Половая репродукция сосны обыкновенной (Pinus Sylvestris L.) в условиях экологического стресса

Носкова, Наталья Евгеньевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Половая репродукция сосны обыкновенной (Pinus Sylvestris L.) в условиях экологического стресса
ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Половая репродукция сосны обыкновенной (Pinus Sylvestris L.) в условиях экологического стресса"

На правах рукописи

НОСКОВА НАТАЛЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА

ПОЛОВАЯ РЕПРОДУКЦИЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS L.) В УСЛОВИЯХ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТРЕССА

03.00.05 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск, 2005

Работа выполнена в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук Третьякова Ираида Николаевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Васильев Аркадий Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Буторова Ольга Федоровна

Ведущая организация: Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Защита состоится 29 июня 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 003.056.01 в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН по адресу 660036, г. Красноярск, Академгородок, Факс+7(3912) 433686; E-mail: institute@forest.akadem.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН

Автореферат разослан мая 2005 г.

диссертационного совета

А.В. Шашкин

Актуальность темы исследования. Условия экологического стресса оказывают значительное влияние на состояние лесных древесных видов, их реакцию и адаптацию («Лесные экосистемы...», 1990; Судачкова, 1998; Фуксман, 1999; Аникеев и др., 2000; Павлов, Миронов, 2003; Carter, 1996; Forest dynamics... 2000). Первичным фактором, контролирующим распространение организмов по отношению к любому другому фактору, является климат (Чмора, Мокроносов, 1994; Rehfeldt et al., 2003 и др.). На фоне климатических изменений, наблюдаемых в последние десятилетия, изменяются условия существования видов, происходит выработка у них адаптивных свойств, что отражается на стругаурно-функциональных свойствах живых организмов (Чмора, Мокроносов, 1994; Аникеев и др., 2000; Третьякова и др., 2004 и др.). Другим стрессовым фактором является техногенное загрязнение, вследствие чего остро встают проблемы сохранения и восстановления хвойных лесов в загрязненных районах, особенно вблизи крупных городов.

Сосну обыкновенную (Pinns sylvestris L.), один из основных видов-лесообразователей Сибири, широко используют в качестве тест-объекта техногенного загрязнения. Проводятся исследования морфологических признаков («Лесные экосистемы...», 1990; Аникеев и др., 2000 и др.), физиолого-биохимических процессов (Фуксман и др., 1997; Фуксман, 1999; Бучельников, 1998; Григорьев и др., 2001; Фомин и др., 2001), цитогенетических характеристик (Калаев, 2000; Шафикова, Калашник, 2000), показателей генеративной сферы (Keller, Beda, 1984; Федорков, 1999; Аникеев и др., 2000; Осколков, Воронин, 2003). Изучение особенностей реакции репродуктивных органов сосны обыкновенной в условиях изменившегося климата и влияния на них воздушных поллютантов до сих пор не проводилось. Между тем, исследование репродуктивного процесса у сосны на фоне погодно-климатических изменений позволяет оценить состояние сосновых древостоев и прогнозировать их развитие в будущем.

Цель работы: исследование репродуктивного процесса сосны обыкновенной в районе техногенного загрязнения на фоне погодно-климатического фактора.

Задачи исследования:

1. Провести оценку сосны обыкновенной в районе техногенного загрязнения по показателям жизненного состояния древостоев, морфоструктуры кроны и сексуализации побегов.

2. Исследовать структурно-функциональные свойства мужских генеративных органов сосны обыкновенной в условиях стресса под действием климатического фактора и техногенного загрязнения in vivo и в культуре in vitro.

3. Изучить структуру урожая женских шишек и качество семян сосны обыкновенной в техногенных районах.

¡ngí/fiü

Научная новизна.

•впервые в условиях Сибири проведена оценка жизнеспособности сосны обыкновенной по показателям морфоструктуры кроны и сексуализации побегов в условиях экологического стресса;

•изучена реакция генеративной сферы сосны обыкновенной на техногенное загрязнение на фоне изменения погодно-климатических условий;

•впервые показана специфика прорастания пыльцевого зерна у сосны обыкновенной, проведено тестирование жизнеспособности пыльцы методом культуры ткани in vitro и получены андро генный каллус и эмбриоиды;

•показана перспектива существования сосны в условиях экологического стресса.

Практическая значимость. Полученные данные по исследованию особенностей морфоструктуры кроны и сексуализации деревьев, а также анализу репродуктивного процесса у сосны обыкновенной в условиях экологического стресса представляют интерес для оценки состояния древостоев и прогноза их урожаев. Экспериментальные данные используются в учебном процессе агрономического и эколого-биотехнологического факультета КрасГАУ.

Положения, выдвигаемые на защиту.

1. Погодно-климатический фактор оказал влияние на запуск микроспорогенеза, развитие и созревание мужского гаметофита, и структуру урожая женских шишек.

2. Структурно-функциональные изменения мужских генеративных органов сосны обыкновенной являются следствием неспецифической реакции на экологический стресс (техногенное загрязнение, пошдно-климатические условия).

Апробация работы. Материалы, составляющие основу диссертации, были представлены на 2s* Всерос. научно-практ. конф. «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, СибГТУ, 2001); Intern, conf. «Environment of Siberia, the Far Fast and the Arctic» (ESFEA) Tomsk, 2001; Междунар. конф. «Классификация и динамика лесов Дальнего Востока» (Владивосток, 2001); междунар. конф. «Биологические ресурсы и устойчивое развитие» (Пущино, 2001); на совещании «Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы» (Москва, 2001); на Междунар. симпоз. «Концепция гомеостаза: теоретические, экспериментальные и прикладные аспекты (Красноярск, 2001); П Междунар. конф. по анатомии и морфол. растен. (СПб., 2002); VII Intern, conf. "The biology of plant cells in vitro and biotechnology" (Saratov, 2003); на XI съезде Рус. бот. об-ва (Новосибирск, 2003); на V съезде об-ва фюиол. раст. России и Междунар. конф. «Физиология растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза, 2003); Всерос. конф., посвящ. 60-лет. ИЛ им. В.Н. Сукачева СО РАН и 70-лет. образ. Красноярского края (Красноярск, 2004); Междунар. конф. «Научные основы сохранения водосборных . бассейнов: Междисциплинарные подходы к управленй^'Щщррдн. ресурсами» (Улан-Удэ, 2004); Третья Междунар.

: т.-пч--' -v * —"------- *

научн.-практ. конф. «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2004); П1 Междунар. конф. «Проблема вида и видообразования» (Томск, 2004); Междунар. конф. «Ритмы и катастрофы в растительном покрове Дальнего Востока» (Владивосток, 2004); на Третьем съезде ВОГиС «Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития» (Москва, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ, в т. ч. две статьи в центральной печати. В настоящий момент три статьи находятся в печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах печатного текста и состоит из введения, 3 глав, обсуждения, выводов, 16 таблиц и 52 рисунков, 239 библиографических источников, из них 47 на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность и глубокую благодарность своему научному руководителю д.б.н. И.Н. Третьяковой за всестороннюю поддержку при выполнении работы, д.б.н. Е.Н. Муратовой, д.б.н. Л.И. Милютину, д.б.н. В.В. Кузьмичеву и к.б.н. В.А. Осколкову, за многостороннюю помощь в обсуждении результатов исследований, д.б.н. Е.А. Иванову и д.б.н. Н.Н. Кириенко за'участие и поддержку на завершающем этапе работы над диссертацией, а также инженерам С.А. Абдулхамитовой и В.И. Журавлевой за рентгенографический анализ семян.

