Засухоустойчивость растений в условиях Центрально-Черноземной зоны рассматривается нами в качестве одного из важнейших эколого-биологических свойств, составляющих адаптационную характеристику вида [1]. Для увеличения разнообразия пищевой продукции, особенно в годы с аномальными погодными условиями, проводится интродукция растений в Белгородскую область.
Род Rósa L. имеет множество культурных форм, разводимых под названием Роза. Наибольшее распространение и хозяйственное значение имеет Rosa cinnamomea L. – шиповник коричный. Однако в Белгородской области интродуцируются новые виды шиповников. Необходимо провести комплекс исследований адаптационных возможностей растений в новых условиях, что необходимо прежде всего для селекционной работы.
Плоды многих видов шиповника содержат большое количество витамина С, что делает их ценными для медицины и здорового питания. Другие витамины и биоактивные вещества в шиповнике: витамин P (рутин), В1, В., К, каротин, в семенах – витамин Е. Кроме того, в плодах содержатся флавоноловые гликозиды кемпферол и кверцетин, сахара – до 18 %, дубильные вещества – до 4,5 %, пектины – 3,7 %, органические кислоты: лимонная – до 2 %, яблочная – до 1,8 % и др.; ликопин, рубиксантин, эфирное масло, значительное количество солей калия, ведущие микроэлементы – железо, марганец, фосфор, кальций, магний. Плоды шиповника обладают фитонцидными и мощными бактерицидными свойствами. Содержат большое количество антиоксидантов [3, 4].
Цель исследования – оценка способности адаптироваться к засухе в условиях Белогородской области тринадцати видов рода Rósa L.
Материалы и методы исследований
Объектами исследования стали растения двенадцати видов рода Rósa, произрастающих в Ботаническом саду БелГУ (2001 года посадки): R. amblyotis С.А. Меу., R. cinnamomea L., R. maximowicziana Regel., R. pendulina L., R. acicularis Lindl., R. rugosa Thunb., R. nutkana C. Presl., R. canina L., R. foetida Persiana.,
R. glauca C. Hartm., R. sibírica. Контроль – вид R. canina, имеющий обширный ареал от Калининграда до Крыма и Кавказа [6-7], произрастающий в течение длительного времени в Белгородской области.
Учитывалось происхождение видов. Исследование проводилось в фенофазу «формирование плодов», учитывались также погодные условия. Для исследования отбирались листья с годичных приростов (7-й от основания прироста) с учетом их морфологического адреса, освещенности в утренние часы.
Комплексная оценка засухоустойчивости осуществлялась согласно методике Никитского ботанического сада (Кормилицын, Голубева, 1970).
При анализе полученных данных использовалась статистическая обработка по Г.Н. Зайцеву (1984), при помощи пакета программ Microsoft Office.
Результаты исследований
и их обсуждение
Водный дефицит – недостаток насыщения водой растительных клеток, возникающий в результате интенсивной потери воды растением, не восполняемой поглощением её из почвы. Водный дефицит обычно наблюдается в наиболее жаркие часы дня. Этот показатель объединяет в себе потенциальную способность тканей к водонасыщению и реальный уровень их оводненности [2]. Мы определяли дневной водный дефицит, не вызывающий необратимые последствия.
Значение показателей водного дефицита видов рода Rosa не превышает 10 % (рис. 1), что характерно для растений с высокой степенью засухоустойчивости.
Водный дефицит листьев R. maximo-
wicziana, R. cinnamomea, R. glauca, R. pendulina, R. canina, R. acicularis, R. foetida, R. rugosa, R. woodsii достоверно меньше, чем у R. amblyotis, R. nutkana, R. sibírica. Наименьший водный дефицит у розы желтой, имеющей азиатское происхождение (Памиро-Алай, Тянь-Шань, Малая Азия) [9, 10]; розы сизой, отнесенной к засухоустойчивым видам, ареал на Балканах [10]; розы повислой, распространенной в Европе, и розы собачьей, имеющей обширный ареал [8].
Водный дефицит листьев R. maximowicziana, R. cinnamomea, R. glauca, R. pendulina, R. canina, R. acicularis, R. foetida, R. rugosa, R. woodsii достоверно меньше, чем у R. amblyotis, R. nutkana, R. sibírica. Наименьший водный дефицит у розы желтой, имеющей азиатское происхождение (Памиро-Алай, Тянь-Шань, Малая Азия) [9, 10]; розы сизой, отнесенной к засухоустойчивым видам, ареал на Балканах [10]; розы повислой, распространенной в Европе, и розы собачьей, имеющей обширный ареал [8] (см. рис. 1).
Рис. 1. Водный дефицит растений рода Rosa:
1 – R. maximowicziana, 2 – R. amblyotis, 3 – R. cinnamomea, 4 – R. glauca, 5 – R. pendulina, 6 –
R. canina, 7 – R. acicularis, 8 – R. nutkana, 9 – R. sibírica,
10 – R. foetida, 11 – R. rugosa, 12 – R. woodsii
В живом организме вода выполняет разнообразные функции. Во-первых, она, являясь средой и растворителем, способствует распаду солей неорганических веществ, во-вторых, внешний облик растения, особенности морфологического, анатомического строения его, а также строения цитоплазмы ее субклеточных компонентов тесно связаны с наличием воды, в-третьих, она имеет важное значение в процессах метаболизма [5].
Оводненность листьев у видов рода Rosa не превышает 59,9 % по массе, что соответствует низкой засухоустойчивости. Достоверно наименьшую оводненность листьев имеют R. amblyotis, R. glauca, R. pendulina, R. nutkana, R. woodsii (таблица).
