Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоэкологические и биотехнологические основы охраны генофонда ARNICA MONTANA L. в Закарпатье

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Биоэкологические и биотехнологические основы охраны генофонда ARNICA MONTANA L. в Закарпатье"

УЖГОРОДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ .

Р Г Б ОД

- 2 ОКТ 1995 н

На правах рукопису

НАДЬ БЕЙЛА БЕЙЛОВИЧ

БЮЕКОЛОПЧНІ ТА БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЗБЕРЕЖЕННЯ ГЕНОФОНДУ ARNICA MONTANA L. В ЗАКАРПАТТІ

J 03.00.01 - ботаніка

. АВТОРЕФЕРАТ

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Ужгород - 1995

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фізіології рослин і біотехнології Ужгородсько державного університету '

Науковий керівник - к.б.н., доцент В.І. Ніколайчук

Офіційні опоненти: ^ н. Сілу/іа. И-И-

Ц. Г. И ■ иі іи. ЛЯ.

Провідна організація - С^СзуУїСиттіСЬКим. ^¿ос^зє.ряшХ ^сии>6с£/ш>£ .

Захист відбудеться 11 ОіСО&тн* 1995 р_ 0 //— тод. на засідань

спеціалізованої вченої ради К. 15.01.01. Ужгородського державного університет; м. Ужгород, вул. Волошина..54, ауд. 242.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Ужгородського державногс університету, м.Ужгород, вул. Капітуяьна, 9

Автореферат розісланий ”___"____________1995 р.

Ечений секретар спеціалізованої вченої ради _______________

к.б.к.. доцент П.І.Голінка

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТ» ктуальнісп» темн. Арніка гірська (Arnica montana L.) - цінна лікарська рослина. їло іавна використовується в народній медицині (Попов. 1970; Харченко та ін.. ¡9. ї ї. охімічні дослідження останніх років ( Костенникова и др., 1984, 198:>: Марчншлн. >81: Merfort, 1984, 1985. 1988: Willuhn et al., 1983. ¡984: та ін.) обгрунтувхти стосовування арніки і в офіційній медицині (Машковський, 1987; Товстуха. 1991: tj

На Україні вид зустрічається в основному в Карпатах (Ивашин и др., 1978). дуже дко на рівнині. За останні роки, внаслідок надмірних і неправильних заготівель карської сировини (Flores Атісае), ареал виду скорочується, групові зарості з ірпатах на багатьох місцях знищені. В зв'зку з цим рослина потребує охорони. Вона несена у нове видання ЧервЬної книги України (Заверуха, 1992).

A.montana культивується в багатьох ботанічних садах. Нестійкість виду в льтурі привела до неуспішності спроб введення його в промислову культуру ахромеева, Павлов, 1990). Це обумовлює потребу в більш детальному дослідженні оекології природних популяцій, д також поведінки виду в умовах культури.

На сьогоднішній день достатньо добре вивчені ареал, морфологія, онтогенез, зхімічний склад А./пошапа (Чопик. 1976; Fischer, 1974: Rothmaler. 1988; Работноа. 55; Кобів, 1992а; Pinchen, Pinkas 1988: та ін.). В Карпатах також вивчалися еколого-злогічні особливості виду: розповсюдження, віковий склад популяцій, та насіннєза одуктизність (Комендар, Гамор, 1977; Ванярка, 1984; Вайнагий, 1985: Кобів. 1992а. ін.). .

Завдяки вищевказаним науковим дослідженням на сьогодні накопичено багато .¡етичного матеріалу про біологію та екологію даного виду. В зв'язку з тим. що ареал montana значно зменшився, виникла необхідність дослідження природних заростей я оцінки сучасного стану популяцій і розробки практичних рекомендацій по :денню виду в культуру.

Мета í завдання досліджень. Метою роботи було комплексне дослідження біоекологічних особливостей A.montana на популяційно-видовому рівні, вивчення можливостей введення її в культуру і розробка наукових основ збереження генофонду на території Закарпаття. Для досягнення зазначеного вище необхідно було вирішити наступні питання: .

• вивчити еколого-біологічні особливості виду; •

• розробити основи клонального мікророзмноження’ виду, а також вивчити процес адаптації мікроживців в умовах in vivo', -

• дослідити особливості біології A.montana в культурі і оцінити можливості

промислового культивування; ' . ’

• розробити напрямки і методи охорони генофонду виду на території Закарпаття.

