Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Мезоструктура фотосинтетического аппарата листа в онтогенезе Panax ginseng C.A. Mey. из природных и культивируемых популяций Приморья

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Мезоструктура фотосинтетического аппарата листа в онтогенезе Panax ginseng C.A. Mey. из природных и культивируемых популяций Приморья"

На правах рукописи

Хроленко Юлия Анатольевна

МЕЗОСТРУКТУРА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА ЛИСТА В ОНТОГЕНЕЗЕ Рапах ginseng С.А. MEY. ИЗ ПРИРОДНЫХ И КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ПОПУЛЯЦИЙ ПРИМОРЬЯ

03.00.05 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владивосток - 2006

Работа выполнена в лаборатории биотехнологии Биолого-почвенного института ДВО РАН

Научный руководитель:

академик РАН

Журавлев Юрий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Комарова Татьяна Александровна

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Остроградский Павел Георгиевич

Ведущая организация:

Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН

Защита состоится 25 октября 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 005.003.02 при Биолого-почвенном институте ДВО РАН по адресу: 690022 г. Владивосток, пр. 100 лет Владивостоку, 159. Факс: (4232) 310-193.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ДВО РАН

Автореферат разослан / августа 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

В.Ю. Баркалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Женьшень настоящий (Panax ginseng С.А. Меу. сем. Araliaceae) — ценное лекарственное растение. P. ginseng является реликтом третичной флоры, в настоящее время приобрел статус исчезающего растения 1 категории редкости (Харкевич, Качура, 1981) и занесен в Красную книгу РСФСР (Красная..., 1988). Приморский край является единственным местом на Земле, где P. ginseng сохранился в дикорастущем виде. Запасы этого вида предельно истощены в результате незаконного сбора растений браконьерами, о чем постоянно сигнализируют статьи в публичной печати ("Май — пора женьшеня?", Красное знамя от 11.05.03; "Корень жизни", Мир в доме от 23.05.03; "Дикоросы из питомника", Владивосток от 04.06.02). Для разработки стратегии сохранения вида необходимо проведение его комплексного изучения, что является основным положением выполнения программы по реинтродукции женьшеня — восстановлению вида в пределах бывшего ареала (Краевая...,1997). P. ginseng еще недавно обитал на юге Дальнего Востока России, севере Китая и в Корее. В настоящее время в двух последних странах растения P. ginseng в дикорастущем виде не встречаются, хотя в большом количестве культивируются на плантациях. Культивируемые формы, к сожалению, не сохраняют разнообразия признаков, присущих виду в целом. Поэтому в анализе особенно важно изучение особей из их естественных местообитаний.

Охрана таких видов ставит перед исследователем задачу выявления их полиморфизма различными методами исследования. А.Т. Мокроносов (1978, 1981) предложил комплексный подход оценки функциональной активности растений, который объединяет тканевый и клеточный уровни организации фотосинтетического аппарата растений. Анализ мезоструктуры листа на различных этапах жизненного цикла даст ценную информацию в изучении биологии этого растения. Для выяснения диапазона варьирования мезоструктурных признаков в пределах вида требуется изучение растений из различных точек ареала. Географическое положение района исследования, которое охватывает обширную часть современного ареала P. ginseng, позволяет выявить особенности организации фотосинтетического аппарата этого вида, связанные с адаптацией.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключалась в изучении мезоструктуры листа на различных этапах жизненного цикла Panax ginseng, произрастающего в естественных местообитаниях и возделываемого в культуре.

Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить онтогенез P. ginseng в условиях плантации и особенности возрастной структуры природных популяций.

2. Оценить связь мезоструктурных характеристик с определенными возрастными состояниями P. ginseng в естественных местообитаниях и в условиях плантации.

3. Изучить мезоструктуру листа P. ginseng в сравнении с другими видами сосудистых растений из разных экологических групп.

4. Провести сравнение структуры мезофилла листа P. ginseng с другими видами семейства Araliaceae.

5. Выявить мезоструктурные и морфологические признаки листа, по которым имеются существенные различия между растениями P. ginseng из природных популяций.

Научная новизна. Впервые исследованы структурно-функциональные характеристики ассимиляционного аппарата P. ginseng в пределах его современного ареала в Приморье. Определены структурные признаки фотосинтетического аппарата и диапазоны их варьирования в пределах одного вида. Впервые проведено описание возрастных состояний P. ginseng в условиях плантации. Выявлена связь мезоструктурных характеристик листа с возрастом этого растения в условиях выращивания.

Основные положения, выносимые на защиту.

1) В условиях плантации у P. ginseng 3 возрастных периода и 8 возрастных состояний. Онтогенез плантационного P. ginseng неполночленный с продолжительным генеративным периодом.

2) Адаптация растений к условиям среды на структурном уровне происходит путем изменений количественных параметров мезофилла листа

3) Женьшень по количественным показателям мезоструктуры листа обнаруживает сциоморфную структуру, которую отличает низкое пластидное наполнение листа, низкие мембранные индексы клеток и хлоропластов и очень крупные размеры хлоропластов.

4) Плантационные растения Р. ginseng разных онтогенетических групп достоверно различаются по основным количественным показателям структуры мезофилла листа.

Теоретическая и практическая значимость. Работа является частью комплексной программы, проводимой в лаборатории биотехнологии по исследованию, сохранению и рациональному использованию ценнейшего лекарственного растения Р. ginseng. Полученные оригинальные данные демонстрируют возможность использования "метода мезоструктуры" для изучения особенностей видового уровня в диапазоне условий, наиболее характерных для вида. Анализ причин и закономерностей внутривидовой изменчивости дает ценный материал в выявлении экологического оптимума вида. Сравнительный анализ того же вида в культуре позволяет оценить, насколько условия культуры соответствуют экологическому оптимуму. Результаты исследований могут быть использованы в целях селекции Р. ginseng на "светоустойчивость" и для проведения целенаправленного отбора особей по мезоструктурным показателям с целью повышения продуктивности женыненевых плантаций. Параметры мезоструктуры листа следует использовать в качестве дополнительных диагностических признаков при регуляции светового режима при выращивании этого вида в условиях культуры. Кроме того, результаты могут быть использованы другими научными учреждениями, в сводках по анатомии, морфологии и экологии растений.

Апробация работы. По полученным материалам сделаны доклады на Международном конгрессе по женьшеню "The challenges of the 21st century" (Vancouver, Canada, 1994), 1-ом

Европейском конгрессе по женьшеню (Marburg, Germany, 1998), конференциях - конкурсах молодых ученых БПИ ДВО РАН (2000, 2001), Международной конференции "Растения в муссонном климате", Ботанический сад-институт (Владивосток, 2000), Международной конференции "Классификация и динамика лесов Дальнего Востока", БПИ ДВО РАН (Владивосток, 2001), совместном научном семинаре лаборатории анатомии и морфологии растений и экологической физиологии в Ботаническом институте им. В.Л. Комарова в Санкт-Петербурге (2 декабря, 2005 г.), а также на заседаниях лаборатории биотехнологии БПИ ДВО РАН (1999-2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, результатов и обсуждения, заключения, выводов и списка цитированной литературы, включающего 184 наименования (в том числе 66 на иностранных языках). Работа изложена на 130 страницах, иллюстрирована 25 рисунками и 11 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор литературы

В разделе дается биологическая характеристика женьшеня настоящего, приводятся литературные сведения о лекарственной ценности и его экономической значимости, о распространении и запасах его в природе. В разделе обсуждена связь структуры мезофилла листа с интенсивностью физиологических процессов, и, прежде всего фотосинтеза. Приводятся литературные данные о влиянш! строения мезофилла листа на проведение и поглощение солнечного света и на скорость газообмена (Лайск и др., 1970; Nobel, Walker, 1975; Nobel, 1977; Цельникер, 1978; Vogelman, 1993). В разделе приведены имеющиеся в литературе сведения о связи структуры мезофилла с экологическими условиями обитания растений.

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования

Сбор растений P. ginseng из естественных местообитаний производился на протяжении 1994-2001гг. Основное число особей собрано в ходе экспедиции 1994 г., организованной лабораторией биотехнологии и индивидуальных поездок Ю.Н. Журавлева, Т.И. Музарок и Ю.Н. Судакова. Места сбора растений приведены на рис. 1. Выборки более или менее полно охватывают современный ареал женьшеня. Культивируемые растения были взяты для анализа в 1993 г. из производственной плгетации в окрестностях г. Дальнегорска. Для повторения опыта по возрастным изменениям мезоструктуры листа были привлечены растения женьшеня настоящего из частной плантации в Спасском районе. Этот материал был также использован для анализа и выделения возрастных состояний. Всего для исследования обработано более 200 особей P. ginseng. Для того чтобы провести сравнение структуры мезофилла листа P. ginseng с другими дальневосточными представителями семейства Araliaceae были привлечены

Tepuen

следующие виды растений: Kalopanax septemlobus (Thunb.) Koidz.; Aralia elata (Miq.) Seem.; A. cordata Thunb.; A. continentalis Kitag.; Eleutherococcus senticosus (Rupr. et Maxim.) Maxim.; E. sessiliflorus (Rupr. et Maxim.) S.Y. Hu; Oplopanax elatus (Nakai) Nakai. Образцы листьев были собраны из природных местообитаний (в Спасском, Хасанском, Чугуевском, Уссурийском районах) и на территории Ботанического сада-института, дендрария Горнотаежной станции ДВО РАН.

