ОСОБЕННОСТИ  АНАТОМИЧЕСКОГО  СТРОЕНИЯ  СТЕБЛЯ  КАЧИМА  МЕТЕЛЬЧАТОГО  GYPSOPHILA   PANICULATA  L.  В  СВЯЗИ  С  ФОРМИРОВАНИЕМ  ЖИЗНЕННОЙ  ФОРМЫ  «ПЕРЕКАТИ-ПОЛЕ»

Брикнер  Мария  Юрьевна

студент  3  курса,  кафедра  биологии  ВолГУ,  РФ,  г.  Волгоград,

E -mail:  masha_brikner94@mail.ru

Горемыкина  Евгения  Вячеславовна

научный  руководитель,  канд.  биол.  наук,  доцент  ВолГУ,  РФ,  г.  Волгоград

Настоящая  работа  посвящена  изучению  анатомических  особенностей  стебля  качима  метельчатого  Gypsophila  paniculata  L.,  представителя  семейства  Caryophyllaceae  Juss.,  подсемейства  Смолёвковые  Silenoideae  [1],  распространенного  вида  флоры  Нижнего  Поволжья  [3],  в  связи  с  формированием  жизненной  формы  перекати-поле.  Растения  с  такой  жизненной  формой  обычно  представляют  собой  стержнекорневые  поликарпики  с  чертами  приспособления  к  распространению  семян  на  большие  расстояния  и  удалению  массы  надземных  побегов  с  места  произрастания  [6,  с.  106].

Процесс  отделения  «передвигающейся»  части  растений  из  группы  перекати-поле  исследован  на  небольшом  количестве  объектов.  Одними  из  немногих  по  этой  тематике  являются  работы,  которые  выполнил  Д.  Беккер  [7;  8].  Изучая  Psoralea  argophylla  Pursh.  из  семейства  Fabaceae  и  Kochia  scoparia  (L.)  Schrad.  из  семейства  Chenopodiaceae,  он  обнаружил  два  способа  надламывания  стеблей  у  растений  группы  «перекати-поле».  У  P.  argophylla  наблюдалось  механическое  ослабление  отделительной  зоны  и  образовывался  отделительный  слой  [7];  у  K.  scoparia  разрыв  происходил  за  счёт  механического  ослабления,  вызванного  разными  причинами,  в  том  числе  укорочением  механических  элементов  и  уменьшением  толщины  клеточных  стенок  элементов  ксилемы  в  зоне  отделения  [8].

Цель   данной  работы  заключается  в  изучении  механизма  отделения  однолетних  побегов  у  качима  метельчатого.  Такая  необходимость  обусловлена  тем,  что  данных  об  анатомическом  строении  зоны  отделения  у  растений  из  группы  перекати-поле  очень  мало  и  детально  этот  вопрос  не  изучен.

Материалы  и  методы.

Для  анализа  анатомической  структуры  использовали  5  однолетних  побегов  трёхлетнего  модельного  растения,  собранного  на  степном  участке  окрестностей  х.  Котовского  Урюпинского  района  Волгоградской  области  24  июня  2014  года.

Материал  фиксировали  в  95  %  этиловом  спирте.  Обработку  материала  проводили  по  стандартной  анатомической  методике  [5].  Срезы  выполняли  от  руки  лезвием  безопасной  бритвы.  У  каждого  стебля  проводили  радиальные  срезы  на  уровне  узла  по  всей  длине  надземной  вегетативной  части  побега  (от  уровня  почвы  до  соцветия).

Измерения  проводили  с  помощью  микроскопа  Микмед-5,  цифровой  камеры  DCM  900  и  программы  Scope  Photo  3.0.  В  каждом  узле  определили  толщину  ксилемы  (3  измерения  в  каждом  узле),  толщину  клеточных  стенок  одревесневших  паренхимных  клеток  (по  5  измерений  в  каждом  узле),  заполняющих  перицикл  на  уровне  узла  и  учитывали  наличие  межклетников.  Статистическая  обработка  данных  проведена  с  помощью  программы  STATISTICA  10  [4].

Результаты  исследования.

По  наблюдениям  за  естественным  отделением  верхней  части  качима  метельчатого,  разрыв  идет  в  узлах.  Любой  узел  от  уровня  почвы  до  соцветия  может  сломаться  при  созревании  семян.  Узел  менее  прочен,  чем  междоузлие,  так  как  в  перицикле,  образованном  одревесневшими  волокнами,  наблюдаются  прорывы  на  уровне  узла,  которые  заполняются  либо  одревесневшими  укороченными  элементами,  либо  неодревесневшей  паренхимой.

На  участке  стебля  от  уровня  почвы  до  соцветия  происходит  постепенное  ослабление  узлов  снизу  вверх  за  счёт  уменьшения  толщины  кольца  ксилемы,  а  также  за  счёт  уменьшения  толщины  клеточных  стенок  одревесневших  паренхимных  клеток,  заполняющих  прорыв  перицикла.