Наукова новизна роботи. Вперше проведено комплексний біоекологічний аналіз популяції A.montana в Закарпатті в основному за програмою, яку рекомендовано для вивчення рослин, шо потребують охорони. Досліджено аспекти клонального мікророзмноження і процес адаптації мікроживців до умов in vivo. ■ -

У роботі об'єднано сучасні досягнення біоекології та нові методи біотехнології, шо може бути у майбутньому використано при розробці засобів по охороні і відтворенню інших зникаючих видів. Отримані дані A.montana є науковою основою для розробки рекомендацій по збереженню генофонду природних популяцій у Закарпатті. Практичне значення і реалізація результатів роботи. Дані про сучасний стан популяцій A.montana в Закарпатті є теоретичною основою для збереження виду. .

Розробка основ клонального мікророзмноження дає можливість розмножувати . цінні генотипи виду. Досліди показали, шо отримані методом in vitro рослини добре приживаються в природі при умові поступової адаптації. На основі комплексного

• '“'W •

методу вказано на новий підхід до вирішення проблеми культивування виду.

Апробація роботи. Дисертація розглянута і рекомендована до захисту рішенням кафедри фізіології рослин і біотехнології Ужгородського державного університету.

Основні положення дисертації доповідались на конференціях молодих вчених (Ужгород, 1991) .та професорсько-викладацького складу Ужгородського держуніверситету (Ужгород, 1992, 1993, 1994), республіканській конференції молодих вчених з проблем фізіології рослин і генетики (Київ. 1992). на третій міжнародній зустрічі угорських природознавців (Budapest, 1992), на XIII.. міжнародному семінарі з проблем вивчення клітинного ядра (Balatonaliga. 1993).

Публікації. По матеріалам досліджень опубліковано 13 наукових праць (3 статті та 10 гез наукових доповідей).

Конкретна особиста участь автора а отриманні наукових результатів. Всі наукові результати одержані особисто автором при • безпосередній його участі. Автор зезпосередньо брав участь у зборі матеріалу і його обробці. Наукові положення, шо зиносяться на захист, отримані пошукувачем самостійно. Із публікацій, надрукованих у :півавторстві, в дисертації використано ті результати, які пошукувач отримав :амостійно. .

Об'єм і структура роботи.. Дисертація складається із вступу. 6 розділів, висновків [139 сторінок основного тексту), списку використаної літератури (20Í назви, із них 72. іноземних) і додатків (17 сторінок). Праця ілюстрована 3 5 таблицями.

З і малюнками і фотографіями.

• Положення, іцо виносятся на захист:

. 1. Більшість популяцій А.топіапа в природних умовах проявляють достатньо іисоку життєвість, про що свідчать висока інтенсивність поновлення (активне ¡егетативне розмноження і високі показники насіннєвої продуктивності), юліваріантність онтогенезу, конкурентоздатність та пристосованість до умов біотичного середовища. '

2. Кяснальне мікророзмноження - ефективний спосіб розмноження цінних енотипів А.топіапа, мікроживці після короткочасного адаптаційного періоду добре риживаються в умовах in vivo.

3. Для підтримки А.топіапа в культурі необхідно створити умови існування, які значній мірі відповідають природним, інакше штучна підтримка культури не рентабельною. ■

■4. Наслідком дії антропогенного фактору є різке скорочення та інсуляризац ареалу А.топіапа, шо в кінцевому результаті може загрожувати збереженню генофонд виду в Карпатах, якщо не будуть своєчасно вжиті ефективні заходи по охороні.

Зміст роботи Р03ДІЇ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРІ І Метою огляду літератури було встановити ступінь * вивченості виду. Ц проведено з використанням 104 літературних джерел. 56 із яких - на іноземній мов; Коротко згадуються також і роботи (16 праиь), шо стосуються вивчення інших виді: роду Arnica. Аналіз літературних джерел дав можливість зробити висновок про те, ш< види даного роду в основному добре досліджені і продовжують вивчатися і у наш час Ця зацікавленість те раз підтверджує, шо вони мають значення як для науки у цілому так і для медицини зокрема (із 32 видів роду за нашими даними вивчено 27). В €вроп основним об'єктом досліджень є А.топіапа. Ботаніко-морфологічний опис виду нг сьогоднішній день доповнюється даними біоекологічних досліджень і результатамі-біохімічних аналізів. Ідентифікація і лабораторне випробування біологічно активний компонентів дають основу для застосування рослини у медицині.