Рис. 1. Карта-схема выборок из природных популяций Panax ginseng. Места выборок обведены кружками. Цифрами отмечены выборки: 1-хасанская, 2- спасская, 3- чугуевская.

2.2. Районы исследования

В главе приводятся сведения о климате, почвах

районов исследования (Агроклиматические ...... 1973;

Ларенцева, Зонова, 1998), а также описания местообитаний P. ginseng.

23. Методы исследования

Основным методическим подходом при сборе и обработке материала был метод мезоструктуры, разработанный в конце 1970-х гг. на кафедре физиологии и биохимии растений Уральского госуниверситета под руководством А.Т. Мокроносова (Мокроносов, Борзенкова, 1978) (рис.2). Для определения размеров хлоропластов делали фотоснимки поперечных срезов листьев, с помощью фотонасадки на пленку "Микрат-300". Хлоропласты измеряли при проецировании полученных негативов на экран. Форму хлоропласта принимали за трехосный эллипсоид вращения. Наибольшую и среднюю оси эллипсоида измеряли на микрофотографиях клеток, третью меньшую ось принимали за 1 мкм, т.е. практически исключив ее из расчетов (Горышина, 1989). Объемы и площади поверхностей клеток мезофилла сложной формы определяли по методике, разработанной Л.А. Ивановой с В.И. Пьянковым (2002). Изучение

устьиц проводили методом отпечатков по Полаччи (Практикум..... 1972), но вместо раствора

коллодия использовали бесцветный лак. Исследовали два признака: размеры замыкающих клеток устьиц и число устьиц на единицу площади листа. Периодизация онтогенеза женьшеня настоящего в условиях плантации проведена по схеме Работнова-Уранова (Ценопопуляции..., 1976). При определении возрастного состояния особей учитывался комплекс признаков строения их надземной и подземной сферы. Для характеристики каждого возрастного состояния изучено не менее 5-7 особей, всего проанализировано более 45 особей. При описании морфологии растений использована терминология, принятая в современных онтогенетических

исследованиях (Онтогенетический..., 1997). Для установления типов природных популяций использовалась схема ценопопуляционного анализа, разработанная Л.П. Рысиным и Т.Н. Казанцевой (1975).

Рис. 2. . Метод

мезоструктуры (Мокроносов, Борзенкова, 1978). Интегральные показатели ИМК - индекс мембран клеток (отношение площади наружной поверхности мембран клеток к площади листа), ИМХ - индекс мембран хлоропластов (отношение

площади наружной поверхности хлоропластов к площади листа).

камера Горяева

число теток, тыс/см2

площадь листа» см

.2

поперечные срезы

толщина листа, мкм

Мацерация

(Хшеные препараты

объём клетки, тыс. мкм3

поверхность клетки, тыс. мкм2 числа хлоропластов в клетку шт. число хлоропластов, млн./см2 —1

микрофото?рафиц

объём хлоропласта, мкм3

площадь поверхности: хлоропласта, мкм2

Для анализа данных использовали как одномерные, так и многомерные методы. Определены средние значения признаков и их доверительные интервалы (95%-я вероятность),

проверена достоверность их отличий по t-критерию Стьюдента и U-критерию Манна-Уитни. Последний использовался в связи с несоответствием распределения ряда признаков нормальному закону. Для некоторых признаков построены гистограммы распределения значений. Сравнение средних данных для растений разных лет жизни проводили с использованием критериев Стьюдента и Уилкоксона. В качеств з меры изменчивости применяли коэффициент вариации (Cv,%). Степень варьирования признака устанавливали по эмпирической шкале С.А. Мамаева (1972). Для выяснения возможности разделения 3 групп (Спасская, Хасанская, Чугуевская) по совокупности признаков проведен дискриминантный анализ (анализ канонических переменных). Статистическая обработка данных выполнена с помощью пакета прикладных программ Statistica for Windows 5.0 (Боровиков, Боровиков, 1998).

Глава 3. Результаты и обсуждение

3.1. Онтогенез плантационного i'anax^fnmg

Описание онтогенеза на дикорастущих особях не представляется возможным, поскольку это растение редко встречается в природе. Поэтому плантация использовалась как модель. В онтогенезе плантационного P. ginseng выявлено 3 возрастных периода (латентный, прегенеративный, генеративный) и 8 возрастных состояний: I. Латентный период - семена. II. Прегенеративный — проростки (рГ), ювенильные (/), имматурные (im), виргинильные молодые (vy), виргинильные взрослые (v2), III. Генеративный период — генеративные молодые (g¡), генеративные средние (g2), генеративные зрелые (gj) (рис. 3). Возрастные состояния, которые проходит этот вид в процессе онтогенеза, сходны в общих чертах с возрастными состояниями, выделенными для ряда многолетних травянистых растений. Однако генеративный период является наиболее продолжительным из всех периодов онтогенеза. На всем его протяжении наблюдаются процессы новообразования, процессы отмирания не выражены, за исключением сезонной смены моноциклических побегов. Р. ginseng — многолетний стержнекорневой травянистый поликарпик, с розеточными побегами на начальных этапах онтогенеза и удлиненными моноциклическими, монокарпическими, симподиально сменяющимися побегами — во взрослом состоянии. В условиях плантации онтогенез Р. ginseng следует охарактеризовать как неполночленный с продолжительным генеративным периодом. Апогея своего развития Р. ginseng достигает в зрелом генеративном состоянии (gj), что и определяет сроки его культивирования в плантационных условиях. Вегетативное размножение не характерно для вида. Основной способ возобновления — семенным путем. Семена к моменту осыпания имеют недоразвитый зародыш и нуждаются в доразвитии.

pl J m v, v2 gj g2 gj

о

о

V ^J?

О семя

^ ассгшишру'юч/гш л» \cm

Ц чешуевидный лист

| генеративный * почка

J корень

I годичный прирост

| побег

глава каудекса

Рис. 3. Онтогенез Panax ginseng в условиях плантации (схема): гк — главный корень, бк — боковой корень, пк - придаточный корень.

3.2. Структура ассимиляционного аппарата листа плантационного P. ginseng

Изучение растений в условиях плантации выигрышно отличается тем, что растения находятся в более или менее одинаковых условиях, в отличие от изучения их в естественных местообитаниях, где факторы среды действуют на растения в комплексе и трудно отделить влияние одного фактора от другого. Как правило, у плантационных растений известен календарный возраст, растения переходят от одного возрастного состояния к другому более или менее "дружно". Таким образом, созданы такие условия, в которых выдвигается на первый план возрастной аспект. Появляется возможность оценить изменчивость мезоструктуры листа в связи с возрастом растений, отбросив влияние тех факторов среды, которые действуют в естественных биотопах.

3.2.1. Возрастные изменения мезоструктуры листа у Panax ginseng в условиях промышленной плантации (г. Дальнегорска)

Основные параметры мезоструктуры листа P. ginseng для каждого года жизни представлены на рис. 4. В ходе развития надземного побега P. ginseng, выращиваемого в условиях производственной плантации, у листьев обнаружено ежегодное увеличение числа клеток, устьиц и хлоропластов в единице листовой поверхности, индекса наружных мембран клеток, площади терминального листочка. Размеры устьиц и клеток мезофилла, клеточный объем одного хлоропласта с возрастом растения уменьшались. Производные параметры мезоструктуры листьев Р. ginseng разного возраста представлены в табл. 1. С ростом числа

клеток в единице листовой поверхности повышается и количество хлоропластов в единице площади листа (рис. 4, табл. 1). К 6-му году жизни растения этот показатель увеличивается в 2 раза, а клеточный объем хлоропластов (КОХ) уменьшается в 1.7 раза. Индекс поверхности наружных мембран клеток (ИМК) у 6-летних растений в 1.7 раза больше, чем у 1-летних. Изучая мезоструктуру листа Р. ginseng, несмотря на очевидные признаки теневыносливого растения, была выявлена возрастная динамика параметров количественной анатомии его листа, направленная в сторону гелиоморфности, то есть структуры фотосинтетического аппарата более "светового типа". Следовательно, можно предположить, что с возрастом растения этого вида становятся более "светоустойчивыми". Наблюдаемые изменения мезоструктуры листа позволяют сделать предположение о повышении с возрастом потенциальных фотосинтетических способностей ассимиляционного аппарата и его "светоустойчивости". Из этого следует, что практикуемое искусственное притенение растений на плантации, одинаковое в течение всего периода развития Р. ginseng, ограничивает потенциальные фотосинтетические возможности этого растения в последние годы его культивирования. Постепенное повышение освещенности с увеличением возраста растений, вероятно, позволит повысить продуктивность женьшеневых плантаций.

а среднее j' | стандартная ошибка ^С стандартное отклонение J

Рис. 4. Количественная анатомия и площадь терминального листочка плантационных растений Panax ginseng. По оси абсцисс, для А-Е: годы жизни растения. По оси ординат: А - площадь центральной доли листа, см2, Б - число клеток в 1 см2, тыс., В-

число устьиц в 1 см2, тыс., Г- число хлоропластов в клетке, шт., Д- объем клеток мезофилла, тыс. мкм3, Е- длина устьиц, мкм.

