помещали на предметное стекло и при слабом нагревании накрывали покровным стеклом. Пыльцевые зерна изучали при помощи микроскопа БИМАМ-Р13 при 280-кратном увеличении (объектив х40, окуляр х7), текстуру и толщину экзины пыльцевых зерен – при 700-кратном увеличении (объектив х100, окуляр х7). Измерение размера пыльцы проводили по методике З.П. Паушевой [9]. По каждому виду исследовали 25-30 пыльцевых зерен. Расчет основных статистических характеристик выполняли по методике Г.Н. Зайцева [5]. В качестве меры изменчивости использовали коэффициент вариации, с помощью которого определяли степень варьирования изучаемых признаков по шкале уровней изменчивости, разработанной С.А. Мамаевым [8].

Результаты и их обсуждение. По результатам палиноморфологического анализа выявлено, что пыльцевые зерна I. pseudacorus одиночные, одно-бороздные, в очертании с полюса – округло-угловатые, с экватора – эллиптические. Длина полярной оси варьирует в диапазоне 43,1060,34 (в среднем 53,82±1,05) мкм, большого экваториального диаметра – 56,90-84,48 (в среднем 72,58±1,36) мкм, малого экваториального диаметра – 51,72-68,97 (в среднем 63,30±1,18) мкм. Борозда длинная, широкая, длиной от 33,48 до 48,25 (в среднем 42,49±0,87) мкм. Толщина экзины от 1,41 до 1,69 (в среднем 1,58±0,02) мкм. Скульптура экзины мелкосетчатая. По классификации групп размеров с учетом длины большой оси пыльцевые зерна крупные (табл. 1, рис.1).

Таблица 1. Сравнительно-палиноморфологическая характеристика видов рода Iris

Рис. 1. Микрофотографии пыльцевых зерен I. pseudacorus : а, б – общий вид; в – скульптура; г – экзина

Рис. 2. Микрофотографии пыльцевых зерен I. sibirica : а, б – общий вид; в – скульптура;г – экзина

В результате исследований установлено, что пыльцевые зерна I. sibirica одиночные, 1-бороздные, в очертании с полюса – округлоугловатые, с экватора – эллиптические. Длина полярной оси варьирует в диапазоне 37,93-50,02 (в среднем 44,89±0,74) мкм, большого экваториального диаметра – 58,62-81,03 (в среднем 68,63±1,56) мкм, малого экваториального диаметра – 50,06-68,97 (в среднем 60,26±1,33) мкм. Борозда длинная, широкая, длиной от 27,59 до 32,76 (в среднем 30,45±0,50) мкм. Толщина экзины от 1,64 до 1,69 (в среднем 1,68±0,01) мкм. Скульптура экзины сетчатая. По классификации групп размеров с учетом длины большой оси пыльцевые зерна крупные (см. табл. 1, рис. 2).

В результате исследований выявлено, что пыльцевые зерна I. pumila одиночные, однобороздные, в очертании с полюса – округлые, с экватора – эллиптические. Длина полярной оси варьирует в диапазоне 39,66-65,52 (в среднем 48,36±1,75) мкм, большого экваториального диаметра – 58,62-87,93 (в среднем 71,96±1,60) мкм, малого экваториального диаметра – 43,10-77,59 (в среднем 58,65±2,06) мкм. Борозда длинная, широкая, длиной от 29,31 до 36,21 (в среднем 32,62±0,53) мкм. Толщина экзины от 1,41 до 1,98 (в среднем 1,68±0,04) мкм. Скульптура экзины мелкоячеистая, переходящая в зернистость. По классификации групп размеров с учетом длины большой оси пыльцевые зерна крупные (см. таблицу, рис. 3).

Сравнительно-палиноморфологический анализ показал, что редкие виды рода Iris флоры Республики Башкортостан (I. pseudacorus , I. sibirica , I. pumila ) имеют некоторое сходство по морфометрическим признакам пыльцевых зерен (пыльцевые зерна одиночные, однобороздчатые, по очертанию с экватора эллиптические) и различия

(по очертанию с полюса, скульптуре экзины). Так, пыльцевые зерна I. pseudacorus и I. sibirica , относящихся к подроду Limniris , по очертанию с полюса округло-угловатые, имеют сетчатую структуру экзины. Пыльцевые зерна I. pumila , который относится к подроду Iris , по очертанию с полюса округлой формы и имеют мелкоячеистую структуру экзины, что является отличительной чертой между подродами исследуемого рода. При сравнении морфометрических признаков пыльцевых зерен ирисов было выявлено, что для объектов исследования характерны очень низкая, низкая или средняя степени варьирования признаков. Это свидетельствует о невысоком уровне полиморфизма пыльцы у исследованных видов, что может являться одной из причин их низких адаптационных возможностей и, как следствие, нахождение видов под угрозой исчезновения.

Рис. 3. Микрофотографии пыльцевых зерен I. pu-mila : а, б – общий вид; в – скульптура; г – экзина

Выводы:

• 1.    Для исследуемых видов ирисов характерны видоспецифичные особенности по морфометрическим параметрам пыльцевых зерен и своеобразию их скульптуры.

• 2.    Исследуемые виды отличаются очень низкой, низкой и средней степенью варьирования изученных признаков, что является свидетельством невысокого уровня полиморфизма их пыльцевых зерен.

• 3.    Полученные результаты исследований можно рекомендовать в качестве материала для обсуждения сложных таксономических ситуа-ций в исследуемом родовом комплексе.