Розділ 2. Матеріал і методика досліджень Робота включає результати досліджень, шо провадились протягом 6 років (1989-Í994). Вивчалися 6 популяцій А.топіапа, розмішених на південно-західних макросхилах Карпат (на висотах 900-1800 м над р.м.). •

В основі досліджень лежить комплексний біоекологічний підхід розроблений для вивчення рідісцих видів рослин (Кричфалуший, Комендар, 1990 та ін.). В процесі досліджень використовували маршрутні, стаціонарні та лабораторні методи. Еколого-фітоиенотичні дослідження провадили на основі описів пробних геоботанічних

площинок з використанням загальноприйнятих методів (Ярошенко, 1969: та ін.). Грунтові взірці аналізували за загальноприйнятими методами (Гречин и др.. !964і. Вивчення онтогенезу здійснювали за схемою Т.А.Работнсва (1950 а), доповненою пізніше іншими авторами. При дослідженні вікового складу і щільності популяцій використовували метод випадкової вибірки (рендомізації) облікових ділянок. Насіннєву продуктивність вивчали за методикою І.В.Вайнагія (1974).

Для вивчення внутрішньовидової мінливості аналізували морфомегричч; параметри 25-ти генеративних особин. Біохімічний аналіз проведено на 15-ти вибіркових пробах за методиками, що запропоновані для аналізу лікарської сировини А.топіапа (Костенникова и др., 1984: 1985). Фенетйчні дослідження провадили на основі 8-ми альтернативних пар фенів (Кобів, .1993).

На поживне середовище Мурасіге - Скуга (Murashige. Skoog, 1962) проростки пересаджували у фазі двох сім'ядоль, після стерилізації у 10° о розчині хлораміну (20 сек) і 70 етиловому спирті. Експлантанти культивували при температурі 20-22°С, освітлюючи їх додатково люмінісцентними лампами протягом 14-ти год.

Цифрові дані опрацьовано за допомогою варіаційно-статистичних методів (Глотов и др., 1982: Лакин. 1990; Плохинскнй. 1978). Розрахунки провадили на комп'ютері IBM типу Amstrad PC 1640 DD.

Для характеристики регіону досліджень,'1'- використовували роботу М.М.Данилюка (1987), в якій дано узагальнений аналіз кліматичних умов Закарпаття.

■ Розділ 3. Бюеколопчні особливості А.топіапа в умовах Закарпаття

3.1. Поширення та еколого-фітоценотична приуроченість

Види роду Arnica займають в основному голарктичне царство Землі: Півн. Америку. Європу, Азію. Із 32 видів 26 є ендеміками Півн. Америки, 4 види спільні для Америки і Євразії (Dress. 1928). A.montana - європейський монтанно-субальпійськигі зид, ареал якого охоплює гори Центральної і Південної Європи (Чопик, 1976). Межа

ареалу проходить через Скандинавію, Півн. Францію, Португалію, Італію. На території України знаходиться південно-східна частина ареалу.

У Закарпатті встановлено зростання A.montana в 63 пунктах на висотах 600-1&00 м над р. м. Загальна плоша зростання за нашими розрахунками становить приблизно 350 га. Вид найчастіше зустрічається в Горганах, рідше на Чорногорі. Свидовці. Східних Бескидах, і в Мармароських Альпах- A.montana зустрічається на схилах різної експозиції і крутизни. '

Аналіз грунтових врізців підтверджує літературні дані про те, шо вид найчастіше зростає на слабокислих (pH 3,3-4,3) грунтах (дерново-буроземних, дерново-опідзолених. лучно-буроземних), які відносно добре забезпечені N і в меншій мірі Р. К. Са. У всіх вивчених місцях A.montana зустрічається в лучних фітоценозах, в основному у низькозлаковнх формаціях костриці червоної і лучної (Fesiuceta rubrae. Festt/ceia pratensis), пахучої трави звичайної (Anthoxantheta odorati). мітлиці тонкої (Agrostideta tenuis), куничника волохатого (Calamagrosiiteda villosae), біловуса стиснутого (Nardeta striciae). арніки гірської (Arnicetum montane). У крупнозлаковій формації шучника дернистого {Deschampsieta caespitosae) вид знаходиться у пригніченому стані і проявляє невисоку життєвість. У типових місцезростаннях описано 11 асоціацій з участю A.montana. У рослинних угрупованнях A.montana може виступати як дом|нант. але найчастіше є співдомінантом або звичайним членом угрупованню

3.2. Біоморфологічні особливості.

За системою життєвих форм C.Raunkier (1934) A.montana відноситься до гемікриптофітів. Малий життєвий цикл розвитку відбувається протягом двох років. Протягом першого року в бруньці поновлення формуються зачатки асимілюючих листків. На другий рік утворюється квітконосний пагін і цього ж року рослина зацвітає. Бруньки поновлення, що утворюються восени, наприкінці вегетаційного періоду починають проростати після танення снігу - в середньому в другій половині березня чи перший половині квітня. Фенологічні фази у різних висотних поясах наступають у різний час. неодинакова і їх тривалість. У межах одного поясу в окремі роки внаслідок

впливу екстремальних умов (жаркого літа) деякі фенофази скорочуються і в цілому зменшується тривалість вегетаційного періоду. Особливо це відбивається на фазах бутонізація - плодоношення, в різні роки ця різниця може складати до 7-10 днів.