Таблица 1. Производные параметры мезоструктуры листа плантационных растений Panax ginseng различного возраста

Возраст растения, лет Число хлоропластов, млн7см2 ИМК КОХ, тыс. мкм3

1 3.3 ±0.2 6.1 ±0.4 1.22 ±0.05

2 3.0 ±0.2 6.7 ±0.4 1.06 ±0.04

3 3.8 ±0.2 7.1 ±0.3 0.95 ± 0.04

4 4.1 ±0.2 7.8 ±0.5 0.85 ± 0.03

5 5.8 ±0.3 9.4 ±0.5 0.80 ±0.03

6 6.5 ±0.3 9.7 ± 0.4 0.71 ±0.02

Примечание. ИМК — индекс мембран клеток мезофилла, КОХ — клеточный объем хлоропласта

3.2.2. Возрастные изменения мезоструктуры листа и морфометрических признаков вегетативных и генеративных органов у P. ginseng в условиях Спасской плантации

Было проведено изучение мезоструктуры фотосинтетического аппарата листа P. ginseng в ходе его развития до зрелого генеративного состояния (всего 7 возрастных групп). Морфологические показатели вегетативных и генеративных органов растений (высота стебля, цветоноса, число плодов, диаметр мутовки, вес корня) с возрастом увеличиваются. В ходе развития растений параллельно с увеличением площади листьев увеличивается число клеток, хлоропластов, устьиц в расчете на единицу площади листа, уменьшаются размеры клеток, устьиц и пластид. Резкое увеличение продуктивных характеристик наблюдается при вступлении растений в генеративный период развития. Некоторые показатели увеличиваются в 2-3 раза. Вероятно, это и объясняет традиционное использование в оценке продуктивности растений сырьевых показателей, не включая мезоструктуры листа, хотя есть авторы, которые используют комплексный подход (Багаутдинова и др., 2003). Конечно, такого резкого скачка в изменении мезоструктурных характеристик листа не наблюдается, однако, внешнее изменение габитуса растения, в частности появление новых листьев на нем сопровождается внутренними изменениями — мезоструктуры листьев. Появление нового листа на растении, безусловно, способствует увеличению ассимиляционной площади листьев, но с увеличением числа клеток и хлоропластов в 1 см2 листа возрастает площадь внутрилистовой ассимиляционной поверхности, что в свою очередь также увеличивает фотосинтетические способности ассимиляционного аппарата (Лайск, 1977; Nobel, Walker, 1985; Patton, Jones, 1989).

Проанализировав данные ясно видно, что направленность возрастных изменений мезоструктуры листа аналогична ранее установленной в промышленной популяции у групп P. ginseng разного календарного возраста в г. Дальнегорске (Хроленко, Бурундукова, 2001).

3.2.3. Индивидуальная изменчивость количественных показателей устъичного аппарата у одновозрастных растений P. ginseng

Из количественных признаков устьичного аппарата листа более изменчивым оказался показатель числа устьиц на 1см2 листа, он характеризуется повышенным уровнем изменчивости (Cv=22%). Уровень изменчивости длины замыкающих клеток устьиц низкий (Cv=7.7%). Вероятно, что растения P. ginseng с максимальным числом устьиц на единицу листовой поверхности имеют более высокую устьичную проводимость и, следовательно, могут лучше справляться с вентиляцией листа и предохранять его от перегре ва. В работе Н. Park (1980) была выявлена прямая корреляция устьичной частоты на листе с интенсивностью освещенности при которой выращивались растения P. ginseng. Предполагается существование резерва повышения "светоустойчивости" P. ginseng в условиях плантации за счет отбора растений этого вида с максимальной частотой устьиц на листе.

33. Возрастпая структура природных популяций P. ginseng

Анализ возрастной структуры популяций показал, что все популяции являются нормальными, но неполночленными (рис. 5). Спасская и Чу1уевская идентифицируются как популяции многолетников, находящихся в средних для семенного размножения условиях местопроизрастания; число взрослых вегетативных особей более или менее равно числу особей генеративных. Их спектры в целом похожи: неполночленные, отсутствуют проростки (рГ), ювенильные (/)> генеративные зрелые (gj), сенильные (s), слабо представлена имматурная (im) возрастная группа. Обе популяции имеют центрированные спектры с абсолютными максимумами, приходящимися на одну из групп генеративных растений (g¡). Хасанская представляет популяцию находящуюся в условиях малоблагоприятных для семенного размножения, количество генеративных особей ниже числа осо эей вегетативных. Ее возрастной спектр приближен к левостороннему. Базовый возрастной спектр — двухвершинный с максимальными подъемами, приходящимися на вегетативное молодое и генеративное молодое состояния (рис. 5). Анализ возрастной структуры выборок выяв ил, что наиболее многочисленны онтогенетические группы виргинильных (44.7%) и генеративных растений (51.1%), которые и были использованы в дальнейшем.

ХС

СП

Vi V2 Gj G2 IM Vj V2 Gt G2

ЧГ 50 Базовый спектр 45 -

40--т- 35--¿т- 30--В|-

Вйния Мм вшяяЭ ВШаая Q Ивй ШИШ ЕКНН иибппЭ 8ШЙШЯ

IM Vi V2 G¡ G2 IM Vi V2 GI G2

Рис. 5. Возрастная структура популяций Panax ginseng.

По оси абсцисс: возрастные состояния. По оси ординат-, количество растений данной возрастной группы, %. ХС — Хасанская, СП — Спасская, ЧГ — Чугуевская.

3.4. Мезоструктура листа дикорастущего Panax ginseng

P. ginseng как объект для эколого-физиологических исследований представляет большой интерес. Это растение может служить примером широко распространенного вида с очень низкой популяционной плотностью (Журавлев и др., 1999). Географическое положение района исследования, которое охватывает обширную часть современного ареала P. ginseng, позволило выявить особенности организации фотосинтетического аппарата этого вида, связанные с адаптацией. Приморский край является единственным местом на Земле, где P. ginseng сохранился в дикорастущем виде.

3.4.1 Мезоструктура листа Р. ginseng в сравнении с модальными классами по признакам мезоструктуры листа для сосудистых растений

Показано, что у Р. ginseng очень крупные хлоропласты (диаметр 6.1-8.1 мкм). Объем хлоропласта, рассчитанный по формуле трехосного эллипсоида, варьировал от 37 до 69 мкм3. Объем хлоропласта и площадь его поверхности, определенные по номограммам А.Т. Мокроносова составили 115-250 мкм3 и 113-200 мкм2 соответственно. По мезоструктурным показателям этот вид демонстрирует свою принадлежность к группе тенелюбивых видов. Отдельные показатели, такие как объем пластид и число хлоропласте в в единице площади листа, у него приобретают значения, которые считаются пограничными в растительном мире. По многим показателям он сходен с Asarum europeaum, Oxalis acetosella, Maianthemum bifolium — типичными тенелюбивыми растениями из-под полога леса. По количественным показателям мезоструктуры листа этот вид обнаруживает сциоморфную стр^тстуру, которую отличает низкое пластидное наполнение листа, низкие мембранные индексы ИМК, ИМХ и очень крупные размеры хлоро пластов.

3.4.2 Особенности структуры мезофилла листа Р. ginseng в сравнении с другими дальневосточными аралиевыми

Если сравнительный анализ между растениями Р. ginseng разных возрастных групп, разных плантаций затрагивал в основном 2 группы параметров мезофилла листа — количественные и объемные, то в сравнительный анализ с видами семейства были вовлечены такие признаки как типы мезофилла, число слоев мезофилла, форма клеток, а также жизненные формы, плоидность и экология видов. В ряду жизненных форм древесные (Aralia elata, Kalopanax septemlobus) — кустарниковые (Oplopanax elatus, Eleutherococcus sessilißorus, E. senticosus) и травянистые растения (Р. ginseng, А. continentalis, А. cordatä) наблюдается уменьшение количества устьиц, клеток и хлоропластов в единице листовой поверхности, увеличение размеров замыкающих клеток устьиц и клеток мезофилла (рис. 6). В направлении от тенелюбивых гигро- и мезофитов (О. elatus, Р. ginseng) к светолюбивым (А. elata, К. septemlobus) увеличивалась доля участия палисадной ткани в формировании фотосинтетического потенциала листа. Увеличение внутренней поверхности листа вдоль градиента увеличения освещенности местообитаний и уменьшения влажности происходит за счет постепенного возрастания количества и общей поверхности палисадной ткани.

Таким образом, по структуре мезофилла листа Р. gim eng очень резко отличается от других видов семейства, даже тех его представителей, которые, как и он являются травянистыми многолетниками.. У Р. ginseng наиболее тонкий лист, отсутствует палисадная ткань мезофилла, наименьшее число слоев мезофилла, наиболее крупные клетки мезофилла, наименьшее количество устьиц на 1см2, а устьица наиболее крупные.

IOOmkm

Рис. 6. Схемы строения мягких тканей мезофилла листа дальневосточных представителей семейства Araliaceae: а — Kalopanax septemlobus, б — Aralia elata, в — Eleutherococcus senticosus, г — Eleutherococcus sessilißorus, д — Oplopanax elatus, e — Aralia contmentalis, ж - Aralia cordata, з -Panax ginseng.