Глава 1. ПОЛОВАЯ РЕПРОДУКЦИЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ И РЕАКЦИЯ ГЕНЕРАТИВНЫХ ОРГАНОВ НА СТРЕСС

В первой главе приводится характеристика кроны и побегов сосны обыкновенной (Серебряков, 1962; Привалов, 1962, 1963, 1965, 1968, 1974; Березин, 1963; Минина, Третьякова, 1983), влияние экологических факторов (климат, гравитация, радиация, загрязнение атмосферы) на формирование габитуса деревьев (Привалов, 1960; Козубов, 1963; Мамаев, 1972; Ирошников 1978; Минина, Третьякова, 1983; Kagamimory et al.,1978), особенности развития генеративных органов (Doak, 1935; Минина, 1960; Козубов и др., 1967; Sarvas, 1967; Некрасова, 1972, 1976; Тахтаджян, 1978; Козубов, 1982; Тренин, 1986; Третьякова, 1990а,б; Rowley et al., 2000b; Кузнецова, 2002, 2003). Особое внимание уделено вопросам развития мужских генеративных структур, строению пыльцевого зерна сосны и влиянию различных экологических факторов на процессы формирования пыльцы (Некрасова, 1976; Михалевская, 1963; Козубов и др., 1970; Andersson et al, 1969; Артемов, 1972, 1976; Хромова, 1972; Chira, 1973; Рождественский, 1974; Шкарлет, 1974,1977; Козубов, 1974; 1979; Cresti et al, 1977; Яковлев, 1978, 1979; Сунцов, 1982; Пожидаева и др., 1985; Хазова, 1985; Третьякова, 1990; Ругузов, Склонная, 1992; Муратова, 1995 и др.), опыления и прорастания микрогаметофита (Козубов и др, 1970; Heslop-Harrison, 1979; Тренин, 1982; Третьякова, 1990; Бессонова, 1992; Андреюк и др, 2001; Матвеева и др, 2003; Осколков, 2003 и др.). Приводится краткое

описание процессов оплодотворения и развития зародыша, даются основные принципы формирования урожая (Кондратьева, Тихова, 1982; Некрасова, 1984, 1985, 1986; Хромова и др., 1990, Третьякова, 1990). В заключительной части рассматривается влияние промышленных поллютантов на сосну обыкновенную (Барахтенова, Николаевский, 1983; Щербатюк, 1988; «Лесные экосистемы...», 1990; Федорков, 1991, 1999; Зубарева, 1993; Фуксман, 1997, 1999; Бучельников, 1998; Рязанцева и др., 1999; Аникеев и др., 2000; Катаев, 2000; Григорьев и др., 2001; Третьякова и др., 2001; Фомин и др., 2001; и др.) и анализируется реакция генеративных органов на техногенных стресс (Подзоров, 1965; Шкарлет, 1974; 1979; Антипов, Болотов, 1977; Абатурова и др., 1980; Федотов и др., 1983; Benoit et al., 1983; Сох, 1983, 1987; Keller, Beda, 1984; Sidhu, 1983; Хромова, 1985; Кузнецова, Исаков, 1987; «Лесные экосистемы...», 1990; Ставрова, 1990, 1992; Романовский, Рябоконь, 1991; Федорков, 1999; Осколков, 2003; Третьякова, 1990; Махнева, 1999; Романовский, 1992; 1993; Аникеев и др., 2000; Tret'yakova, Bazhina, 2000; Третьякова, Носкова, 2004 и др.).

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА РАБОТ

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1. Характеристика района работ

В разделе дается краткая характеристика исследуемых естественных древостоев сосны обыкновенной в окрестностях г. Красноярска: п. Березовка, район Академгородка, территория Погорельского ОЭП, район пл. Бадаложный (рис.1); описание и общая климатическая характеристика района работ.

Рисунок 1 - Локализация районов исследования: I - зона очень высокого, чрезвычайно опасного; П - зона высоко опасного; ГО - зона среднего, умеренно опасного, IV - зона низкого, неопасного аэрогенного геохимического загрязнения - по Нормированный . 1998 1 - пл Бадаложный; 2 - Погорельский ОЭП; 3 - Академгородок; 4 - Березовка

Ö О M 20 3d к м

2.2. Объекты и методы исследования

В каждом из исследуемых древостоев были заложены пробные площади, а на территории Березовского древостоя - три пробных площади с деревьями возрасте 61-63 (I участок), 91-93 (П участок) и 100-110 (HI участок) лет. Проводилось описание морфоструктуры кроны по таксационным характеристикам, определялось жизненное состояние древостоя, собирались побеги мужской сексуализации, генеративные органы (микро- и макростробилы, зрелая пыльца) - с 20-25 деревьев на каждом участке. В ходе работы применялись морфометрические, цитологические, эмбриологические методы исследования, метод культуры тканей и органов in vitro.

Оценка жизненного состояния древостоев. Определялось жизненное состояние древостоя по методике В.А. Алексеева (1989). При этом индекс жизненного состояния древостоя расчитывался по формуле: I = (lOOni + 70п2 + 40п3 + 5п4) / N, где I - относительное жизненное состояние древостоя, рассчитанное по числу деревьев; tii - число здоровых, п2 - ослабленных, п3 - сильно ослабленных, - отмирающих деревьев на пробной площади; N - общее число деревьев на пробной площади, (включая сухостой).

Определение морфоструктуры деревьев. Для анализа морфоструктуры кроны сосны учитывались следующие таксационные характеристики деревьев: высота, диаметр ствола на уровне груди, высота ствола до прикрепления первой скелетной ветки, угол прикрепления скелетных веток в нижней, средней и верхней части ствола, число веток в нижней и верхней мутовке, проекция кроны в направлении «север-юг», «запад-восток», степень апикального доминирования (отношение длины лидерного побега к боковым в верхней мутовке) (Третьякова, Бажина, 1999, Tret'yakova, Bazina, 2000).

Изученеие особенностей сексуализации деревьев. Характер сексуализации деревьев сосны обыкновенной оценивался по количеству мутовок с ветками, несущими мужские и женские стробилы (при этом учитывалось наличие смешаннополого и Beie i атишюго яруса) и по соотношению количества женских и мужских стробилов в кроне.

Морфометрия побегов мужской сексшчизаиии. Образцы побегов мужской сексуализации, собранные во время пыления после извлечения пыльцы из микростробилов на анализ, подвергались морфометрической обработке. Измерялись: длина генеративной, вегетативной части и общая длина побега, а также количество микростробилов на побеге.

Цитоэмбриологические исследования. Для изучения мейоза и микрогаметофитогенеза образцы фиксировались в спиртово-уксусной смеси (Паушева, 1980), готовились временные цитологические препараты. При этом микростробилы, помещались в раствор 1н. НС1 (для мацерации) на 10 -15 мин, затем промывались в дистиллированной воде и окрашивались: ацетогематоксилином по Ю.А. Смирнову (1968), кармином по Гренахеру

(Фрайштат, 1980) или сафранином (Паушева, 1980) с разными модификациями. На препаратах определяли фазы мейоза, отмечали типы отклонений, процент нарушений. Для одного срока фиксации готовились препараты не менее чем с 10 микростробилов.

Морфология мужского гаметоФита Для исследования качества пыльцы со всех опытных участков, собиралась пыльца в период пыления, и готовились цитологические препараты, на которых определялись морфометрические показатели пыльцевого зерна: длина и высота тела и воздушных мешков; проводился анализ аномалий пыльцевых зерен. В ходе анализа учитывался процент общих аномалий, частота встречаемости дегенерировавшей пыльцы и доля последней в общих аномалиях. Форму пыльцевого зерна (морфологический анализ) определяли по отношению длины тела пыльцы (/) к высоте (А): г/ft> 1,1 / h=lwl / h<\.

Гистохимия пыльны. Содержание крахмала в пыльце измеряли в растворе Люголя по интенсивности окрашивания в 3 - балльной системе (Третьякова, 1990а,б).

Микростробгты и микрогаметофиты в культуре in vitro. Микростробилы с микроспороцитами в состоянии профазы I, на стадии развития микроспор и зрелые пыльцевые зерна культивировались на агаризованной среде MS (Murashige, Skoog, 1962). Для инициации андрогенеза использовались регуляторы роста растений: ауксин 2,4D (0,25 и 0,2 мг/л) и кинетин (0,25мг/л). Для стерилизации образцов использовались растворы йода (5%) и перекиси водорода (3%). В ходе культивирования отмечалось увеличение объема макростробиллов, определялись стадии развития эмбриоидов, в соответствии с общепринятой классификацией зиготических зародышей (Singh, 1978; Третьякова, 1990; Эмбриология... 1990); пути и виды эмбриоидогеяеза.