У великому життєвому циклі A.montana виявлено чотири періоди зікових станів:

I. Латентний. Насіння (sm). . ■ .

II. Прегенеративний. Проростки (р), ювенільні (j), іматурні (іт), віргінільні (v) рослини.

III. Генеративний. Молоді (gi), середньовікові (g2) і старі (g;) генератнвні рослини.

IV. Постгенеративний. Субсенільні (ss). сенїльнгИ рослини.

Вид відноситься до рослин з тривалим онтогенезом (більше 15 років) і повільним проходженням прегенеративного періоду (5-7 рік).

Вивчення кількісних морфометричних ознак різновікових особин показало, шо вони наростають у процесі онтогенезу і досягають максимального значення в середньовікових генеративних рослин, а потім зменшуються. Це характерно для особин популяцій, що зростають у різних висотних поясах.

Для A.montana характерною є поліваріантність великого житьєвого циклу, шо пов'язано в першу чергу з клональною частиною розвитку генеративних рослин.

За особливостями вікової структури більшість вивчених популяцій відноситься до лівосторонніх. Ці популяції - повночленні, молоді, нормального типу. У субальпійському поясі виявлені також популяції з правостороннім віковим спектром, що відносяться до повночленного, зрілого, нормального типу. Популяції, шо зростають на крупнозлакових луках або ті, що підлягають інтенсивному випасу худоби, відзначаються регресивним типом вікової структури.

3.3. Репродуктивна біологія

У A.montana переважає неспеціалізоване вегетативне розмноження. Вегетативна партикуляція здійснюється шляхом перегнивання старих частин кореневища, спостерігаються в основному в старих генеративних (gj) особин і як виняток - *

10 ' серінньовікових ^¡). В молодих нормальних популяціях вегетативне поновлення

склала? е середньому 93.8°о. а в регресивних популяціях, де поновлення відбувається

виключно вегетативним шляхом, досягає до 100? о. .

А.птпіапа за способом дисемінації відноситься до анемохорів. Зрілі насіння попадаючі в різні повітряні течії, можуть поширюватися на достатньо великі відстані.

Проредений аналіз насіннєвої продуктивності протягом чотирьох років (19901993) свідчить про те, шо всі популяції, А.шимапа характеризуються стабільними значеннями потенційної (ПНП) і фактичної (ФНП) насіннєвої продуктивності. Насіннєва продуктивність залежить від кількості генеративний пагонів і кошиків на особину, а також від кількості квітів у кошику. Центральні суцвіття як правило дають на 5-20 °с більше насіннєвих зачатків ніж бокові. У гірсько-лісовому поясі (900-1200 м. над р. м.) значення ПНП і ФНП у середньому в 2,5 рази більші, ніж у популяції субальпійського поясу (1800 м. над р. м.). Відсоток обнасінення (БО) досягає в популяціях цих поясів відповідно високих (86,8-92,4° о) і середніх (34,8-36,7%) значень. Між.ПНП і ФНП спостерігається тісний кореляційний взаємозв'язок.

Аналіз біометричних ознак насіння (довжина сім'янки, вага 1000 шт. насінин) показує, шо в гірсько-лісовому поясі значення цих показників більші ніж в субальпійському. У насінин центральних суцвіть величина цих ознак також більша по відношенню до насінин бокових суцвіть. .

У складі вивчених популяцій завжди присутнє у великій кількості життєздатне насіння. Проростання насіння в природних умовах починається через тижлень-два після обнасінення. Восени проростає в середньому 30% насіння, інше перезимовує і навесні, після танення снігу, проростає друга частина (15-19°о) насіння. Інше поступово втрачає схожість і відносно швидко відмирає.

На проростання насіння впливає багато факторів. Одним із’основних є густота і висота травостою, задернованість грунту. Частина пророслого насіння відмирає через деякий час і тільки невелика частина молодих сіянців виживає. .

• 11

Порівнюючи лабораторну та польову схожість насіння встановлено, що ,\п;к ними існує взаємозв'язок. У лабораторних умовах проростає на 9.3- і 2.2* о більше насіння (59.1-75,9° о) ніж у польових умовах. Така різниця характерна для всіх вивчених популяцій, а величина цієї різниці у різні роки спостережень суттєво не змінюється. Центральні кошики утворюють насіння схожість якого більша. Схожість насіння популюшй гірсько-лісового поясу на 7-20° о більша, ніж в субальпійських популяцій.