3.4.3. Изменчивость мезоструктуры листа природных популяций Р. ginseng

В данном разделе представлен анализ внутри- и межпопуляционной изменчивости количественной анатомии листа популяций Р. ginseng на основе одномерных и многомерных статистических подходов. Учитывая то, что возрастные изменения мезоструктуры могут вносить свой вклад в изменчивость, поэтому следующим этапом анализа было сравнение данных по мезоструктуре листа между виргинильными и генеративными особями внутри каждой выборки (рис. 7). В результате анализа установлено, что достоверные различия по критерию Манна-Уитни между виргинильными и генеративными растениями существуют для Спасской выборки - по площади и толщине листьев, для Хасанской выборки - площади листьев. Для Чугуевской выборки достоверных различий между виргинильными и генеративными растениями не обнаружено. Для выяснения возможности разделения 3 групп (Спасская, Хасанская, Чугуевская) по совокупности признаков проведен канонический анализ (анализ канонических перемени ejx). В канонический анализ того же массива данных, не были включены толщина и площадь листа. Распределение образцов в значениях канонических переменных (1 и 2) показано на рис. 8. Между исследованными образцами в целом наблюдается трансгрессия соответственно географическому расположению без их полного обособления. На

графике можно выделить 3 группы: Хасанскую, Чугуевскую и Спасскую (100% верно определенных образцов).

j o среднее ■•■■... стандартная ошибка стандартное отклонение

Рис. 7. Мезоструктура листа разных возрастных групп у Panax ginseng го трех природных популяций. По оси абсцисс: цифрами обозначены 1,2 — Хасанские, 3,4 — Спасские, 5,6 — Чугуевские виргинильные и генеративные группы соответственно.

Группа Чугуевская лучше обособлена от Спасской и Хасанской вдоль оси первой канонической переменной. При этом Хасанская занимает промежуточное положение между двумя другими группами. Собственное значение 1-ой канонической переменной, показывающее, во сколько раз суммарная межгрупповая дисперсия вдоль этой оси превышает внутригрупповую, равно 1.66, что свидетельствует о хорошем разделении групп по этой оси. Наибольший стандартизированный коэффициент для первой оси имеют признаки "число хлоропластов в 1см2 листа" (-0.73) и "индекс мембран клеток" (-0.61). Вдоль оси второй канонической переменной Хасанская группа хорошо отделена от групп Чугуевской и Спасской, но качество ее отделения хуже, чем качество отделения группы Чугуевской (собственное значение 2-ой канонической переменной равно 0.62). Образцы Хасанской группы находятся в области отрицательных значений 2-ой канонической переменной, что позволяет выявить их отличие по "числу хлоропластов в клетке" (-0.79). В осях первой и второй канонических переменных группа Хасанская достаточно хорошо обособлена от группы Чугуевской и несколько хуже от группы Спасской. По результатам одномерного анализа средние значения большинства признаков особей Чугуевской группы достоверно отличаются от таковых для Спасской и Хасанской групп. По результатам канонического анализа группа Чугуевская хорошо обособлена от Спасской и Хасанской, чьи облака разделены несколько хуже и частично перекрываются. Такие результаты говорят о большем сходстве количественной анатомии листа Спасской с Хасанской, нежели с Чугуевской группой.

По линии главного водораздела Сихотэ-Алинская горная область делится на Япономорский (восточный и южный) и Уссури-Ханкайский (западный) макросклоны, которые отличаются друг от друга по строению рельефа и природно-климатическим факторам. В Хасанско-Барабашском горном районе основной хребет "Черные горы" выгнут дугой к Амурскому заливу. Долины большинства водотоков открыты южным и юго-восточным

влажным морским ветрам, растительность и почвы.

что и накладывает своеобразный отпечаток на климат,

4,0

3,5

; см 3,0

§ ; 2.5

V X

I ; 0) 2,0

\ 5:

Ф <.5

О.

;.. ф ; V" с - 1.0

,:" К '■ 0.5

s:

V- о ■ 0.0

; а»

Т

? S * . -0,5

О ■

X -1.0

(0

-1.5

: -2,0

-2,5

I..........°а _

.5 О ■ О

CD ■ gf-■•• О <□

......... 4................■

-3-2-101234

Каноническая переменная 1

о G_1 1 a G.2.2 • G_3.3

Рис. 8. Распределение растений Panax ginseng 3 выборок в пространстве первых 2 канонических переменных.

Примечание: G_l:l — Хасанская популяция, G_2:2 — Спасская популяция, G_3:3 — Чугуевская популяция.

В связи с этим климат в Хасанском районе относится к теплому влажному, а в районе залива Посьет и южной части побережья Японского моря к теплому избыточно-влажному (Ларенцева, Зонова, 1998). Хасанская популяция приурочена к территории прилежащей к морю. Здесь самая большая облачность, самое высокое количество осадков в год в сравнении с 2 другими районами. Меньшая толщина листьев Хасанских растений в сравнении со Спасскими позволяет функционально распределить концентрацию фотосинтетических элементов в единице листовой поверхности. Наименьшая толщина листа может расцениваться как адаптация к фокусированию рассеянного света. Однако снижение фотосинтетического потенциала единицы листа незначительно у Хасанских растений и компенсируется высоким содержанием пластид в клетках и более продолжительным вегетационным периодом. Хребет Синий, на южных и северо-восточных склонах которого были собраны растения Спасской выборки, является самым западным элементом Сихотэ-Алинской горной области. Спасский район среди климатических районов края идентифицируется как жаркий, умеренно-влажный (Ларенцева, Зонова, 1998). Это зона достаточного увлажнения, хотя характеризуется наименьшим количеством годовых осадков среди 3 исследуемых районов. В Спасском районе самый продолжительный

безморозный период в среднем 217 дней с t > О °С. Это характерно для южных районов и объясняется экранирующей ролью Сихотэ-Алиня в отношении муссонных потоков и отепляющим влиянием моря. Этот район характеризуется самым высоким приходом солнечной радиации и поэтому неслучайно листья Спасских растений самые толстые, с максимальным числом клеток и хлоропластов в единице листовой поверхности. Это в свою очередь определяет наиболее высокие уровни ИМК и ИМХ и, следовательно, более высокие возможности фотосинтеза. Чугуевская популяция — самая северная. Чугуевский район среди климатических районов края идентифицируется как умеренно-теплый, влажный (Ларенцева, Зонова, 1998). Для этого района характерен самьгд короткий безморозный период, в сравнении с 2 другими районами. Чугуевские растения отличаются очень крупными хлоропластами. При этом основным дискриминирующим признаком с максимальным положительным стандартизированным коэффициентом (0.31) является "признак объем хлоропласта", что очень наглядно показано на рис. 8, где практически все образцы Чугуевской выборки лежат в области положительных значений 1-ой канонической переменной. Это можно расценить как адаптацию к более низким температурам, более короткому вегетационному периоду. Многие авторы считают, что изменения, направленные на укрупните органелл — митохондрий, хлоропластов, диктиосом позволяют сохранять растениям высокую интенсивность фотосинтеза в условиях пониженных температур (Berry. Bjorkman, 1980; Герасименко, Заленский, 1982; Мирославов, Яковлева, 1983). Направлениесть изменений количественной анатомии листа растений Чугуевской выборки в большей степени ассоциирована с ужесточением условий произрастания вида.

Таким образом, условия и зоне обитания популяций Р. ginseng определяются не только географической широтой, но и теми климатическими особенностями, которые обусловлены приходом солнечной радиации, движением воздушных масс и микрорельефом собственно самих местообитаний. Все эти факторы вместе оказывают значительное воздействие на растительность края, а также на Р. ginseng. Эти данные демонстрируют возможность использования "метода изучения мезоструктуры фотосинтетического аппарата" (Мокроносов 1978, 1981; Pyankov et al. 1993) для изучения особенностей видового уровня в диапазоне условий, наиболее характерны?: для вида. С физиологической точки зрения экологический оптимум вида проявляется в формировании наиболее совершенной структуры листа в благоприятных условиях. Это выражается в создании максимальной внутрилистовой ассимиляционной поверхности (ИМК и ИМХ), которая обеспечивает максимальную проводимость мезофилла для СС>2 и наибольший фотосинтез.

ВЫВОДЫ

1. В онтогенезе многолетнего травянистого поликарпика Р. ginseng в условиях плантации выявлено 3 возрастных периода (латентный, прегенеративный и генеративный) и 8 возрастных состояний. Онтогенез плантационного Р. ginseng неполночленный с продолжительным генеративным периодом. Природные популяции являются нормальными, но неполночленными.

2. На основе анализа фототрофных тканей листа выявлена связь мезоструктурных характеристик листа с возрастом растения в условиях плантации. В ходе онтогенеза надземного побега женьшеня настоящего обнаружено ежегодное увеличение числа клеток и хлоропластов в 1см2, ИМК. Размеры устьиц и клеток мезофилла с возрастом растения уменьшались.

3. Для контроля освещенности на плантации по мере развития растений следует использовать признаки числа клеток и хлоропластов в единице листовой поверхности в качестве критериев для отбора в более освещенные условия.