Для проращивания пыльцы в условиях in vitro использовались суспензионные среды: 15% раствор сахарозы, минеральная среда, приготовленная по Нигаарду (Nygaard, 1969) и среда MS (Murashige, Skoog, 1962). Пыльца помещалась во влажную камеру, температурный режим (26° С) поддерживался в условиях термостата. Через 6-7 дней производился учет числа проросших пыльцевых зерен (%) и измерялась длина пыльцевых трубок (мкм). Цитологические исследования проводились на микроскопе МБИ-6, СССР, и KS 300 Imaging System, Германия с использованием фотоаппарата «Зоркий» и видеокамеры Nikon, Япония. Оценка структуры урожая женских шишек. Проводилось измерение высоты и диаметра женских шишек, подсчитывалось число развитых и неразвитых чешуй, общее число чешуй, число семян, определялась форма пшнгек, семенная продуктивность макростробилов, масса 1000 семян и полнозернистостъ семян (рентгенографическим методом, Семена..., 1988). Для определения формы шишки рассчитывали индекс формы (ИФ) по отношению длины к максимальному диаметру (Юрасов, 1998). Семенная

продуктивность макростробилов рассчитывалась по формуле (Минина, Третьякова, 1983):

Р = n/2N *100%, где Р - семенная продуктивность макростробилов, п -общее количество семян, N- общее число чешуй.

Оценка температурного Фактора. Для оценки влияния температурного фактора на процессы репродукции сосны обыкновенной подсчитывались суммы эффективных температур выше +5°. Определялись суммы температур с пороговым значением 0°С (Агроклиматический справочник, 1961). ( Методы вариаиионной статистики. Статистическую обработку

экспериментального материала проводили методами вариационной статистики (Рокицкий, 1973).

При обработке материала использовались компьютерные программы |l Microsoft excel, Adobe Photoshop, Paint Word.

Глава 3. ПОЛОВАЯ РЕПРОДУКЦИЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТРЕССА

3.1. Жизненное состояние сосны обыкновенной в техногенных районах и в контроле

Проведенные исследования показали, что загрязнение влияет на общее состояние деревьев сосны обыкновенной (табл.1). В фоновом древостое (пл. Бадаложный) преобладали здоровые деревья без внешних признаков повреждения. С увеличением техногенной нагрузки в древостоях заметно снижалась доля здоровых деревьев.

Таблица 1 - Оценка жизненного состояния биогеоценозов сосны обыкновенной в окрестностях г. Красноярска.

Древостой Индекс древостоя (U, % Индекс (1),% Класс биогеоценоза

пл. Бадаложный 98,4 90 <1 < 100 Здоровые, ненарушенные биогеоценозы

Погорельский ОЭП 98,2 90 <1< 100 Здоровые, ненарушенные биогеоценозы

Академгородок 93,1 90<1< 100 Здоровые, ненарушенные биогеоценозы

п. Березовка 61-63 года 60,7 50 < I < 79 Поврежденные лесные биогеоценозы

91-93 года 77,4 50 < I < 79 Поврежденные лесные биогеоценозы

100-110 лет 69,5 50 < I < 79 Поврежденные лесные биогеоценозы

3.2. Морфоструктура кроны и сексуализация деревьев

У особей сосны обыкновенной в загрязненных районах наблюдается увеличение угла отклонения скелетных веток и отсутствие апикального доминирования. При данных параметрах кроны деревьев сосны обыкновенной, произрастающих в Академгородке и, особенно, в п. Березовке,

1 2 | 3 4 5 6

■ В 33 50 | 92 94 70 100

SA 67 50 | 8 6 30 0

Рисунок 2 - Соотношение долей (%) деревьев сосны обыкновенной с выраженным доминированием лидерного побега (А) и деревьев с плоскими кронами (В).

1- пл Бадаложный (фоновый древостой);

2- Погорельский ОЭП; 3 - Академгородок; 4 - 6 п. Березовка: 4- 61-63 года, 5- 91-93 года, 6-100-110 лет.

37Д

Д4

1,4 V

приобретают плоский вид, что свидетельствует об угнетении деревьев в условиях экологического стресса (рис.2). В условиях техногенеза у относительно молодых деревьев, развитие которых проходило под давлением техногенного стресса (п.

Березовка, 60-63 года) наблюдается нарушение процессов сексуализации в виде полного отсутствия половой ярусности и диффузного расположения стробилов. 3.3. Характеристика побегов мужской сексуализации

В загрязненных районах наблюдается снижение общей длины оси мужского побега и длины части оси, несущей мужские шишки. Средние значения показателей составили, соответственно 26,6 и 16,4 мм - в районе пл. Бадаложный (контроль), 24,1 и 16,1 мм - в Погорельском ОЭП, 21,6 и 12,4 мм - в п.Березовке. Способность мужских побегов формировать микростробилы

Рисунок 3 - Число микросгробилов на побеге (шт) и отношение числа микростробилов па побеге к длине генеративной части побега (N/Lg, мм) у сосны обыкновенной. 1 - пл. Бадаложный (фоновый древостой), 2 - Погорельский ОЭП, 3- Академгородок; 4 - п Березовка.

классификации G. Eriksson (Тренин, 1982) сосна обыкновенная относится к типу хвойных у которых микроспорогенез начинается и заканчивается весной. В окрестностях г. Красноярска, в связи с заметным потеплением, в ноябре 2001г. - в техногенных районах, а в 20022004г. г. - на всех исследуемых территориях, в микроспорангиях сосны все клетки археспория дифференцировались в

микроспороциш, которые зимовали в

оказалась наиболее низкой у загрязненных районов (рис.3). 3.4. Микроспорогенез

Генеративные циклы древесных адаптированы к средним годичным суммам (Багуав, 1967; Некрасова,

сосны из

развития местным температур 1976). По

Рисунок 4 - Клетки археспория и микроспороциты в микростробилах сосны обыкновенной (середина октября, 2004 г.).

состоянии ранней профазы I - мейоз наступал осенью (рис.4). Весной, с наступлением тепла редукционное деление у сосны возобновлялось и протекало с минимальным накоплением суммы эффективных температур (55-57 храд.-дней), асинхронно, с многочисленными нарушениями (до 40%, рис. 5А). Формирование клеток тапетума запаздывало, деления проходили с

Рисунок 5 - Аномалии микроспорогенеза (А) и мшотических делений в клетках тапетума (Б) у сосны обыкновенной. А: 1 - мост (анафаза I), 2 - паралелъное расположение веретена деления (может привести к слиянию полюсов деления); 3, 4 - трехполюсный мейоз, 5 - неравное деление ядра (телофаза I); 6 — цитокинез после первого деления мейспа (телофаза I), 7 - диада микроспор; 8 - гексады микроспор Б' 1, 2 хромосомные мосты,

3 - микрофрагменты в цитоплазме интерфазной клетки; 4, 5 - зрелые клетки тапетума:

4 - одноялепная клепса: 5 - двуядерная клетка (новма1.

нарушениями, часть клеток приобретало структуру, не характерную для

тапетума сосны (рис.5 Б).

3.5. Формирование мужского гаметофита

Динамика мейоза и микрогаметофитогенеза зависела от метеорологических условий сезона: холодная погода и дожди замедляли процессы формирования пыльцы (рис.6). Наоборот, при сухой и жаркой погоде развитие пыльцы шло

мужского гаметофита сосны обыкновенной (а - температура, б - наличие осадков): 1 - редукционное деление, 2 - тетрады, 3 - распад тетрад, 4 - гаметофитогенез, 5 - пыление.