Вивчаючи динаміку схожості насіння в лабораторних умовах встановлено, шо

сезонний перебіг проростання залежить від часу посіву. .Максимальна схожість

спостерігається у насінин, висіяних у серпні-вересні першого року або в березні-квітні

наступного року. Вони не лише раніше починають проростати, але и тривалість їх

проростання значно менша. .

.і

' Насіння арніки при зберіганні швидко втрачає схожість. Через два роки після збору схожість складає »18° о, через три роки - «12° ó. а через чотири схожість практично втрачається. Передпосівна обробка насіння розчином гіберелінової кислоти (70 мг/л) збільшує схожість на 23,14і*!). а обробка 0.0001% розчином вітамінів (РР+Ві+Вб) збільшує цей показник тільки на 6-8%. Встановити стимулюючий ефект інших'факторів на проростання насіння (розчини НгО:, Н3ВО5. Na;Mo Од, КСЮт) не вдалося. '

А.пюпіапа - ентомофільна’рослина, цвіте в середині літа, коли на гірських луках найбільше комах. На суцвіттях найчастіше зустрічаються наступні види: Argynnis selene Schi/., Argyresthia conjugella L., Bombtis terrestris L.. Cryptocephalus aureolas Suffr. Erebia ligea L.. Myatropa ßoreae F.. Panorpa communis L.. Trypeta arnicivora Low. Ці комахи можуть бути запилювачами A.montana і не виключено також, шо між близькорозташованими популяціями вони можуть здійснювати обмін генетичною інформацією шляхом переносу пилку. ' '

3.4. Внутрішньовидова мінливість '

Вивчення внутрішньо- і міжпопуяяційної мінливості проводили на основі аналізу

12 морфометричних ознак. Виявлено, шо до найбільш варіабельних ознак належать: а)

ширина листків генеративного пагону (У=25.23-39,91%); б), фітомаса листків'

генеративного пагону (У=25,86-36,59%); в) кількість кошиків (У=26,75-31,46%); г)

фітомаса листків розетки (У=26,90-27,95%). Найменш варіабельні ознаки - діаметр

• кошика (У=14.21-19,13%) та висота генеративного пагону (У= 15,13-19,15%). .

У середньому в шістьох популяціях І/З всіх коефіцієнтів варіації має високе

значення (V > 254 о), а інші - середнс значення. Це свідчить, про мінливість

морфометричних ознак. . . . ■ ■ ,

При вивченні кореляційної залежності між морфометричними ознаками ■ * ■ - . ' * встановлено, шо достовірний кореляційний зв'язок у всіх популяціях існує між

наступними ознаками: 1) кількістю і шириною листків генеративного пагону: 2) довжиною і шириною листків генеративного пагону. У більшості популяцій спостерігається зв'язок між такими ознаками: 1)кількістю і фітомасою листків розетки: . 2) довжиною і шириною листків розетки; .3) довжиною листків розетки і висотою генеративного пагону. . . '

Достовірна різниия між коефіцієнтами кореляції відповідних пар ознак різних . популяцій складає в середньому 7,57-13,63%. • . . ' .

Біохімічний аналіз лікарської сировини А.шомапа свідчить про те,- що флавоноїди в суцвіттях неодинаково накопичуються в різних популяціях. Вміст флавоноїдів шорічно змінюється і ця різниця в середньому в популяціях може складати 2.2-10,7%. • ' ' ’ '

Вміст ефірних олій у суцвіттях складає 0,157-0.244°о. а в кореневищах 0,510-

0.863° о. Між накопиченням ефірних олій у суцвіттях та вмістом цих речовин у кореневищах встановлено тісний кореляційний взаємозв'язок (г=0.803) іг=5,08). Між вмістом флавоноїдів і ефірних олій достовірне кореляційне відношення відсутнє.

Фенетику популяцій А.топіапа у Карпатах досліджував Ю.Й.Кобів (1993). З 14 пар фенів, на які він вказус у своїй статті, ми досліджували 8 пар і на основі цих даних визначали фенетичну різноманітність та спорідненість досліджуваних популяцій.

• 13 '

• ■ 3 досліджуваних фенів найвищу середню частоту має фен А (наявність -

відсутність прикореневої розетки), а найменшу - Є (симетричне - асиметричне

розгалуження квітконоса). ' •

Показники внутрішньолопуляшйної різноманітності високі у всіх досліджчваїип'

' популяціях (1.677-1,815), шо свідчить про їх фенетичну гетерогенність. .

Коефіцієнти фенетичної подібності популяцій мають високі середні значення. Це можна пояснити тим. що проаналізовані пари фенів мали подібні середні значення. Але не можна виключити й думку про те, шо досліджувані популяції колись належали до однієї загальної, всередині якої здійснювався обмін генетичною інформацією.

