Бейсенова С.Р.

*Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, Казахстан

Сравнительная характеристика репродукции двух видов рода Gagea (Liliaceae)

Род Gagea Salisb. является одним из самых разнообразных родов семейства Liliaceae. На текущий момент известно более 320 видов рода Gagea, распространенных на средиземноморском побережье Африки и в Евразии вне зон вечной мерзлоты и влажных тропиков с дизъюнкцией в Тибете и пустынях Китая [1]. На территории Казахстана согласно данным литературы распространено около 39 видов, 12 из которых являются эндемиками [2].

Вегетативное размножение луковичками рода Gagea очень разнообразно, закономерно изменяется в онтогенезе; совокупная особенность признаков вегетативных органов имеет надежное видоспецифическое значение [1]. Количественные исследования, которые были проведены с G. lutea и G. spathacea выявили, что формирование луковичек у G. lutea показывает репродуктивное переключение: нецветущие растения образуют луковички, в то время как в цветущих растениях луковички не формируются. В отличие от этого вида у G. spathacea луковички развиваются на всех стадиях онтогенеза [3]. С целью выявления соотношения между генеративным (цветы) и вегетативным (луковички) размножением, а также определением порога развития соответствующих репродуктивных структур, были проведены аналогичные исследования с двумя другими видами рода Gagea: G. fedtschenkoan и G. kuraminica.

Материалы и методы. Объектами исследований служили живые растения G. fedtschenkoana и G. kuraminica, которые были собраны в середине апреля 2012-2013г.г. в регионах Акмолинской и Алматинской областей. Почва с растений была тщательно удалена и растения после проведения всех измерений зафиксированы как гербарные образцы.

Все органы растений (цветы, прикорневые листья, луковица и луковичка) были подсчитаны и измерены после их сбора. С помощью калипера (TCM 227579, точность ± 0,02 мм) были измерены следующие показатели: максимальный диаметр родительской луковицы и луковички, длина и ширина прикорневого листа. Длину листьев измеряли с точки формирования, т.е от луковицы до кончика листа, а также максимальную ширину листа. В общей сложности, были исследованы 245 растений G. fedtschenkoana и 263 растения G. kuraminica. Стандартное отклонение дается для всех измерений.

Было подсчитано количественное соотношение растений, образующих цветы и дочернюю луковичку диаметром луковиц от 0.25 мм. Чтобы определить порог диаметра родительской луковицы, необходимый для развития луковички или цветов было использовано уравнение: y = 1/[1+e ^-(x-xo)/b], которое описывает сигмовидную функцию хо как порог [3].

Результаты и обсуждение. Морфологический анализ показал, что G. fedtschenkoana и G. kuraminica имеет схожее развитие в онтогенезе. Нецветущие молодые растения формируют луковичку, а зрелые цветущие растения луковичку не образуют; при этом количество цветков колеблется от 1 до 7 (среднее количество цветков для G. fedtschenkoana - 2.20±1.20, n=181 растений; для G. kuraminica - 1.69±0.93, n=93 растений ). У нецветущих растений всегда развивается только одна луковичка. Средний и максимальный диаметр луковички для G. fedtschenkoana и G. kuraminica показан на таблице 1.

Таблица 1.Средний и максимальный диаметр луковички для

G. fedtschenkoana и G. kuraminica

	Средний диаметр луковички, мм	Максимальный диаметр луковички, мм	Количество растений с луковичками
G. fedtschenkoana	1.34±0.50	2.90	53
G. kuraminica	1.83±0.69	3.08	100

Диаметр родительских луковиц у G. fedtschenkoana варьируется от 0.44 до 9.27 мм для 245 исследованных растений, средний диаметр равен - 4.10±1.40, у G. kuraminica от 1.44 до 11.80 мм для 263 исследованных растений, средний диаметр равен - 5.10 ±2.06 мм.

Результаты исследований показали, что и для G. fedtschenkoana и для G. kuraminica минимальный диаметр родительской луковицы, как орган необходимого для хранения питательных веществ, чтобы инициировать формирование дочерней луковички значительно ниже, чем для формирования цветов. Пороговый диаметр родительской луковицы для формирования луковичек составил 2.59±0.08 мм для G. fedtschenkoana, а для G. kuraminica - 4,51±0,12 мм. У цветущих растений пороговый диаметр родительской луковицы для формирования цветка составил для G. fedtschenkoana - 4.71±0.08 мм, для G. kuraminica 7,13 ± 0,14 мм. Есть исключение у G. fedtschenkoana: три цветущие растения формируют луковички, пороговый диаметр родительской луковицы составил у них – 3.44±0.55 мм (таблица 2).

Таблица 2. Количество растений с соответствующими репродуктивными структурами (цветы или луковичка) и средний диаметр родительских луковиц

G. fedtschenkoana и G. kuraminica.

G. fedtschenkoana				G. kuraminica
Plants with		Plant Number	Parent bulb diam. (mm)	Plants with		Plant Number	Parent bulb diam. (mm)
Bulbils	Flowers			Bulbils	Flowers
-	-	14	1.87±0.17	-	-	70	3.27±0.19
+	-	50	2.59±0.08	+	-	100	4.51±0.12
-	+	178	4.71±0.08	-	+	93	7.13±0.14
+	+	3	3.44±0.55

Таким образом, нами показана зависимость формирования репродуктивных структур ( луковичка или цветы) от диаметра луковицы. G. fedtschenkoana и G. kuraminica формируют только одну луковичку, но они перестают развиваться, если растение имеет достаточный ресурс, чтобы развить цветы. Такое ресурсо-зависимое изменение между формированием луковички и соцветия было выявлено у G. angelae и G. lutea, и это явление был названо как «репродуктивное переключение» [4].

Нашей следующей задачей является анализ влияния репродукции растений на генетическое разнообразие этих двух видов методом AFLP-генотипирования.

Литература:

1. Левичев И. Г. Структурные особенности побегов Lloydia, Gagea, Kharkevichia (Liliaceae) как эволюционная изменчивость модулей мезомной природы у однодольных // Ботанический журнал. 2013. №4. С.409-453.

2. Байтенов М. С. Флора Казахстана. Том. 2. Родовой комплекс флоры. – Алматы, 2001. – 280 с.

3. Schnittler M., Pfeiffer T., Harter D.E.V., Hamann A. Bulbils contra seeds: Reproductive investment in two species of Gagea (Liliaceae) // Plant. Syst. Evol. 2009. Vol. 279. P.29–40.

4. Schnittler M., Peterson A., Peterson J., Beisenova S., Bersimbaev R.I., Pfeiffer T. Minor differences with big consequences: reproductive patterns in the genus Gagea (Liliaceae) // Flora. 2013. Vol. 208. P. 591-598.