быстрыми темпами, что также имело негативные последствия. Смещение сроков начала редукционного деления в мужских генеративных органах у сосны обыкновенной на осень, а также метеорологические условия в период формирования пыльцы привели к многочисленным аномалиям и незавершенности развития пыльцевых зерен: в образцах, собранных во время массового пыления (2003-2004) только 25-30% пыльцевых зерен имели двуклеточную структуру. Остальная пыльца отличалась анатомической и физиологической незрелостью и состояла из одноклеточных (40%) пыльцевых зерен и гаметофигов па стадии проталлиальных делений (1820%). Доля деградирующих пыльцевых зерен составила около 10%.

У формирующегося пыльцевого зерна на стадии

отделения первой проталлиальной клетки Рисуиок 7 - Лишовидиое

обнаружено линзовидное образование в районе образование у пыльцы

сосны обыкновенной в апертуры, напоминающее онкус покрытосеменных районе апертуры.

растений (рис.7).

3.6. Морфометрия и гистохимия

Морфометрические показатели. Размеры пыльцы сосны обыкновенной из разных пунктов произрастания варьировали в разных древостоях и в разные годы (табл.2).

Таблица 2 - Морфометрические показатели пыльцевого зерна сосны

Древостой Год Тело Воздушный мешок

высота длина высота длина

п. Березовка 1999 32,5±0.81 27,7 40,7±0,48 13,1 32.2±0.45 15,6 32,4±1.43 49,2

2000 39.8±,53 19,1 41.9±0.42 14,4 32,9±0,44 19,1 22,9±0.36 22,6

2001 40.1±0,44 3,8 41.8±0,50 4,2 33.4±0.32 3,3 25,5±0.62 8,4

Академгородок 1999 37.2±0.42 12,6 42.1±.59 15,9 31.2±0.43 15,4 25,2±0.35 15,6

2000 42.3±1.92 59,5 40,6±0.48 15,3 33.0±0.51 20,3 23,8±0.80 43,9

Погорельский ОЭП 2001 41.0±0.43 3,0 40.5±0.53 3,7 26,2±0.45 4,8 35.2±0.60 4,8

Показатели длины и высоты тела пыльцевого зерна в 1999 г. имели меньшие значения в наиболее загрязненном районе (п. Березовка). В последующие годы, после перехода начала мейоза на осень, различия морфометрических показателей пыльцы сосны обыкновенной сглаживались. У всех образцов

пыльцы 2000 и 2001г.г. отмечалось увеличение размеров высоты тела пыльцевого зерна по сравнению с 1999г.(Р<0.001).

Аномалии пылъиы. Для сосны обыкновенной в исследуемые годы характерна пыльца с многочисленными аномалиями тела и воздушных мешков (рис.8).

Рисунок 8 - Аномалии пыльцы сосны обыкновенной 1-3 - пыльцевое зерно с аномальным числом воздушных мешков; 4 - воротничковое пыльцевое зерно; 5, 6, 11 - пыльцевые зерна с деформациями тела и мешков (6 - линзовидное пыльцевое зерно); 7-10 - сросшиеся пыльцевые зерна; 12 - гипертрофированное (диплоидное) пыльцевое зерно (показано стрелкой); 13 - мелкое пыльцевое зерно (показано сгрелкой).

В 2001г. значительную часть (20-40%) аномальной пыльцы составшш мелкие, дегенерировавшие пыльцевые зерна. В 2004г. у пыльцы сосны отмечено наличие хрупкой, непрочной оболочки. Сросшиеся пыльцевые зерна наиболее характерны для 2003 и 2004г.г. В образцах 2000-2004г.г. в большом количестве отмечены линзовидные пыльцевые зерна. Содержание крахмала в пыльце. Гистохимический тест на крахмал, проведенный в 1999г. выявил тенденцию снижения содержания крахмала в пыльцевом зерне с усилением техногенной нагрузки. В 2000 - 2004гл. содержание крахмала в пыльце сосны у всех сравниваемых вариантов оказалось довольно низким (рис.9). Именно в эти годы у сосны

1999 2000 2001 2002 2003 2004 19» 2000 2001 2002 2005 2004

100i

" . и

Ш.

199» 2000 2001 2002 2003 2004 19911 2000 2001 2002 2003 2004

Рисунок 9 - Гистохимический тест на крахмал пыльцы сосны обыкновенной (по оси ординат -доля пыльцевых зерен, %). I— сильное окрашивание, 2- слабое окрашивание, 3- отсутствие окрашивания.

а - п. Березовка; б - Академгородок; в - Погорельский ОЭП; Г- пл. Бадаложный.

обыкновенной из-за смещения сроков прохождения мейоза процесс созревания пыльцы блокировался на одноклеточной стадии. Выявлено, что низкий уровень накопления крахмала пыльцевыми зернами положительно коррелирует с низким содержанием зрелой двуядерной пыльцы в исследуемых образцах (0,95). Что еще раз указывает на то, что основным аккумулятором крахмала в пыльцевом зерне является вегетативная клетка, формирующая пыльцевую трубку при прорастании пыльцы.

3.7. Жизнеспособность пыльцевого зерна в условиях in vitro

Прорастание пыльиы. Наиболее высокие показатели прорастания пыльцы сосны обыкновенной

характерны для 1999г. (рис.10). В этом же году отмечена тенденция увеличения прорастания пыльцы по градиенту техногенного загрязнения. Пыльца в образцах 2000 и 2004г.г. не прорастала па питательных средах. В 2001 - 2003 г. г. показатели прорастания пыльцы оказались довольно низкими. В 2002г. на участке со 100-летними деревьями более 50% пыльцевых зерен формировали сравнительно длинные пыльцевые трубки (в среднем, 83,7), в то время как пыльца, собранная на других участках бора в искусственных условиях не прорастала. В 2001 и 2003г.г. отмечено прорастапие пыльцевых зерен сосны во всех исследуемых возрастных группах. При этом процент прорастания пыльцы в 2003г. оказался значительно выше по сравнению с 2001г. (Р<0.001). Прорастание пыльцы положительно коррелировало с содержанием крахмала в пыльцевых зернах (г = 0,84) и длиной пыльцевых трубок (г = 0,87). Формирование пыльиевых трубок Длина пыльцевых трубок сосны обыкновенной в значительной степени зависела от количества накошенного в пыльцевых зернах крахмала (г = 0,9) и варьировала в разных древостоях и по годам. Наибольшее значение показателя отмечено в 1999г. в районе с меньшим уровнем загрязнения (Академгородок, рис. 11). 1

Я1999 12(100 D2001 ВЯЮ2 И2003 В2004

Рисунок 10 - Прорастание пыльцы сосны обыкновенной (%): 1 - п.Березовка, 2 - Академгородок, 3 -Погорельский ОЭП, 4 - пл.Бадапояшый.

Рисунок 11 - Рост пыльцевых трубок у сосны обыкновенной (мкм): 1 - п Березовка, 2 - Академгородок, 3 - Погорельский ОЭП, 4 - пл. Бадаложный.

В 2000-2004 г.г. мужские гаметофиты сосны формировали короткие пыльцевые трубки по сравнению с 1999 г. (на 60-90%).Таким образом, полученные данные свидетельствуют о низком качестве пыльцевых зерен у сосны обыкновенной в 2000-2004 г.г. В ходе исследований не было установлено прямой зависимости длины пыльцевой трубки от возраста деревьев.

Считается, что у соспы обыкновенной частота тератологических нарушений формирования пыльцевой трубки резко возрастает в экстремальных условиях. Кроме того, принято считать, что прорастание трубки идет через апертуру и что возможно образование дополнительной пыльцевой трубки в противоположном направлении через экзину. В данном исследовании не

было выявлено влияние поллютантов на формирование разветвленных пыльцевых трубок. Однако в ходе исследования установлено, что единственная пыльцевая трубка разрастается иногда у самого основания. При этом если зерно в капле раствора располагается апертурой вниз, создается впечатление, что у пыльцевого зерна две трубки и одна из них выходит с противоположной апертуре стороны (рис. 12).