4. Предполагается существование резерва повышения "светоустойчивости" этого вида в условиях плантации за счет отбора растений с максимальной частотой устьиц на листе.

5. Женьшень по количественным показателям мезоструктуры листа обнаруживает сциоморфную структуру, которую отличает низкое пластидное наполнение листа, низкие мембранные индексы ИМК, ИМХ и очень крупные размеры хлоропластов.

6. Отсутствие дифференциации мезофилла листа на губчатую и палисадную ткани у Р. ginseng (гомогенный тип мезофилла) выводит его на первый план по числу сциоморфных черт в сравнении с другими дальневосточными представителями семейства Araliaceae. У женьшеня самый тонкий лист, наименьшее число слоев мезофилла, наиболее крупные клетки, наименьшее количество устьиц на единицу площади листа, а устьица наиболее крупные.

7. При оценке дифференциации природных популяций по мезоструктурным признакам выявлено, что между исследованными образцами в целом наблюдается трансгрессия соответственно географическому положению без их полного обособления. Основными мезоструктурными признаками, дискриминирующими популяции, являются следующие: число хлоропластов в единице площади листа, индекс мембран клеток, число хлоропластов в клетке.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Zhuravlev Yu.N., Burundukova O.L., Koren O.G., Zaytseva Yu.A. (Khrolenko Yu.A.), Kovaleva L.E. Panax ginseng С.A. Meyer: Biodiversity evaluation and conservation // In: The challenges of the 21st century - Proceed, of the Int. Ginseng Conf., Vancouver, 1994 / Eds. W.G. Bailey, C. Whitehead, J.T.A. Proctor, J.T. Kyle. 1995. P. 162168.

2. Бурундукова О.Jl., Журавлев Ю.Н., Зайцева Ю.А. (Хроленко Ю.А.), Неупокоева Е.В. Изменчивость мезоструктуры листа женьшеня настоящего // Тр. Всерос. конф. по ботан. ресурсоведению. СПб., 1996. С. 179-180.

3. Koren O.G., Krylach T.Yu., Zaytseva Yu.A. (Khrolenko Yu.A.), Zhuravlev Yu.N. Floral biology and embryology Panax ginseng C.A. Meyer И In: Ginseng in Europe - Proceed, of the 1st European Ginseng Congress, Marburg, 1998 / Eds. H.Ch. Weber, D. Zeuske, S. Imhof. 1998. ?. 221-231.

4. Бурундукова O.Jl., Хроленко Ю.А., Неупокоева E.B., Журавлев IO.il. Структурно-функциональные особенности фотосинтетического аппарата дикорастущего и плантационного женьшеня // Физиология растений - наука III тысячелетия: Тез. докл. Междунар. конф. М., 1999. Т. I. С. 28.

5. Хроленко Ю.А., Бурундукова О. Л. Возрастная изменчивость мезоструктуры листа плантационного женьшеня Panax ginseng C.A.Meyer // Проблемы региональной экологии. Вып. 8: Мат. II Всерос. конф. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. С. 147.

6. Бурундукова О.Л., Хроленко Ю.А., Холькина Ю.О. Мезоструктура ассимиляционного аппарата плантационного женьшеня Panax ginseng C.A. Mey. // Растения в муссонном климате: Тез. докл. Междунар. конф., Владивосток: Дальнаука, 2000. С. 29-30.

7. Хроленко Ю.А., Бурундукова О.Л. Возрастные изменения мезоструктуры листа у плантационного Panax ginseng C.A. Mey. // Раст. ресурсы. 2001. Т. 37, вып. 3. С. 54-59.

8. Хроленко Ю.А., Бурундукова О.Л. Изучение анатомического строения листа у дальневосточных видов семейства Araliaceae // Классификация и динамика лесов Дальнего Востока: Мат. Междунар. конф. Владивосток: Дальнаука, 2001. С. 308-310.

9. Хроленко Ю.А., Бурундукова О.Л. Изучение количественной анатомии листа дальневосточных видов семейства Araliaceae в связи с их экологией и перспективой плантационного возделывания // Современные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства: Мат. Междунар. научн.-практ. конф., Киров, 2002. С. 528530.

10. Бурундукова О.Jl., Хроленко Ю.А., Бурковская Е.В., Судаков Ю.Н. Мезоструктура ассимиляционного аппарата дикорастущего Panax ginseng // Тез. докл. II Междунар. конф. по анатомии и морфологии растений. СПб, 2002. С. 266.

11. Хроленко Ю.А. Особенности мезоструктуры листа представителей семейства Araliaceae, распространенных на Российском Дальнем Востоке // Тез. докл. II Междунар. конф. по анатомии и морфологии растений. СПб, 2002. С. 320-321.

12. Хроленко Ю.А. Индивидуальная изменчивость количественных показателей устьиц листа Panax ginseng в условиях выращивания // Раст. ресурсы. 2005. Т. 41, вып. 2. С. 49-52.

Хроленко Юлия Анатольевна Автореферат диссертации

МЕЗОСТРУКТУРА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА ЛИСТА В ОНТОГЕНЕЗЕ Panax ginseng СЛ. MEY. ИЗ ПРИРОДНЫХ И КУЛЬТИВИРУЕМЫХ

ПОПУЛЯЦИЙ ПРИМОРЬЯ

Подписано в печать 14.06.2006 г. Формат 60x90/16. 1 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ № 16.

Отпечатано в типографии издательского центра ФГУП «ТИНРО-Центр» Г. Владивосток, ул. Западная, 10

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Хроленко, Юлия Анатольевна

Введение

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Женьшень настоящий Panax ginseng С.А. Меу.: биологическая характеристика, распространение, лекарственная ценность, особенности развития в культуре

1.2. Мезоструктура и функциональная активность ассимиляционного аппарата

1.3. Анатомия листа и условия среды

1.3.1. Устьица как объект исследования

1.3.2. Влияние экологических факторов на структуру мезофилла листа

1.3.3. Изучение структуры листа в онтогенезе растения

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Районы исследования

2.3. Методы исследования

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Онтогенез плантационного P. ginseng

3.2. Структура ассимиляционного аппарата листа плантационного P. ginseng

3.2.1. Возрастные изменения мезоструктуры листа у P. ginseng в условиях промышленной плантации г. Дальнегорск)

3.2.2. Возрастные изменения мезоструктуры листа и морфометрических признаков вегетативных и генеративных органов у P. ginseng в условиях Спасской плантации

3.2.3. Индивидуальная изменчивость количественных показателей устьичного аппарата у одновозрастных растений P. ginseng

3.3. Возрастная структура природных популяций P. .ginseng

3.4. Мезоструктура листа дикорастущего P. ginseng

3.4.1. Мезоструктура листа P. ginseng в сравнении с модальными классами по признакам мезоструктуры листа для сосудистых растений

3.4.2. Особенности структуры мезофилла листа P. ginseng в сравнении с другими дальневосточными аралиевыми

3.4.3. Изменчивость мезоструктуры листа природных популяций P. ginseng

Введение Диссертация по биологии, на тему "Мезоструктура фотосинтетического аппарата листа в онтогенезе Panax ginseng C.A. Mey. из природных и культивируемых популяций Приморья"

Женьшень настоящий (Panax ginseng С.А. Меу.: сем. Araliaceae) - ценное лекарственное растение. P. ginseng является реликтом третичной флоры, в настоящее время приобрел статус исчезающего растения 1 категории редкости (Харкевич, Качура, 1981) и занесен в Красную книгу РСФСР (Красная., 1988). Российское Приморье является единственным местом на Земле, где P. ginseng сохранился в дикорастущем виде. Запасы этого вида предельно истощены в результате незаконного сбора растений браконьерами, о чем постоянно сигнализируют статьи в публичной печати ("Май - пора женьшеня?", Красное знамя от 11.05.03; "Корень жизни", Мир в доме от 23.05.03; "Дикоросы из питомника", Владивосток от 04.06.02). Для определения стратегии выживания вида необходимо проведение всестороннего комплексного изучения этого индивидуума, что является основным положением выполнения программы по реинтродукции женьшеня - восстановлению вида в пределах бывшего ареала (Краевая., 1998). P. ginseng еще недавно обитал на юге Дальнего Востока России, севере Китая и в Корее (рис. 1). В настоящее время в двух последних странах растения P. ginseng в дикорастущем виде не встречаются, хотя в большом количестве культивируются на плантациях. Культивируемые формы, к сожалению, не сохраняют разнообразия признаков, присущих виду в целом. Поэтому в анализе наиболее важным моментом было изучение особей из их естественных местообитаний.

Охрана таких видов ставит перед исследователем задачу выявления их полиморфизма различными методами исследования. Генетические методы давно применяются в изучении растений. Однако при исследовании генетического полиморфизма не учитываются продуктивность, адаптивность и онтогенетические аспекты, поэтому А.Т. Мокроносов (1978, 1981) предложил комплексный подход оценки функциональной активности растений в онтогенезе, который объединяет тканевый и клеточный уровни организации фотосинтетического аппарата растений. Использование мезоструктурного анализа даст ценную информацию в изучении биологии P. ginseng. Для выяснения диапазона варьирования мезоструктурных признаков в пределах этого вида привлекались и изучались растения P. ginseng с различных точек ареала. Кроме того, географическое положение района исследования, которое охватывает обширную часть современного ареала P. ginseng, позволяет выявить особенности организации фотосинтетического аппарата этого вида, связанные с адаптацией.