• . Розділ 4. Розробка основ клонального мікроро змножения -

■ - 4.1. Підбір середовища для культивування в умовах іп varo ’ . . .

В середовище Мурасіге-Скуга входять компоненти, концентрацію яких автори ’ рекомендують індивідуально підбирати для кожного виду. Для розмноження A.montana . нами встановлено оптимальну концентрацію деяких компонентів. Для зняття ■апікального' домінування (щоб збільшити кількість .точок росту) найкраще використовувати бензиламінопурін (БАП) в концентрації 2 мл/л або кінетін - 3 мл/л. Не дивлячись на те, шо утворення точок росту прямопропорційно залежить від тривалості дії цитокінінів, через ЗО днів, у фазі 7-9 точок росту, рослини бажано пересаджувати на ауксинояйїсне середовище, так як- середовище поступово забруднюється продуктами життєдіяльності, що негативно впливає на життєздатність експлантантів.

Із ауксинів нафтйлоцтова кислота найбільш стимулює коренеутворення при концентрації 0,5-1,5 мг/л; індолилоцтова кислота - 1-4 мг/л: а днхлорфеноцтова кислота (2.4-Д)-0,1-0,5 мг/л. .

. При вивченні впливу фітогормонів основними досліджуваними параметрами

були кількість та довжина мікроживців і коренів. Збільшення концентрації азотних сполук (NHjN03 - 1950 мг/л і ККОл - 2050 мг/л) в середовищі викликає приріст зеленої масй мікроживців в середньому на 11.3-11,5°. о. ■

. Значні зміни (20-50%) в концентрації більшості мікросолей викликають хлороз і пригнічують ріст рослин. ' .

. Оптимальна концентрація вітамінів: тіаміну * 0.5 мг/л; пірідоксину, нікотинової та аскорбінової кислот - по 1 мг/л. Пониження концентрації сахарози до 20-15 г/л особливо не впливає на інтенсивність розвитку мікроживців. '

На модифікованому середовищі утворюється на 20-30% більше точок росту та коренів (в середньому 7.3 та 8,6 відповідно), ніж на стандартному.

4.2. Особливості розвитку в умовах іп vitro ' '

Культивування краще проводити в осінньо-весняний період. При температурі,

вищій за 25 °С, у деяких рослин починається утворення каллюсу і в культуру часто попадають спори мікроорганізмів, незважаючи на стерилізацію середовища.

Рослинй. які були введені в культуру неодинаково розвиваються на поживному середовищі. Це дає можливість підібрати найбільш підходящі, генотипи для клонального мікророзмноження. . «•

4.3. Оптимізація процесу адаптації до умов іп vivo .

. При адаптації мікроживців до умов іп vivo застосовували два методи. Перший включає такі етапи: пересадка на середовище без сахарози і фітогормоніз - пересадка в торф'яні горшечки з сумішшю торфу і піску та пересадка з горшечків в грунт. Другий полягає у висадці у грунт (у ямочки, попередньо наповнені торфом і дерновим грунтом). Якщо з використанням першого методу приживалось 75-85%, то при використанні другого методу відсоток приживання не досягає і 50%.

На збільшення приживання велике значення мають також механічний склад та

_ і І* * • - - . ,

вологість грунту. Щоб зменшити інтенсивність, транспірації листками висаджені у ботанічний сад рослини перший тиждень слід закривати поліетиленовими мішечками. У природніх умовах дерен забезпечує вологу атмосферу на поверхні грунту.

Розділ 5. Бюлопя A.montana в умовах культури

5.1. Способи введення в культуру . '

Ефективним виявився метод розділення і пересадки кореневища. Для цього спочатку кореневище протягом 4-5 днів закривали поліетиленовою плівкою. При цьому листки прикореневої розетки відсихають, а точка відновлення починає інтенсивно

. 15

розвиватися і утворюються молоді листочки. Особини, вирощені а лабораторії шляхом мікроклонального розмноження або проростання насіння, також добре приживаються у відкритому грунті після короткого перебування в тепличних умовах.

5.2. Особливості біології в культурі : Основні особливості біології А.топити в культурі полягають в тому. ¡по н,-

низовині фенофази росту і розвитку рослини наступають значно скоріше ніж в природних місцезростаннях і крім того, скорочується тривалість окремих з них. Рівень фактичної насіннєвої продуктивності набагато менший, ніж у природних популяціях і відповідно також менший відсоток обнасінення. Виявилося, шо морфометричні параметри рослин які знаходяться у культурі, значно менші, ніж тих, шо ростуть > природних умовах, навіть якшо брати особнни одного клону. Вміст біологічно активних речовин (флавоноїдив. ефірних олій) в умовах культури при нормальному

• освітленні суттєво не змінюється. .