В коротких пыльцевых трубках из-за нарушений формирования ядро вегетативной и генеративная клетка не могли спуститься в грубку и оставались внутри пыльцевой оболочки. Такие трубки быстро лизировали.

В условиях культуры in vitro с использованием суспензионных сред экзина одноклеточных пыльцевых зерен через 7-10 дней разрывалась, и протопласты,

Рисунок 12™ - Разветвления пыльцевой трубки в основании. А - пыльцевое зерно с разветвленной у основания трубкой расположенное в капле раствора апертурой вниз, Б разделение основания трубки на две ветви, В - разветвленная в основании пыльцевая трубка

Рисунок 13 - Пыльца сосны обыкновенной в суспензионной среде in vitro• А - двухклеточное пыльцевое зерно, формирующее трубку, Б - выход содержимого пыльцевого зерна с антеридиальной и двумя проталлиальными клетками в суспензию, В - выход содержимого из одноклеточного пыльцевого зерна; Тж 1 - пыльцевые зерна в суспензии, 2 - оболочки пыльцевых зерен после выхода клеток в раствор, 3 - отдельные клетки из пыльцевых зерен в растворе. Д - отдельные клетки из пыльцевых зерен в растворе.

окруженные интиной, погружались в питательный раствор (рис.13). В суспензии клетки пыльцевого зерна сохраняли жизнеспособность в течение длительного времени (до 6-8 мес.), а в присутствии специфических

фитогормонов, претерпевали

митотические деления. Деления наблюдались также внутри пыльцевых зерен, а в случае формирования трубок и внутри них (рис. 14).

3.8. Культура пыльцы и микростробилов in vitro

При культивировании в условиях in vitro микроспороцитов на стадии профазы I, микроспор и мужских гаметофитов, у сосны обыкновенной впервые был инициирован андрогенный каллус и получены эмбриоиды на разных стадиях развития.

Рисунок 14 - Деления клеток суспензионной культуре т т1го пыльцы сосны обыкновенной (А, Б); поперечные деления в пыльцевой трубке (В)

¿ т

Формирование эмбриоидов на ранних стадиях проходило разными путями, не всегда характерными для эмбриогенеза сосны обыкновенной in vivo. Стадии позднего эмбриоидогенеза отличались по сравнению с зиготическими зародышами более ранней дифференциацией зон развития апекса и семядолей. В ходе формирования у большинства эмбриоидов отсутствовало

образование суспензоров,

характерных для хвойных растений. При этом роль суспензоров играли структуры из одной или нескольких клеток. Ярко выраженной особенностью андрогенеза в условиях in vitro явилась полиэмбриония (рис.15). 3.9. Структура урожая женских шишек

Изменившиеся погодно-климатические условия, повлекшие за собой значительные изменения в развитии мужских генеративных структур сосны обыкновенной, перекрыли влияние поллютантов на генеративную сферу данного вида. Во все годы исследования не наблюдалось прямой зависимости показателей, характеризующих структуру урожая шишек от уровня загрязнения района. Исключение составил 2000г., когда урожай формировался после опыления семяпочек в 1999г. пыльцой высокого качества по сравнению с последующими годами. Этот год характеризовался

Рисунок

культуре i а - каллус, эмбриоиды

Эмбриоидные структуры в 7 vitro сосны обыкновенной. б - фрагмент трахеиды, и-ж -на разной стадии развития.

з - адвентивная полиэмбриония у андрогенных эмбриоидов

обилием зрелых шишек и относительно высокой продуктивностью макростробилов, значения показателей которой снижались в техногенных районах (рис.16). Масса и полнозернистость семян, наоборот увеличивались по градиенту загрязнения. В последующие 2001-2002г.г. из-за пыльцы низкого качества формирование урожая у сосны обыкновенной сопровождалось опадом значительного количества шишек первого года, снижением семенной продуктивности макростробилов (на 20%). В разновозрастных группах деревьев сосны из Березовского древостоя обилие шишек и показатели структуры урожая оказались выше у 100-летних (рис.17). Морфологические показатели шишек у сосны во все годы исследования варьировали и достоверно различались в разных древостоях

¡»¿1Д 'Щ

200] 2002

5'[ 5,45,8

5,3

2002 2001 2000 Рисунок 16 - Структура урожая шишек сосны обыкновенной: А - семенная продуктивность макростробилов, Б -масса 1000 семян, В - полнозернистость семян (1 п.Березовка; 2 -Академгородок; 3 -Погорельский ОЭП; 4 - пл.Бадалсякный).

2002 2001 2000 Рисунок 17 - Семенная продуктивность макростробилов (А), масса 1000 семян (Б) и полнозернистость семян (В) у сосны обыкновенной в разных возрастных группах (п. Березовка): 1-61-63 года, П-91-93 года, Ш-100- 110лет

(Р<0,001). Размеры шишек отрицательно коррелировали с показателями качества пыльцы прорастанием пыльцевого зерна (г = -0,6) и длиной пыльцевых трубок (г = -0,5). Наименьшими размерами характеризовались макростробилы из Березовского древостоя на участках с деревьями 61-63 и

91-93 летнего возраста. Была установлена положительная корреляция данного показателя с показателями накопления крахмала и прорастанием пыльцевого зерна (табл.3) и достаточно сильная отрицательная корреляция с размерами шишек (-0,86). Полнозернистость и масса 1000 семян проявили более сильную связь с показателями качества пыльцы (табл.3). Наиболее четко эта зависимость прослеживалась на примере Березовского древостоя (рис.17).

Таблица 3 - Корреляционные отношения показателей качества пыльцы и структуры урожая женских шишек сосны обыкновенной__

Семенная продуктивность макростробила, % Вес 1000 семян, г. Качество семян, %

Содержание крахмала, % 0,46 0,61 0,68

Прорастание пыльцевого зерна, % 0,40 0,68 0,72

Длина пыльцевой трубки, мкм 0,14 0,74 0,38

ВЫВОДЫ

1. В условиях техногенного зшрязнения у сосны обыкновенной ухудшается жизненное состояние и изменяется габитус дерева: утрачивается апикальное доминирование, увеличивается угол отхождения веток от ствола, нарушается распределение генеративных органов разного пола в системе ветвления кроны, что свидетельствует о преждевременном старении древесного организма в условиях экологического стресса.

2. В условиях техногенеза у сосны обыкновенной уменьшается рост побегов и сокращается число стробилов на побеге, уменьшаются размеры пыльцы, увеличивается число аномалий мужского гаметофита, снижается содержание крахмала в пыльцевых зернах и способность их прорастать на искусственных средах; снижается семенная продуктивность макростробилов и урожайность шишек.

3. Погодно-климатические изменения оказали значительное влияние на биологию сосны обыкновенной в окрестностях г. Красноярска. У представителей этого вида отмечено смещение сроков прохождения микроспорогенеза на осень предшествующего пылению года с последующим завершением его весной, что негативно повлияло на прохождение генеративного процесса: большая часть пыльцевых зерен не завершала гаметогенеза и оставалась в одноклеточном состоянии. Одноклеточная пыльца не формировала пыльцевые трубки, что вело к снижению урожая шишек и семян.

4. Реакция со стороны генеративной сферы на стрессовые факторы разного характера (метеорологические условия, гехногенез), развивается, в основном, одинаково, но с разной амплитудой, в зависимости от силы воздействия и может классифицироваться как неспецифическая реакция на экологический стресс.

а) адаптационные механизмы приведут в соответствие генеративные процессы в микроспорангиях сосны;

б) возможно, выработаются механизмы, обеспечивающие дальнейшее разлитие мужского гаметофита на пуцеллусе семяпочки.