Цель и задачи исследований

Цель работы заключалась в изучении мезоструктуры листа на различных этапах жизненного цикла растений P. ginseng, произрастающих в естественных местообитаниях и возделываемого в культуре.

Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить онтогенез P. ginseng в условиях плантации и особенности возрастной структуры природных популяций.

2. Оценить связь мезоструктурных характеристик с определенными возрастными состояниями P. ginseng в естественных местообитаниях и в условиях плантации.

3. Изучить мезоструктуру листа P. ginseng в сравнении с другими видами сосудистых растений из разных экологических групп.

4. Провести сравнение структуры мезофилла листа P. ginseng с другими видами семейства Araliaceae.

5. Выявить мезоструктурные и морфологические признаки листа, по которым имеются существенные различия между растениями P. ginseng из природных популяций.

Работа выполнена в лаборатории биотехнологии Биолого-почвенного института ДВО РАН под руководством академика Ю.Н. Журавлева. Работа частично поддержана грантом ДВО РАН (проект № 04-1-П12-033) "Молекулярные и эколого-физиологические маркеры в популяционно-генетических исследованиях редких видов растений Дальнего Востока". Основные положения, выносимые на защиту

1) В условиях плантации у P. ginseng 3 возрастных периода и 8 возрастных состояний. Онтогенез плантационного P. ginseng неполночленный с продолжительным генеративным периодом.

2) Адаптация растений к условиям среды на структурном уровне происходит путем изменений количественных параметров мезофилла листа.

3) Женьшень по количественным показателям мезоструктуры листа обнаруживает сциоморфную структуру - низкое пластидное наполнение листа, низкие мембранные индексы клеток и хлоропластов и очень крупные размеры хлоропластов.

4) Плантационные растения P. ginseng разных онтогенетических групп достоверно отличаются по основным количественным показателям структуры мезофилла листа.

Научная новизна

Впервые исследованы структурно-функциональные характеристики ассимиляционного аппарата P. ginseng в пределах его современного ареала в Приморском крае. Определены структурные признаки фотосинтетического аппарата и диапазоны их варьирования в пределах одного вида. Впервые проведено описание возрастных состояний P. ginseng в условиях плантации. Выявлена связь мезоструктурных характеристик листа с возрастом растения в условиях выращивания.

Теоретическая и практическая значимость

Работа является частью комплексной программы, проводимой в лаборатории биотехнологии по исследованию, сохранению и рациональному использованию ценнейшего лекарственного растения P. ginseng. Полученные оригинальные данные демонстрируют возможность использования "метода мезоструктуры" для изучения особенностей видового уровня в диапазоне условий, наиболее характерных для вида. Анализ причин и закономерностей внутривидовой изменчивости дает ценный материал в выявлении экологического оптимума вида. Сравнительный анализ того же вида в культуре позволяет оценить, насколько условия культуры соответствуют экологическому оптимуму. Результаты исследований могут быть использованы в целях селекции P. ginseng на "светоустойчивость" и для проведения целенаправленного отбора особей по мезоструктурным показателям с целью повышения продуктивности женыпеневых плантаций. Параметры мезоструктуры листа следует использовать в качестве дополнительных диагностических признаков при регуляции светового режима при выращивании этого вида в условиях культуры. Результаты могут быть использованы другими научными учреждениями, в сводках по анатомии, морфологии и экологии растений.

Благодарности

Мне хотелось бы выразить искреннюю благодарность моему научному руководителю Ю.Н. Журавлеву за ценные советы, обсуждение и консультации в течение работы над диссертацией. Я признательна O.J1. Бурундуковой за помощь в работе - методическую подготовку, планирование опытов, обсуждение результатов. Я выражаю глубокую благодарность Н.М. Воронковой за помощь в подготовке рукописей статей, за внимание к работе и ценные замечания. Я благодарна сотрудникам Биолого-почвенного института, особенно Т.А. Безделевой, Т.А. Комаровой, Т.И. Музарок, А.Б. Холиной, О.Г. Корень и Е.В. Бурковской за помощь на разных этапах работы над диссертацией. Отдельно хочется поблагодарить бывшего аспиранта Ю.Н. Судакова за предоставленную часть растительного материала, полученного в ходе индивидуальной поездки, а также В.Ю. Баркалова и сотрудницу Горнотаежной станции Н.А. Коляда за помощь в определении видов семейства Araliaceae.

Рис. 1. Ареал женьшеня настоящего в начале прошлого века (1) и в настоящее время (2).

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Хроленко, Юлия Анатольевна

Выводы

1. В онтогенезе многолетнего травянистого поликарпика P. ginseng в условиях плантации выявлено 3 возрастных периода (латентный, прегенеративный и генеративный) и 8 возрастных состояний. Онтогенез плантационного P. ginseng неполночленный с продолжительным генеративным периодом. Природные популяции являются нормальными, но неполночленными.

2. На основе анализа фототрофных тканей листа выявлена связь мезоструктурных характеристик листа с возрастом растения в условиях плантации. В ходе онтогенеза надземного побега женьшеня настоящего обнаружено ежегодное увеличение числа клеток и хлоропластов в 1см2, ИМК. Размеры устьиц и клеток мезофилла с возрастом растения уменьшались.

3. Для контроля освещенности на плантации по мере развития растений следует использовать признаки числа клеток и хлоропластов в единице листовой поверхности в качестве критериев для отбора в более освещенные условия.

4. Предполагается существование резерва повышения "светоустойчивости" этого вида в условиях плантации за счет отбора растений с максимальной частотой устьиц на листе.

5. Женьшень по количественным показателям мезоструктуры листа обнаруживает сциоморфную структуру, которую отличает низкое пластидное наполнение листа, низкие мембранные индексы ИМК, ИМХ и очень крупные размеры хлоропластов.

6. Отсутствие дифференциации мезофилла листа на губчатую и палисадную ткани у P. ginseng (гомогенный тип мезофилла) выводит его на первый план по числу сциоморфных черт в сравнении с другими дальневосточными представителями семейства Araliaceae. У женьшеня самый тонкий лист, наименьшее число слоев мезофилла, наиболее крупные клетки, наименьшее количество устьиц на единицу площади листа, а устьица наиболее крупные.

7. При оценке дифференциации природных популяций по мезоструктурным признакам выявлено, что между исследованными образцами в целом наблюдается трансгрессия соответственно географическому положению без их полного обособления. Основными мезоструктурными признаками, дискриминирующими популяции, являются следующие: число хлоропластов в единице площади листа, индекс мембран клеток, число хлоропластов в клетке.

Заключение

Проведенное нами исследование, носит комплексный характер: внутренняя структура листа P. ginseng проанализирована в различных аспектах -онтогенетическом, демографическом, экологическом и популяционном.

По мезоструктурным показателям этот вид относится к группе тенелюбивых видов. Отдельные показатели (объем пластид и число хлоропластов в единице площади листа), у него приобретают значения, которые считаются пограничными у исследованных видов. По многим показателям он сходен с Asarum europaeum, Oxalis acetosella, Maianthemum bifolium - типичными тенелюбивыми растениями из-под полога леса. По количественным показателям мезоструктуры листа этот вид обнаруживает сциоморфную структуру, которую отличают низкое пластидное наполнение листа, низкие мембранные индексы ИМК, ИМХ и очень крупные размеры хлоропластов.

По результатам проведенной периодизации онтогенеза P. ginseng в условиях плантации можно заключить, что возрастные состояния, которые вид проходит в процессе онтогенеза, сходны в общих чертах с возрастными состояниями, выделенными для ряда многолетних травянистых растений. Однако, генеративный период у него является наиболее продолжительным из всех этапов онтогенеза. В условиях культуры, очень продолжительной по времени, это оправдывается тем, что ценность корней этого растения зависит от содержания гинзенозидов - соединений, которые являются вторичными метаболитами, и на их накопление требуется значительное время.

Изучая мезоструктуру листа P. ginseng, была выявлена возрастная динамика параметров количественной анатомии мезофилла листа, направленная в сторону его гелиоморфности, т.е. формирования структуры фотосинтетического аппарата более "светового" типа. Возрастные изменения мезоструктуры листа более четко прослеживаются у плантационного женьшеня, чем у дикорастущего. Это объясняется, во-первых, выборками растений: у культивируемого были представлены практически все возрастные состояния, за исключением сенильного, а у дикорастущего -вегетативные и генеративные особи, причем зрелые генеративные отсутствовали. Во-вторых, несмотря на то, что в условиях плантации погодичная возрастная динамика мезоструктуры листа в целом имела место, однако говорить об этом можно только как о тенденции, потому что разница некоторых показателей между отдельными парами лет находилась в пределах ошибки измерения. Достоверная разница чаще наблюдалась между парами, разделенными 1-2 годами жизни. По-видимому, если бы возрастные группы дикорастущего P. ginseng были представлены более полно, то и возрастные изменения мезоструктуры листа имели бы другой характер.