Цилиндр  ксилемы  заметно  утолщен  на  уровне  1  узла  от  уровня  почвы  по  сравнению  с  5  узлом:  максимальная  толщина  слоя  ксилемы  колеблется  от  1410,45  до  1539,18  мкм  в  нижнем  узле  и  уменьшается  до  218,86—282,13  мкм  в  верхнем  узле.  Сокращение  объема  ксилемы  происходит  за  счёт  снижения  количества  механических  элементов.  При  этом  толщина  клеточных  стенок  механических  элементов  явно  уменьшается  (табл.  1).

Таблица  1. 

Общая  толщина  смежных  клеточных  стенок  механических  элементов  ксилемы  на  уровне  узла

Полученная  вероятность  значительно  ниже  уровня  значимости  0,01,  что  говорит  о  статистической  достоверности  разницы  в  толщине  клеточных  стенок  механических  элементов  ксилемы.

Разрыв  происходит  не  в  междоузлии,  а  в  узле,  т.к.  наличие  коротких  механических  элементов,  которые  связывают  на  этом  участке  волокна  перицикла,  делают  узел  более  хрупким  по  сравнению  с  междоузлиями,  где  перицикл  представлен  сплошным  слоем  волокон.

Корреляционный  тест  Спирмана  показал  наличие  тесной  отрицательной  достоверной  связи  между  толщиной  клеточных  стенок  одревесневших  паренхимных  клеток,  заполняющих  прорыв  перицикла  на  уровне  узла,  и  высотой  узла  (порядковым  номером  от  уровня  почвы).  Коэффициент  корреляции  составил  -0,799  при  уровне  значимости  p<<0,05.  Это  означает,  что  прочность  «паренхимных  вставок»  достоверно  убывает  снизу  вверх,  что  также  видно  на  графике  распределения  толщины  клеточных  стенок  паренхимных  клеток  (Рис.  1).

Рисунок  1.  Распределение  толщины  стенок  одревесневших  паренхимных  клеток  по  узлам

В  узлах,  между  клетками  одревесневшей  паренхимы,  заполняющей  прорыв  перицикла,  были  обнаружены  межклетники,  которые  вносят  существенный  вклад  в  ослабление  узла.  Чаще  всего  их  наблюдали  в  3,4  и  5-м  узлах  от  уровня  почвы.  Дополнительных  образований  в  узлах  в  виде  отделительного  слоя  не  обнаружено.

Вероятно,  механизм  отделения  надземной  части  G.  paniculata  ближе  к  описанному  у  K.  Scoparia  [7]  —  стебель  обламывается  на  механически  ослабленном  участке  без  образования  отделительного  слоя.

Выводы.

1.  Зоной  отделения  у  Gypsophila  paniculata  L.  являются  узлы  вегетативной  надземной  части  однолетнего  побега.

2.  Прочность  узлов  вегетативной  части  однолетнего  побега  Gypsophila  paniculata  L.  уменьшается  снизу  вверх  за  счёт  механического  ослабления  —  уменьшения  толщины  кольца  ксилемы  и  толщины  одревесневших  паренхимных  клеток,  заполняющих  разрыв  перицикла  на  уровне  узла,  а  также  наличия  межклетников.

Список  литературы:

1.Иллюстрированный  определитель  растений  Средней  России.  В  2  томах.  Том  2.  Иллюстрированный  определитель  растений  Средней  России.  Покрытосеменные  (двудольные:  раздельнолепестные)  /  И.А.  Губанов  [и  др.].  М.:  Т-во  научных  изданий  КМК,  Ин-т  технологических  исследований,  2003.  —  665  с.

2. Котов  А.А.,  Лотова  Л.И.  Анатомические  особенности  перицикла  стеблей  гвоздичных  в  связи  с  функциональной  специализацией  побегов  //  Биологические  науки.  —  1987.  —  №  12.  —  С.  67—72.

3.Краеведение:  биологическое  и  ландшафтное  разнообразие  природы  Волгоградской  области:  методическое  пособие  /  В.А.  Сагалаев  [и  др.]  М.:  Глобус,  2008.  —  272  с.

4.Методическое  пособие  по  использованию  программы  STATISTICA  при  обработке  данных  биологических  исследований:  методическое  пособие  /  С.Э.  Мастицкий  Мн.:  РУП  «Институт  рыбного  хозяйства»,  2009.  —  76  с.

5.Практикум  по  анатомии  растений:  учеб.  пособие  для  студентов  биол.  спец.  вузов  /  Р.П.  Барыкина  [и  др.]  М.:  Высшая  школа,  1979.  —  224  с.,ил.

6.Серебряков  И.Г.  Экологическая  морфология  растений:  жизненные  формы  покрытосеменных  и  хвойных:  монография  /  под  ред.  Г.М.  Проскурякова.  М.:  государственное  издательство  «Высшая  школа»,  1962.  —  363  с.

7.Becker  D.A.  Stem  Abscission  in  Tumbleweeds  of  the  Chenopodiaceae:  Kochia  //  American  Journal  of  Botany.  —  1978.  —  Vol.  65,  —  №  4.  —  P.  375—383.

8.Becker  D.A.  Stem  Abscission  in  Tumbleweeds:  Psoralea  //  American  Journal  of  Botany.  —  1968.  —  Vol.  35,  —  №  7.  —  P.  753—756.