6. Способность мужских генеративных органов сосны обыкновенной формировать в условиях культуры in vitro андрогенные структуры (ценоциты, эмбриогенный каллус и эмбриоиды) отркрывает новые пути в селекции хвойных растений и позволяет решить ряд теоретических вопросов.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1 .Носкова НЕ, Третьякова ИН., Носков В.А, Градоеич М, Болотов НИ Половая репродукция сосны обыкновенной в условиях экологического стресса // Environment of Siberia, the Far Fast and the Arctic (ESFEA): Intern, conf. Selected Paper.Tomsk, 2001. C. 276-280. 2.Носкова HE, Третьякова КН., Медведева В A., Носков B.A., Болотов НИ Состояние сосны обыкновенной в условиях Березовского бора // Проблемы экологии и развития городов: Сб. стат. по м-лам 2ой Всерос. научн.-практ. конф. Красноярск. СибГТУ, 2001. Т. I. С. 109 - 113. 3Ласкова НЕ, Третьякова И.Н, Емельяненко КС., Носков В.А., Фштчук OB. Особенности мужской генеративной сферы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях экологического стресса // Тез. докл.: II Междунар конф. по анатомии и морфол. раст. СПб., 2002. С. 300-301. 4.Носкова НЕ., Третьякова ИН., Медведева НЮ, Емельяненко КС, Носков В А Микроспорогенез и качество пыльцы у сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях экологического стресса // Мат-лы XI съезда Рус. Ботан. Об-ва. Барнаул, 2003. Т.2. С. 157-158. 5Носкова НЕ., Третьякова ИН Микроспорогенез и формирование мужского гаметофита сосны обыкновенной в условиях экологического стресса // Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: м-лы Третьего съезда ВОГиС. Москва, 2004. Т. II. С 266. б.Третьякова ИН, Бажина Е В., Осколков В А., Носкова НЕ, Грачев E.H. Морфоструктура кроны и репродуктивная активность -признаки устойчивости хвойных в парушенных лесных и урбо- системах Сибири // Классификация и динамика лесов Дальнего Востока: мат-лы междунар. конф. Владивосток: Дальнаука, 2001. С. 298-301. Т.Третьякова H.H., Бажина ЕВ., Осколков ВА, Филиппова И.П, Новоселова Н.В., Носкова Н.Е., Грачев Е.Н Половая репродукция хвойных в условиях Сибири // Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы: мат-лы совещ. Тула, 2001. С. 502506. Я.Третьякова ИН, Бажина Е.В., Носкова НЕ Форма кроны и генеративные органы хвойных, как биоиндикаторы экологического стресса // Биологические ресурсы и устойчивое развитие: мат-лы междунар. конф Пущино, 2001. С. 223-224. 9.Третьякова И.Н., Носкова Н.Е, Смирнов А, Градоеич М Форма кроны и пыльцевая диагностика - параметры стрессового состояния сосны обыкновенной в условиях техногенного загрязнения г. Красноярска и его окрестностей // Гомеостаз лесных экосистем1 Мат-лы X Междунар. симпоз. «Концепция гомеостаза: теоретические, экспериментальные и прикладные аспекты». Новосибирск: Наука, 2001. С. 148- 152. VS.Третьякова И.Н, Новоселова НВ., Иванова А.Н., Филиппова ИП, Носкова НЕ, Янушкявичуне ЕС Особенности эмбриогенеза сибирских видов хвойных в раннем онтогенезе in vivo и в культуре in vitro И Мат-лы XI съезда Рус. ботан. об-ва. Барнаул, 2003. Т.2. С. 169-171. И.Третьякова ИН., Иванова

А К, Носкова НЕ, Романова ЛИ, Вязовецкова А С Особенности развития мужских генеративных почек Larix sibirica Ledeb. и способность их к апдрогенезу in vitro // Физиология растений - основа фитобиотехнологии: Тез. докл. V съезда об-ва физиологов растен. России и Междунар. конф. Пенза. 2003. С. 528-529. 12.Tret'yakova I., Novoselova N., Noskova N., Janushkyavichane E., Menjlo L. Peculiarities of introduction in culture of Siberian conifer species // The biology of plant cells in vitro and biotechnology: Abstr. of the W Intern. Conf., Saratov, 2003. C. 320. ^.Третьякова ИН, Иванова А.И., Вязовецкова А С, Носкова НЕ. Инициация андрогенеза у сибирских видов хвойных и его цитологические особенности // Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: м-лы Третьего съезда ВОГиС. Москва, 2004. Т. И. С 422. 14.Третьякова ИН, Носкова Н.Е Пыльца сосны обыкновенной в условиях экологического стресса // Экология. 2004 №1. С. 26-33. 15.Третьякова И.Н., Новоселова Н.В, Иванова А.Н, Носкова НЕ, Вязовецкова АС, Аешина EH., Лукина А.Н. Сибирские виды хвойных в культуре in vitro II Мат.-лы Всерос. конф., посвящ. 60 лет. ИЛ им. В.Н. Сукачева СО РАН и 70 лет. образован Красноярского края. Красноярск, 2004. С. 473-474. 16.Третьякова ИН, НЕ Носкова, Л.И. Романова Структурно-функциональные изменения в генеративных органах у сибирских видов хвойных в условиях глобального потепления климата // Мат.-лы Всерос конф., посвящ. 60 лет. ИЛ им. В Н. Сукачева СО РАН и 70 лет. образован. Красноярского края. Красноярск, 2004, С. 369-371. П.Третьякова И Н, Носкова Н.Е Репродуктивные процессы у сосны обыкновенной в изолированных популяциях бассейна реки Селенга // Научные основы сохранения водосборных бассейнов. Междисциплинарные подходы к управлению природными ресурсами- Тез. Междунар. Конф. Улан-Удэ, 2004. Т. 2. С. 41-42. 18.Тихонова ИВ, Носкова НЕ Третьякова ИН Неспецифическая реакция пыльцы сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L) на различные виды стрессовых воздействий // Экологическая ботаника: наука, образование, прикладные аспекты: матер. Междунар. конф. Сыктывкар. 2002. 19.Носкова НЕ, Романова ЛИ, Третьякова ИН. Особенности формирования 1енеративных органов у лиственницы сибирской и сосны обыкновенной в условиях ■экологического стресса // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: мат.-лы Третьей междунар. научн.-практич конф. Барнаул, 2004. С. 76-79. 20.Носкова НЕ., Романова Л.И, Третьякова ИН Особенности генеративных процессов у сибирских видов хвойных в связи с климатическими изменениями // Вестник Томского ун-та. Прилож. № 10, Томск, октябрь 2004. С. 78-81.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24 49.04.953.П 000381.09.03 от 25.09.2003 г

Подписано в печать 25.05.2005. Формат 60x84/16. Бумага 1ип. № 1. Офсетная печать. Объем 1,0 пл. Тираж 100 экз Заказ № 2448

Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117

р1180*

РНБ Русский фонд

2006-4 7350

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Носкова, Наталья Евгеньевна

б £ eg е-миг

Глава 1. ПОЛОВАЯ РЕПРОДУКЦИЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ И РЕАКЦИЯ ГЕНЕРАТИВНЫХ ОРГАНОВ НА СТРЕСС $

1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА КРОНЫ И ПОБЕГОВ '

1.2. РЕПРОДУКТИВНЫЕ ОРГАНЫ /

1.2.1. Развитие мужских генеративных структур. Микроспорогенез. /

1.2.2. Формирование пыльцы. Л О

1.2.3. Строение мужского гаметофита /

1.2.4. Опыление и прорастание пыльцевого зерна. ЯЗ

1.2.5. Развитие пыльцы в условиях культуры in vitro. - Z^

1.2.6. Оплодотворение и эмбриогенез. Z

1.2.7. Формирование урожая. 3 /

1.3. СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ;

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА РАБОТ

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 3S

2.1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА РАБОТ Ь $

2.2. ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНАЯ ЗОНА И КЛИМАТ

2.3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Глава 3. ПОЛОВАЯ РЕПРОДУКЦИЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТРЕССА if/

3.1. ЖИЗНЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В ТЕХНОГЕННЫХ РАЙОНАХ И В КОНТРОЛЕ jT/

3.2. МОРФОСТРУКТУРА КРОНЫ И СЕКСУАЛИЗАЦИЯ ДЕРЕВЬЕВ f

3.3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОБЕГОВ МУЖСКОЙ СЕКСУАЛИЗАЦИИ 6'/