При повторении опыта по выявлению возрастной изменчивости мезоструктуры листа было обнаружено, что выращивание растений при различных условиях притенения: деревянные навесы в одном случае и травяные матрацы в другом, сильно влияет на мезоструктурные показатели. Несмотря на то, что возрастная динамика мезоструктурных показателей была аналогична описанной ранее, число клеток в 1 см2 листа и производные от этой величины признаки были значительно ниже в искусственной популяции с травяными матрацами, что связано с более низкой освещенностью, которая составляла всего 10-15% от полной солнечной освещенности.

Полученные данные позволяют оценить сложившуюся практику выращивания и объяснить ряд фактов, известных из литературы. Изучение светового режима этого растения показало, что всходы и однолетние побеги страдают от прямых солнечных лучей и даже могут погибнуть, а по мере дальнейшего их роста - становятся более выносливыми к повышению интенсивности света и хорошо развиваются при 50-60%-ной солнечной радиации (Беликов и др., 1960; Воробьева, 1960). Нами установлено что, практикуемое искусственное притенение растений на плантации, неизменное в течение всего периода развития P. ginseng, ограничивает потенциальные фотосинтетические возможности этого растения в последние годы его культивирования. Постепенное повышение освещенности с увеличением возраста растений позволит повысить продуктивность женыненевых плантаций. В идеале это представляется так, что за весь период развития растений (примерно 6 лет) необходимо использовать 3 типа притенителей, но будет ли это рентабельно -неизвестно. Например, американские женыненеводы пользуются долговечными съемными полимерными покрытиями, которые сильно удорожают процесс выращивания (Журавлев, Коляда, 1996).

По результатам анализа индивидуальной изменчивости количественных показателей устьиц листа у генеративных особей P. ginseng одного календарного возраста было установлено, что уровень изменчивости числа устьиц на 1см листа выше, чем уровень изменчивости длины замыкающих клеток устьиц. Предполагается существование резерва повышения "светоустойчивости" этого вида в условиях плантации за счет отбора растений с максимальной частотой устьиц на листе.

Анализ природных популяций P. ginseng обнаружил большое сходство количественной анатомии мезофилла листа Спасской популяции с Хасанской, нежели с Чугуевской. Меньшая толщина листьев Хасанских растений в сравнении со Спасскими позволяет функционально распределить концентрацию фотосинтетических элементов в единице листовой поверхности. Однако снижение фотосинтетического потенциала единицы листа Хасанских растений незначительно и оно компенсируется высоким содержанием пластид в клетках и более продолжительным вегетационным периодом. У Чугуевских растений хлоропласта были достоверно крупнее. С учетом этих особенностей образцы Чугуевских особей имели закономерное расположение в поле 2 канонических переменных, отвечающих за объем пластид, также у этих растений были достоверно меньше значения числа клеток и хлоропластов в единице листовой поверхности. Общая поверхность мембран клеток в расчете на единицу площади листа (индекс мембран клеток, ИМК) равна произведению средней площади поверхности одной клетки и числа клеток в этой площади. Поэтому ИМК Чугуевских растений был равен 4 см2/см2, в то время как для Хасанских и Спасских он равнялся 5.5-6 см2/см2. Эти параметры имеют высокую положительную корреляцию с проводимостью мезофилла, так что полученные данные демонстрируют снижение листового сопротивления диффузии С02 растений вдоль градиента увеличения светового довольствия и температуры.

Изменчивость мезоструктурных признаков по результатам проведенного анализа была больше в искусственных популяциях, чем в природных. Интересен тот факт, что, по данным авторов, более высокий уровень генетической изменчивости, рассчитанный по аллозимным маркерам, установлен в искусственных популяциях P. ginseng (Корень, 2001; Koren et al., 1998; Koren et al, 2003).

Если сравнительный анализ растений P. ginseng разных возрастных групп, разных популяций, разных плантаций затрагивал в основном 2 группы параметров мезофилла листа - количественные и объемные, то в сравнительный анализ с другими представителями семейства были вовлечены такие признаки, как типы мезофилла, число слоев мезофилла, форма клеток, а также жизненные формы, плоидность и экология видов. Тенденция изменчивости количественных показателей анатомии мезофилла листа хорошо объясняется принадлежностью видов семейства к разным жизненным формам. В ряду жизненных форм древесные (Aralia elata, Kalopanax septemlobus), кустарниковые (Oplopanax elatus, Eleutherococcus sessiliflorus, E. senticosus) и травянистые растения (P. ginseng, A. continental,, A. cordata) наблюдается уменьшение количества устьиц, клеток и хлоропластов в единице листовой поверхности, увеличение размеров замыкающих клеток устьиц и клеток мезофилла. В направлении от тенелюбивых гигро- и мезофитов (О. elatus, P. ginseng) к светолюбивым (A. elata, К. septemlobus) увеличивалась доля участия палисадной ткани в формировании фотосинтетического потенциала листа. Увеличение внутренней поверхности листа вдоль градиента увеличения освещенности местообитаний и уменьшения влажности происходит за счет постепенного возрастания количества и общей поверхности палисадной ткани. Таким образом, вдоль градиента увеличения освещения и возрастания дефицита влаги происходит увеличение степени дифференциации мезофилла (от гомогенного типа к дорзовентральному), происходит выравнивание и даже изменение соотношения палисадной ткани к губчатой в пользу первой (например, у К. septemlobus). У древесных видов палисадные клетки имеют форму типичных, т.е. форму цилиндров с закругленными концами, в то время как у кустарников и травянистых многолетников палисадные клетки имеют не типичную форму, а дланевидную, хотя "упакованы" они типично для палисадной паренхимы. Структура мезофилла листа A. elata и К. septemlobus характеризует их как виды с широким диапазоном экологической приспособляемости. Так, К. septemlobus обладает самым протяженным ареалом из всех дальневосточных аралиевых (Журавлев, Коляда, 1996). Полученные нами результаты хорошо согласуются с представлениями об адаптивных возможностях растений, а именно то, что виды, обладающие дорзовентральным типом мезофилла, имеют широкую экологическую амплитуду и, напротив, виды с гомогенным и изолатеральным типами мезофилла считаются узкоспециализированными.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Хроленко, Юлия Анатольевна, Владивосток

1. Агроклиматические ресурсы Приморского края / под ред. К.П. Березникова, Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 147 с.

2. Андреева И.С. Анатомическое строение вегетативных органов аралии материковой // Лекарственные средства Дальнего Востока. Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1972. Вып. 11. С. 250-259.

3. Багаутдинова Р.И., Федосеева Г.П., Тюкавин Г.Б., Рымарь В.П. Морфометрические признаки и химический состав растений якона при интродукции на Среднем Урале // С.-х. биол. 2003. № 1. С. 46-53.

4. Бакулин В.Т. Некоторые морфологические и анатомические особенности индуцированных тетраплоидов тополя // Нетрадиционные методы в исследованиях растительности Сибири. Новосибирск: Наука, 1982. С. 88-104.

5. Барыкина Р.П., Луферов А.Н. Онтоморфогенез и сравнительная анатомия видов секции Tripterium DC. рода Thalictrum L. // Бюл. МОИП. М., 1982. Т. 87, вып. 2. С. 91-102.

6. Барыкина Р.П., Чубатова Н.В. О типах прорастания и первых этапах онтогенеза в роде Clematis L. // Труды МОИП. 1980. Т. 56. С. 111-140.

7. Баянова В.П. Условия произрастания женьшеня в заповеднике "Кедровая падь" // Тр. Горнотаежной станции ДВФ АН СССР, 1941. Т. 4. С. 269-293.

8. Безделева Т.А. Жизненная форма женьшеня (Panax ginseng С.А. Меу.) // Растения муссонного климата: Тез. П-ой межд. конф. "Растения в муссонном климате" / под ред. О.В. Храпко. Владивосток: Дальнаука, 2000. С. 13-14.

9. Беликов И.Ф., Им Рок Зе, Грушвицкий И.В. и Хон Ен Предварительные результаты исследований по стратификации семян и световому режиму женьшеня // Материалы к изучению женьшеня и лимонника. Л.: ДВФ СО АН СССР, 1960. Вып. 4. С. 97-104.

10. Бобров А.Е. Сравнительное изучение эпидермиса и устьиц листьев семейства Cycadaceae // Бот. журн. 1962. Т. 47, № 6. С. 808-820.

11. Богданова В.М. Условия прорастания семян аралиевых Дальнего Востока и пути его ускорения: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Л.: Ботан. ин-т, 1971. 23 с.

12. Боровиков В.П. Популярное введение в программу Statistica. М.: Изд-во Компьютер-Пресс, 1998а. 267 с.

13. Боровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 19986. 608 с.

14. Булавкина А.А. Растительность Сучана и острова Путятин в ЮжноУссурийском крае // Тр. Почвенно-ботанических экспедиций по исследованию колонизационных районов Азиатской России. 1917. 4.2. Ботанические исследования 1913 г. С.217-271.

15. Бурундукова О.Л. Структурно-функциональные характеристики ассимиляционного аппарата сортов риса разного происхождения и морфотипа в условиях Приморья: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Владивосток: БПИ ДВО АН, 1993. 23 с.

16. Василевская В.К. О значении анатомических коэффициентов как признаке засухоустойчивости растений // Бот. журн. 1938. Т. 23, № 4. С. 304-320.