Розділ 6. Охорона, раціональне використання та відновлення природних

. ПОПУЛЯЦІЙ '

Виходячи із біоекологічних особливостей, А.топіапа охорону та відновлення природних популяцій рекомендуємо проводити за такою схемою:

1. Регулювати випас худоби в місцях зростання популяцій, проводити сінокосіння

тільки після відцвітання рослин. . .

2. Заборонити заготівлю суцвіть як лікарської сировини на п’ять років, а в

* подальшому проводити ії в залежності від стану популяцій.

3. Вивчити можливості створення штучних ценозів у гірських районах на вологих,

слабокислих грунтах. .

4. Створити лабораторію для клонального мікророзмноження рослин.

5. Проводити розробку основ кріозбереження генетичного матеріалу виду.

6. Розпочати селекційну роботу з метою виведення рослин, які можна б було УСПІШНО культивувати і в низинних районах.

Основні ВИСНОВК1І

1. Враховуючи. тенденцію до скорочення природних заростей A.montana в

Закарпатті (зменшгнйя на 60% за останні 20 років), можно прогнозувати, що через 5060 років генофонд виду на даній території буде під загрозою знищення, якщо не вжити заходи по охороні. . ,

2. У природному середовищі існування A.montana проявляє високу життєвість. Завдяки міцному кореневищу з багатьма бруньками відновлення рослини добре переносять несприятливі періоди року. Розвиток вегетативних органів і генеративне розмноження охоплює майже весь вегетативний період в умовах гірського поясу.

3. Т<}к як у А.топіапа переважає вегетативне розмноження, в більшості популяцій

значну частину складають віргінільні особини. Більшість вивчених популяцій -повночленні, молоді, нормального типу. ,

4. Не дивлячись на те, що А.топіапа характеризується відносно високими

показниками потенційної і фактичної насіннєвої продуктивності і постійною присутністью життєздатного насіння - генеративне поновлення популяцій складає невелику частину від вегетативного. Це, очевидно, пов'язано з поганим приживанням проростків. '

5. Насіння A.montana швидко втрачає схожість при зберіганні, тому один раз за три роки насіннєвий банк потрібно оновлювати. ' Обробка насіння розчином гіберелінової кислоти може бути використана на практиці для збільшення його

■ ■ ■ схожості і стимуляції розвитку молодих рослин.

. 6. Висока варіабельність морфомегричних ознак у всіх вивчених популяціях та

високий коефіцієнт їх фенетичної подібності свідчять про те, що генетичний склад популяцій суттєво не відрізняється і можливо вони походять від однієї первинної популяції.

• . V суцл-.ттях рослин з різних популяцій біологічно активні • речовини накопичуються неодинаково. Це обумовлено генотипом рослин і такими екологічними факторами, як осв¡тління і температура.

8. Розроблений метод мікроклонздьного розмноження можна з успіхом використовувати для створення, промислової культури, а також для" відновлення природних запасів виду. - '

. 9. При вирощуванні A.montana в низинних районах через 3-4 роки необхідно

поновлювати культуру молодими саджаннями. Паралельно слід також проводил: індивідуально відбір найкращих форм, які можна адаптувати до умов низішини.

. Практичні рекомендації . .

1. Для збереження генофонду A.montana необхідно посилити контроль за стано-.: природних популяцій в існуючих заказниках і створити нові ботанічні заказники (н;: г. Бубен біля с. Гусне Велико-Березнянського району. плоша 10 та).

• 2. Створити банк насіння популяцій, ідо займають обмежену площу.

3. Методом клонального мікророзмноження щорічно створювати резерв мікроживців. які у дальнішому висаджувати у природні умови.

4. У гірських районах на слабокислих вологих грунтах сформувати штучні ценози, котрі можна би використати для заготівлі лікарської сировини.

5. У ботанічних садах створити і підтримувати культуру з метою відбору рослин, котрі можна би адаптувати до екологічних умов низинних районів.

. Публікації по темі дисертації ■

1. Ніколайчук В.І., Арпа П.С.. Надь Б.Б., Куртин Н.П., Яловська Г.Й.

Перспективи мікроклонального розмноження різних популяцій арніки гірської, вивчення можливостей розширення її ареалу //Наук, вісник Ужгородського державного університету. Сер. Біологія. Вип. І., 1994,-С.32-34. ■

2. Ніколайчук В.1., Надь Б.Б.. Куртин Н.В. Деякі результати клонального мікророзмноження арніки гірської. //Наук. вісник Ужгородського державного університету, Сер. Біологія, Вип.2., 1995.-С.81-83.