3.4. МИКРОСПОРОГЕНЕЗ

3.5. ФОРМИРОВАНИЕ МУЖСКОГО ГАМЕТОФИТА

3.6. МОРФОМЕТРИЯ И ГИСТОХИМИЯ £

3.7. ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ПЫЛЬЦЕВОГО ЗЕРНА В УСЛОВИЯХ

IN VITRO

3.8. КУЛЬТУРА ПЫЛЬЦЫ И МИКРОСТРОБИЛОВ IN VITRO 9S

3.9. СТРУКТУРА УРОЖАЯ ЖЕНСКИХ ШИШЕК

ОБСУЖДЕНИЕ /ZZ>

ВЫВОДЫ ЛУ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ

ЛИТЕРАТУРЫ -/VJ'

Введение Диссертация по биологии, на тему "Половая репродукция сосны обыкновенной (Pinus Sylvestris L.) в условиях экологического стресса"

Актуальность темы исследования. Условия экологического стресса оказывают значительное влияние на состояние лесных древесных видов, их реакцию и адаптацию («Лесные экосистемы.», 1990; Судачкова, 1998; Фуксман, 1999; Аникеев и др., 2000; Павлов, Миронов, 2003; Carter, 1996; Forest dynamics. 2000). Первичным фактором, контролирующим распространение организмов по отношению к любому другому фактору, является климат (Чмора, Мокроносов, 1994; Rehfeldt et al., 2003 и др.). На фоне климатических изменений, наблюдаемых в последние десятилетия, изменяются условия существования видов, происходит выработка у них адаптивных свойств, что отражается на структурно-функциональных свойствах живых организмов (Чмора, Мокроносов, 1994; Аникеев и др., 2000; Третьякова и др., 2004а и др.). Другим стрессовым фактором является техногенное загрязнение, вследствие чего остро встают проблемы сохранения и восстановления хвойных лесов в загрязненных районах, особенно вблизи крупных городов.

Сосну обыкновенную (Pinus sylvestris L.), один из основных видов-лесообразователей Сибири, широко используют в качестве тест-объекта техногенного загрязнения. Проводятся исследования морфологических признаков, таких как рост хвои и побегов, их состояние («Лесные экосистемы.», 1990; Аникеев и др., 2000). Изучаются физиолого-биохимические процессы (Фуксман и др., 1997; Фуксман, 1999), и, прежде всего показатели фотосинтеза (Бучельников, 1998; Григорьев и др., 2001; Фомин и др., 2001), приводятся цитогенетические характеристики (Калаев, 2000; Шафикова, Калашник, 2000), а также анализируются показатели генеративной сферы (Федорков, 1999; Аникеев и др., 2000; Осколков, Воронин, 2003).

Выявлено, что генеративные органы сосны обыкновенной, ответственные за будущее потомство, подвержены воздействию аэрополлютантов. Атмосферные загрязнители оказывают влияние на жизнеспособность пыльцы, формирование женских шишек и образование семян, качество семян и выращивание из них растений («Лесные экосистемы.», 1990; Keller, Beda, 1984; Федорков, 1999; Аникеев и др., 2000; Осколков, Воронин, 2003). Изучение особенностей реакции репродуктивных органов сосны обыкновенной в условиях изменившегося климата и влияние на них воздушных поллютантов до сих пор не проводилось. Между тем, исследование репродуктивного процесса у сосны на фоне погодно-климатических изменений позволяет оценить состояние сосновых древостоев и прогнозировать их развитие в будущем.

Цель работы; исследование репродуктивного процесса сосны обыкновенной в районе техногенного загрязнения на фоне погодно-климатического фактора.

Задачи исследования:

3. Изучить структуру урожая женских шишек и качество семян сосны обыкновенной в техногенных районах.

Научная новизна.

•Впервые в условиях Сибири проведена оценка жизнеспособности сосны обыкновенной по показателям морфоструктуры кроны и сексуализации побегов в условиях экологического стресса,

•изучена реакция генеративной сферы сосны обыкновенной на техногенное загрязнение на фоне изменения погодно-климатических условий.

•Впервые показана специфика прорастания пыльцевого зерна у сосны обыкновенной, проведено тестирование жизнеспособности пыльцы методом культуры ткани in vitro и получены андрогенный каллус и эмбриоиды,

•показана перспектива существования сосны в условиях экологического стресса.

Практическая значимость. Полученные данные по исследованию особенностей морфоструктуры кроны и сексуализации деревьев, а также анализу репродуктивного процесса у сосны обыкновенной в условиях экологического стресса представляют интерес для оценки состояния древостоев и прогноза их урожаев. Экспериментальные данные используются в учебном процессе Агрономического и Эколого-Биотехнологического факультета КрасГАУ.

Положения, выдвигаемые на защиту.

2. Структурно-функциональные изменения мужских генеративных органов сосны обыкновенной являются следствием неспецифической реакции на экологический стресс (техногенное загрязнение, погодно-климатические условия).

Апробация работы. Материалы, составляющие основу диссертации, были представлены на 2— Всерос. научно-практ. конф. «Проблемы экологии и развития городов», Красноярск, СибГТУ, 2001; Intern. Conf. «Environment of Siberia, the Far Fast and the Arctic» (ESFEA) Tomsk, 2001; Междунар. Конф. «Классификация и динамика лесов Дальнего Востока» Владивосток, 2001; Междунар. Конф. «Биологические ресурсы и устойчивое развитие». Пущино, 2001г.; на совещании «Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы». Москва, 2001; на Междунар. симпоз. «Концепция гомеостаза: теоретические, экспериментальные и прикладные аспекты,

Красноярск, 2001; II Междунар. Конф. по Анатомии и Морфол. Растен., СПб, 2002; VII Intern. Conf. "The biology of plant cells in vitro and biotechnology", Saratov, 2003; на XI съезде Рус. Бот. об-ва 18-22 августа, Новосибирск, 2003; на V съезде о-ва физиол. раст. России и Междунар. конф. «Физиология растений — основа фитобиотехнологии». Пенза. 2003; Всерос. конф., посвящ. 60-лет. ИЛ им. В.Н. Сукачева СО РАН и 70-лет. образ. Красноярского края, Красноярск, 2004; Междунар. Конф. «Научные основы сохранения водосборных бассейнов: Междисциплинарные подходы к управлению природн. ресурсами». Улан-Удэ, 2004; Третья Междунар. Научн.-практ. Конф. «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии». Барнаул, 2004; III Междунар. Конф. «Проблема вида и видообразования». Томск, 2004; Междунар. Конф. «Ритмы и катастрофы в растительном покрове Дальнего Востока», Владивосток, 2004; на Третьем съезде ВОГиС «Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития», Москва, 2004.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ, в т. ч., две статьи в центральной печати (журнал «Экология»). В настоящий момент три статьи находятся в печати.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Носкова, Наталья Евгеньевна

выводы

1. В условиях техногенного загрязнения у сосны обыкновенной ухудшается жизненное состояние и изменяется габитус дерева: утрачивается апикальное доминирование, увеличивается угол отхождения веток от ствола, нарушается распределение генеративных органов разного пола в системе ветвления кроны, что свидетельствует о преждевременном старении древесного организма в условиях экологического стресса.

4. Реакция со стороны генеративной сферы на стрессовые факторы разного характера (метеорологические условия, техногенез), развивается, в основном, одинаково, но с разной амплитудой, в зависимости от силы воздействия и может классифицироваться как неспецифическая реакция на экологический стресс.

5. В условиях продолжительных погодно-климатических изменений на территории Красноярской лесостепи можно предположить несколько направлений адаптации сосны обыкновенной, в том числе: б) адаптационные механизмы приведут в соответствие генеративные процессы в микроспорангиях сосны; в) возможно, выработаются механизмы, обеспечивающие дальнейшее развитие мужского гаметофита на нуцеллусе семяпочки.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Носкова, Наталья Евгеньевна, Красноярск

1. Абатурова М.П., Вишневецкая К.Д., Духарев В.А. Генетические последствия загрязнения окружающей среды в популяциях хвойных // Мат.-лы Междунар. симп. «Лесная генетика, селекция и физиология растений». Воронеж: ЦНИИЛГиС. 1980. С. 13-104.