17. Василевская В.К. Изучение онтогенеза как один из методов экологической анатомии //Проблемы ботаники. М.-Л.: АН СССР. 1950. Вып. 1. С. 264-281

18. Васильев А.Е. Функциональная морфология секреторных клеток растений. Л.: Наука. 1977. 208 с.

19. Васильев Н.Г. Чернопихтово-широколиственные леса Южного Приморья: Автореф. дис.канд. биол. наук. Владивосток, 1956. 21 с.

20. Верхолат В.П. Флора лесов Южного Сихотэ-Алиня (ценотический и географический анализ): Автореф. дис.канд. биол. наук. Владивосток: БПИ ДВО РАН, 2005.26 с.

21. Воробьева П.П. Развитие и некоторые анатомо-физиологические особенности женьшеня в зависимости от освещенности // Материалы к изучению женьшеня и лимонника. Л.: ДВФ СО АН СССР, 1960. Вып. 4. С. 64-86.

22. Воробьева П.П., Чуян А.Х. Отношение элеутерококка колючего к свету // Итоги изучения элеутерококка в Советском Союзе / 24 сессия комитета по изучению женьшеня и других лекарственных средств Дальнего Востока. Владивосток, 1966. С. 15-16.

23. Воронкова Н.М., Бурундукова O.JL, Журавлев Ю.Н., Нестерова С.В., Абанькина М.Н. Структурно-функциональные особенности некоторых редких и исчезающих видов растений // Комаровские чтения. Владивосток: Дальнаука, 1997. Вып. 44. С. 72-88.

24. Ворошилов В.Н. Ритм развития у растений. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 135 с.

25. Гамалей Ю.В. Таксономическая и экологическая специфичность структур и функций растений // Бот. журн. 1999. Т. 84, № 6. С. 1-7.

26. Гапонов В.В. Там, где растет женьшень // Охота и охотничье хозяйство. М: Изд-во Колос. 1983. № 5. С. 8-9.

27. Герасименко Т.В., Заленский О.В. Особенности ассимиляционной деятельности в экосистемах тундровой зоны / Пространственная структура экосистем. Л., 1988. С. 128-143.

28. Горышина Т.К. Экология растений. М.: Высшая школа, 1979. 368с.

29. Горышина Т.К. Фотосинтетический аппарат растений и условия среды. Л.: ЛГУ, 1989. 203 с.

30. Грушвицкий И.В. Явление инверсии растительности в Уссурийском крае // Бот. журн. СССР. 1940. Вып. 1. С. 52-67.

31. Грушвицкий И.В. Женьшень: вопросы биологии. Л.: ДВФ СО АН СССР, 1961.344с.

32. Грушвицкий И.В. Подземное прорастание и функции семядолей // Бот. журн. 1963. Т. 48, № 6. С. 906-915.

33. Грушвицкий И.В. О некоторых особенностях жизнедеятельности и приспособлениях древних форм травянистых растений // Труды МОИП. Т. 13. Проблемы филогении высших растений / Отв. ред.: А.В. Благовещенский. М.: Наука, 1965. С. 34-41.

34. Грушвицкий И.В., Новичкова J1.M. Некоторые данные о фотосинтезе у женьшеня // Бот. журн. 1957. Т. 42, № 5. С. 751-756.

35. Грушвицкий И.В., Скворцова Н.Т., Высоцкая Р.И., Глинина Л.В., Тарасова Т.С. Сравнительное анатомо-морфологическое изучение листа видов рода Panax L. (Araliaceae) / Вопросы сравнительной морфологии семенных растений. JL: Наука, 1975. С. 80-89.

36. Гурзенков Н.Н., Стародубцев В.Н., Коляда А.С., Смирнова М.В. Кариотипы четырёх видов семейства Araliaceae Российского Дальнего Востока // Биологические исследования на Горнотаёжной станции. Владивосток, 2001. С. 151-156.

37. Гутникова З.И. Женьшень в условиях Супутинского заповедника // Тр. Горнотаежной станции ДВФ АН СССР, 1941. Т. 4. С. 257-268.

38. Гутникова З.И. Ресурсоведческое изучение медоносных и важнейших лекарственных растений Приморья и южной части Приамурья: Докл. .канд. биол. наук по совокупности опубликованных работ. Владивосток: ДВФ СО АН СССР, 1970. 36 с.

39. Гутникова З.И., Воробьева П.П. К вопросу культуры женьшеня в Южном Приморье // Интродукция растений и зеленое строительство. Тр. ботан. ин-та АН СССР. Сер. 6. Л., 1959. Вып. 7. С. 326-330.

40. Гутникова З.И., Воробьева П.П., Бункина И.А. Женьшень и его возделывание. Владивосток: ДВФ СО АН СССР, 1963. 124 с.

41. Данилова А.Н., Котухов Ю.А. Поражаемость ржавчиной растений лука поникающего из природных популяций // Бюлл. глав, ботан. сада. 1991. Вып. 159. С. 76-81.

42. Державина Н.М., Силантьева Л.А. Некоторые анатомо-морфологические особенности видов рода Asplenium (Aspleniaceae) в связи с их экологией // Бот. журн. 2003. Т. 88, № 12. С. 46-59.

43. Диагностика, идентификация и оценка корня женьшеня: Методические рекомендации. Владивосток: НТЦ Море, 2003. 66 с.

44. Журавлев Ю.Н., Гапонов В.В., Фоменко П.В. Женьшень Приморья. Ресурсы и организация производства / Всемирный фонд дикой природы. Владивосток: Изд-во Апельсин, 2003. 48 с.

45. Журавлев Ю.Н., Коляда А.С. Araliaceae: женьшень и другие. Владивосток: Изд-во Дальнаука, 1996. 280 с.

46. Журавлев Ю.Н., Корень О.Г., Музарок Т.И., Реунова Т.Д., Козыренко М.М., Артюкова Е.В., Илюшко М.В. Молекулярные маркеры для сохранения редких видов растений Дальнего Востока // Физиология растений. 1999. Т. 46, № 6. С. 953-964.

47. Заленский В.Р. Материалы по количественной анатомии различных листьев одних и тех же растений // Изв. Киев, политех, ин-та. 1904. Т. 46, № 1.С. 1-12.

48. Зверева Т.К. Некоторые особенности структуры листа и его фотосинтетического аппарата у многолетних сеяных трав при разных уровнях увлажнения почвы // Сибирский вестник с.-х. науки. 1988. № 4. С. 49-53.

49. Иванов Г.И. Почвообразование на юге Дальнего Востока. М.: Наука, 1976. 200 с.

50. Иванова JI.A. Количественная характеристика мезофилла листа растений Среднего Урала: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Екатеринбург: Институт экологии растений и животных УРО РАН, 2001. 24 с.

51. Иванова Л.А., Пьянков В.И. Структурная адаптация мезофилла листа к затенению // Физиология растений. 2002. Т. 49, № 3. С. 467-480.

52. Ильинская И.А. Микроморфология эпидермы листьев Engelhardia S. Str. (Juglandaceae) // Бот. журн. 2002. Т. 87, № 7. С. 63-68.

53. Имамури Томоэ Энциклопедия женьшеня. Т. IV. Токио, 1936. 450 с. (яп.).

54. Келлер Э.Ф. Длина жилок и число устьиц на единицу площади листа, как экологический признак // Растение и среда: Тр. лаб. эволюционной экологии растений. М.-Л.: АН СССР, 1940. Т. 1. С. 299-335.

55. Киселева И.С., Гладилина Е.Н. Мезоструктура листа и активность фотосинтетического аппарата ячменя // Фотосинтез и продукционный процесс: Сб. науч. тр. Свердловск: Изд-во Урал, ун-та, 1988. С. 63-75.

56. Колалите М.Р. Ультраструктура смоляных ходов некоторых видов сем. Araliaceae //Растит, ресурсы. 2001. Т. 37, вып. 4. С. 56-62.

57. Колалите М.Р., Иванова А.Н., Яковлева О.В. Ультраструктура пластид эпителиальных клеток секреторных каналов побега Eleutherococcus senticosus (Araliaceae) //Растит, ресурсы. 2005. Т. 41, вып. 3. С. 40-45.

58. Колесников Б.П., Цымек А.А. Лесные богатства Приморья. Владивосток: Примиздат, 1947. 42 с.

59. Коляда А.С. Биологические особенности размножения дальневосточных аралиевых // Биологические исследования в естественных и культурных экосистемах Приморского края / Отв. ред.: Т.А. Москалюк. Владивосток: Дальнаука, 1993. С. 134-145.

60. Комарова Т.А. Семенное возобновление растений на свежих гарях.(леса южного Сихотэ-Алиня). Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986. 224 с.

61. Кондрачук А.В. Количественная характеристика мезофилла листа высокогорных растений Восточного Памира: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Екатеринбург: Институт экологии растений и животных УРО РАН, 1999. 23 с.

62. Корень О.Г. Молекулярные маркеры для технологии сохранения природных популяций женьшеня (Panax ginseng С.А. Меу.).: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Владивосток: БПИ ДВО РАН, 2000. 24 с.

63. Краевая целевая комплексная долгосрочная программа восстановления (реинтродукции) приморской популяции женьшеня на период до 2005 года // Зов тайги. 1998. № 3. С. 48-52.65