3. Арпа П.С., Николайчук В.И., Куртин Н.П., Надь Б.Б., Яловская Г.Й. Влияние гибберелина на прорастание арники горной (Arnica montana L.) IIНаук, розробки

• 18 •

молодих вчених: Тез. докл. VI науч. конф. молодых ученых и специалистов У жгородского государственного университета - Ужгород; 1991.- С. 105-106.

4. Надь Б.Б. Перспективы микроклонального разможения редких и исчезающих видов лекарственных растений Карпат //Актуальные проблемы физиологии растений и генетики: Тез. докл. конф. молодых ученых - Киев, ,1992,- С. 133.

5. Ніколайчук В.І.. Арпа П.С.. Яловська Г.Й., Куртин Н.П.. Надь Б.Б. Особливості онтогенезу арніки гірської в культурі in vitro та можливості її інтродукції у низинному поясі //Изучение онтогенеза иттродуцированных видов природных флор в ботанических садах - Киев. 1992.-С.123-І24.

6. Ніколайчук В.І., Арпа П.С.. Надь Б.Б., Куртин Н.П., Яловська Г.Й., Шполярич Я.М., Литко М.М. Порівняння морфологічних параметрів і генетичних особливостей високогірної популяції Arnica montana L. полонини Красна із кращими її клонами однорічної селекції //Тез. докл.. VI съезда Укр. общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова. T.III - Киев, 1992.- С.35-36.

7. Надь Б.Б. Генетико-фізіологічні основи адаптації зникаючих лікарських рослин Карпат //Тез. доп. 47-ї наук. конф. УжДУ - Ужгород. 1993.- С.24.

8. Надь Б.Б., Ніколайчук В.І. Можливості промислового вирощування рідкісних

видів лікарських рослин //Наук, розробки агропромисловому комплексу - Н.Ворота, 1993.-С.60. . .

9. Ніколайчук В.І., Надь Б.Б. Проблема акліматизації арніки гірської до більш

І ' сухого клімату1 низьких регіонів //Тези доп. II з'їзду Українського товариства фізіології

рослин - Київ, 1993.- С.22-23. .

10. Ніколайчук В.І., Надь Б.Б. Вплив зовнішніх факторів на вміст біологічно-

активних речовин в арніці гірській //Тези доп. 48-ї наук. конф. УжДУ - Ужгород, 1994,-С.40.- ’

! 1. Ніколайчук В.І., Надь Б.Б. Вивчення репродуктивної біології арніки гірської в Карпатах //Тез. доп. 49-ї наук. конф. УжДУ. - Ужгород, 1995.- С.бЗ.

• 19

12. Nagy B. A termeszetes populaciok komplex tanulmanvozasanak szerepe Karpataij

ritka gyogynovenyeinek’megorzeseben //Magyarok szerepe a Vilag termeszettudomanyo'i c muszaki haladasaban. Eloadasok kivonatai. - Budapest. 1992,- 92-93 old. .

13. Nagy B„ Nikolaychuk V'. K.arvo!ogical researches of Arnica nioniana L. spo.u".. •

the Transcarpathian territory //Proceedings of the 13 th European workshop on the .~u nucleus. - Balatonaliga. 1993, -P.77. .

N'.\G V В. The bioecological and biotechnological basis of Arnica montana L. genetic funds preservation in Transcarpathia. Abstract of thesis for the degree of Candidate of Biological Science in the field of Botany, (manuscript) Uzhgorod State University. Ukraine, Uzhgorod, 1995. •

The state of natural population of Arnica montana L. in Transcarpathia is characterized by complex bioecological investigation. Results of clonal microreproduction of the species and methods of consecutive adaptation to in vivo conditions are presented.

The biological peculiarities of the culture are studied and recommendation for bringing it to an industrial culture is given. . -

On the basis of the results the principles of preservation of the genetic fund in Transcarpathia are worked out. ' .

Надь Б.Б. Бноэкологические и биотехнологические основы сохранения генофонда Arnica montana L. в Закарпатье Диссертация на соискание ученой степени кандидата, биологических наук по специальности 03.00.01 - ботаника, {рукопись) Ужгородский государственный университет, Украина, Ужгород, 1995. !

На основе комплексных биоэкояогических исследований характеризуется состояние природных популяций Arnica montana L. в Закарпатье. Представлены результаты клонального микроразмножения вида, а также методы последовательной

адаптации к условиям in vivo. Изучены особенности биологии вида в культуре и даны

. ; ' ■ рекомендации для введения его в промышленную культуру. •

На основе результатов разработаны основы сохранения генофонда в Закарпатье.

Ключові слова: Arnica montana L., ареал, фітоценологія, біоморфологія, репродуктивна біологія, внутрішньовидова мінливість, флавоноїди, клональне мікророзмноження культура, охорона генофонду.