Характеристика водного режима листьев видов рода Rosa
|
Виды |
Оводненность, % по массе |
Потеря воды листьями после увядания, % от оводненности |
Засухоустойчивость, балл |
||||
|
2 ч |
4 ч |
6 ч |
процент мацерации |
||||
|
1 |
R. maximowicziana |
56,44 ± 1,14 |
43,51 ± 3,59* |
66,61 ± 4,52* |
77,97 ± 4,24* |
64,33 ± 10,68 |
4 |
|
2 |
R. amblyotis |
47,87 ± 1,56** |
48,94 ± 3,62** |
73,49 ± 3,89** |
83,49 ± 3,28** |
80 ± 5,81* |
4 |
|
3 |
R. cinnamomea |
57,03 ± 0,589 |
17,25 ± 0,915* |
33,76 ± 1,85 |
45,95 ± 2,39* |
2,47 ± 1,77* |
7 |
|
4 |
R. glauca |
55,47 ± 0,572* |
13,50 ± 0,882** |
22,0 ± 1,31** |
29,28 ± 1,69** |
1,67 ± 0,630* |
8 |
|
5 |
R. pendulina |
56,14 ± 0,569* |
33,14 ± 1,53 |
55,09 ± 1,72 |
70,40 ± 1,72* |
70 ± 5,69* |
4 |
|
7 |
R. canina |
58,19 ± 0,430 |
27,35 ± 2,77 |
45,42 ± 4,65 |
58,24 ± 4,65 |
36,27 ± 11,84 |
6 |
|
8 |
R. acicularis |
57,78 ± 1,06 |
25,00 ± 2,43 |
43,69 ± 3,10 |
57,47 ± 3,59 |
22 ± 7,82 |
6 |
|
9 |
R. nutkana |
55,71 ± 0,551* |
17,16 ± 1,30* |
33,09 ± 2,21* |
46,26 ± 2,61 |
11,6 ± 6,70 |
7 |
|
10 |
.R. sibírica |
56,43 ± 1,92 |
23,12 ± 2,55 |
40,04 ± 4,46 |
52,36 ± 5,12 |
25,2 ± 1,76 |
6 |
|
11 |
R. foetida |
57,15 ± 0,896 |
44,64 ± 2,33** |
72,66 ± 2,68 |
85,94 ± 2,49** |
90,33 ± 4,89* |
4 |
|
12 |
R. rugosa |
57,05 ± 2,33 |
29,51 ± 5,35 |
47,17 ± 8,35 |
56,61 ± 8,06 |
15,67 ± 6,95 |
6 |
|
13 |
R. woodsii |
54,34 ± 0,525** |
28,21 ± 1,39 |
52,64 ± 2,21 |
67,56 ± 2,21 |
45,33 ± 5,93 |
4 |
Примечания: * – достоверные отличия при уровне вероятности 0,95; ** – при уровне вероятности 0,99 (контроль – R. canina); СОУ – степень открытости устьиц.
Потеря воды листьями после шестичасового увядания у R. glauca не превышает 30 %, что соответствует высокой степени засухоустойчивости; у R. cinnamomea
и R. nutkana не превышает 50 %, что соответствует средней степени засухоустойчивости (см. таблицу). У R. maximowicziana,
R. amblyotis, R. pendulina, R. canina, R. acicularis, .R. sibírica, R. foetida, R. rugosa, R. woodsii потеря влаги после шестичасового увядания более 50 %, что соответствует растениям с низкой степенью засухоустойчивости.
Достоверно наибольшую потерю влаги листьями имеют роза Максимовича, тупоушковая, повислая, желтая. Соответственно эти растения имеют большую площадь мацерации тканей листа после завядания.
Соотношение связанной и свободной воды определяет водоудерживающую способность тканей листа и отражает засухоустойчивость растений (рис. 2).
Рис. 2. Соотношение свободной и связанной воды в листьях растений рода Rosa:
1 – R. maximowicziana, 2 – R. amblyotis, 3 – R. cinnamomea, 4 – R. glauca, 5 – R. pendulina,
6 – R. canina, 7 – R. acicularis, 8 – R. nutkana, 9 – R. sibírica,
10 – R. foetida, 11 – R. rugosa, 12 – R. woodsii
Доля связанной воды в листьях розы сизой достоверно большая, чем у других видов, а наименьшая – у R. maximowicziana, R. amblyotis, R. pendulina и R. foetida (см. рис. 2).
Вывод
1. По комплексу показателей, характеризующих засухоустойчивость, виды шиповника ранжированы на 3 группы по баллам: 1 группа – высокой степенью засухоустойчивасти характеризуются виды с оценкой от 8 до 12 баллов; 2 группа – средняя – от 5 до 8; 3 группа – низкая – до 4 баллов.
2. Розу Максимовича, тупоушковую, повислую, желтую, Вудса можно отнести к растениям с низкой степенью засухоустойчивости, розу коричную, сизую, собачью, иглистую, нутканскую, сибирскую, морщинистую – к растениям со средней степенью засухоустойчивости.
3. Роза сизая имеет наибольший адаптационный потенциал к условиям засухи, часто наблюдающейся в районах Центрального Черноземья.
Рецензенты:
Ткаченко И.К., д.с.-х.н., профессор, профессор кафедры анатомии и физиологии живых организмов Биолого-химического факультета Белгородского государственного университета Министерства образования и науки РФ, г. Белгород;
Лазарев А.В., д.б.н., доцент, профессор кафедры биотехнологии и микробиологии Биолого-химического факультета Белгородского государственного университета Министерства образования и науки РФ, г. Белгород.
Работа поступила в редакцию 21.09.2012.