2. Абрамова Л.И., Абалкина Н.А., Голубева Е.А., Пыженкова З.С., Голубовская И.Н. Природа эмбриологических нарушений у мутантных растений pam I ZEA MAYS (РОАСЕАЕ) // Ботанический журнал. 2004. №2. Т. 89.С. 177-185.

3. Авалкина Н.А., Абрамова Л.И., Голубева Е.А., Голубовская И.Н. Влияние некоторых мутаций кукурузы на структуру генеративных органов // Труды II Междунар. конф. по Анатомии и Морфологии растений. СПб. 2002. С. 118-119.

4. Агроклиматический справочник по Красноярскому Краю и Тувинской автономной области // Ленинград: Гидрометеоиздат, 1961. 288 с.

5. Александровский Е.С. Микроспорогенез и развитие пыльцы у Pistacia vera L. II Материалы VIII Всесоюзного совещания по эмбриологии растений «Проблемы гаметогенеза, оплодотворения и эмбриогенеза». Ташкент: Фан. 1983. С. 161-162.

6. Александровский Е.С. Оплодотворение у можжевельников // Тез. докл. II Всесоюзного симпозиума «Половое размножение хвойных растений» 10-12 сентября 1985. Новосибирск. 1985. С. 5-7.

7. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение, 1989. № 4. С.51-57

8. Антипов В.Г., Болотов Н.А. Отношение видов пихты к загрязнению промышленными газами. // Защитное лесоразведение и лесные культуры. Вып. 4. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1977. С. 15-21.

9. Артемов В. А. Морфогенез репродуктивных органов и цветение у Pinus sylvestris II Тр. Коми фил. АН СССР, 1972. № 24. С. 81-96.

10. Артемов В.Н. Морфогенез побегов Pinaceae II Научн. докл. Сыктывкар. 1976. вып. 24.

11. Артемов В.А. Жизнеспособность пыльцы // Эколого-биологические основы повышения продуктивности таежных лесов европейского Севера. JL: Наука, 1981. С. 185-212.

12. Артемов В.А. Микрофенология репродуктивного цикла хвойных / Половое размножение растений // Тез. докл. Новосибирск. 1985. С. 70 71

13. Бажина Е.В., Муратова Е.Н., Квитко О.В. Цитогенетическое изучение пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) в среднегорье Восточного Саяна / Материалы 2-ой конф. МОГиС «Актуальные проблемы генетики» 20-21. февраля 2003 // ИОГЕН, Москва. 2003.

14. Барахтенова Л.А., Николаевский B.C. Фотохимическая активность и фосфорелирование растений под влиянием сернистого газа // Изв. АН СССР Сер. Биол.-1983.-№1.

15. Березин A.M. К вопросу о формах кроны деревьев // Лесное хозяйство, 1963, № 10, с. 20-22.

16. Бессонова В.Н. Состояние пыльцы как показатель загрязнения среды тяжелыми металлами // Экология. 1992. № 3. С. 45-50.

17. Биотехнология растений: культура клеток. / Ред. Бутенко Р.Г. // Москва. ВО «Агропромиздат». 1989. 280 с.

18. Бударагин В.А., Бреусова А.И. Типы аномальных пыльцевых зерен сосны обыкновенной / Мат. 1-го Всесоюзного симпозиума «Половая репродукция хвойных» // Наука. СО Новосибирск. 1973. С. 110-113.

19. Буторина А.К., Мурая Л.С., Исаков Ю.Н. Характер прохождения мейоза при микроспорогенезе у сосны обыкновенной на суходоле и на болоте / Половое размножение растений // Тез. докл. Новосибирск. 1985 а. С. 7-8.

20. Буторина А.К., Мурая JI.C., Исаков Ю.Н., Высоцкий А.А. Новый тип мейотической мутации у сосны // Генетика. 1985 б. Т. XXI. № 1. С. 103-111

21. Бучельников М.А. Замедленная флуоресценция хлорофилла в биоиндикации воздушных загрязнений / Автореф. дис. . канд. биол. наук. Красноярск, 1998. 23 с.

22. Воробьев В.Н., Воробьева Н.А., Горошкевич С.Н. Рост и пол у кедра сибирского // Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. 1989. 165 с.

23. Гире Г.И, Зубарева О.Н. Динамика накопления серы древесными породами, растущими в зоне влияния выбросов тепловых электростанций / Современное состояние биоценозов зоны КАТЭКа // Д.: Гидрометеоиздат. 1990.

24. Главацкая Т.П., Чадов А.Н. К эмбриологии многолетних злаков // Материалы VIII Всесоюзного совещания по эмбриологии растений «Проблемы гаметогенеза, оплодотворения и эмбриогенеза». Ташкент: Фан. 1983.С. 53-54.

25. Грешилова Н.В., Скрипалъщикова JI.H. Экологический мониторинг состояния лесов Енисейской трансекты // Международная конференция «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики» (ESFEA 2001), сб. труд., Томск, Россия, 5-8 сентября 2001, с. 276-280.

26. Гуляев Г.В., Малъченко В.В. Словарь терминов по генетике, цитологии, селекции, семеноводству и семеноведению //Москва, «Россельхозиздат», 1975. 216 с.

27. Дзюба О.Ф. Морфология пыльцевого зерна и оценка состояния окружающей среды настоящего и исторического прошлого Земли // Бюл. Моск. о-ва испытателей природы. Отд. Биол. 2004. т. 109. Вып. 1. С. 56-61.

28. Зубарева О.Н. Влияние выбросов прмышленных предприятий в Средней Сибири на сосну обыкновенную (Pinus sylvestris L.)// Автореф. дис. . канд. биол. наук. Красноярск, 1993 -21 с.

29. Козубов Г. М. О росте сосны узкокронной формы // Лесное хозяйство, 1963, № 10, с. 23—25.

30. Козубов Г.М. Электронная микроскопия в цитоэмбриологии хвойных / Мат. 1-го Всесоюзного симпозиума «Половая репродукция хвойных» // Наука. СО Новосибирск. 1973. С. 60-67.

31. Козубов Г.М. Биология плодоношения хвойных на Севере. Л.: Наука, 1974. 136 с.

32. Козубов Г.М. Генеративные органы голосеменных / В кн.: Репродуктивные структуры голосеменных (Сравнительное описание) // Л.: Наука, 1982. С. 7-38.

33. Козубов Г.М., Тихова М. А., Сулимова Г.М. Цитоэмбриологические исследования и ультраструктура репродуктивных органов ; сосны обыкновенной // Лесоведение. №2.1970. С. 85-93.

34. Козубов Г.М., Ганюшкина Л.Г., Евдокимов A.M. Цитоэмбриологические и физиолого-биохимические исследования репродуктивных органов сосны обыкновенной / Вопросы селекции, семеноводства и физиологии древесных пород Севера // Петрозаводск. 1967.

35. Кондратьева В.П., Тихова М.А. Эмбриогенез / В кн.: Репродуктивные структуры голосеменных (Сравнительное описание) // Л.: Наука, 1982. С. 94-98

36. Коц З.П. Микроспорогенез, развитие пыльцы и ее качество в географических культурах сосны обыкновенной // Половое размножение растений // Тез. докл. Новосибирск. 1985. С. 15 17.

37. Круглова Н.Н. Эмбриоидогения нетрадиционный I способ размножения яровой мягкой пшеницы // Тез. докл. конф. «Современные проблемы естествознания на стыках наук». Т. 2. Уфа, 1998. С. 117-119.

38. Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю. Каллусогенез как путь морфогенеза в культуре пыльников злаков // М., Ж. «Успехи современной биологии». 1997. Т. 117. Вып. 1.С. 83-94.

39. Круглова Н.Н., Зайнутдинова Э.М. Андроклинный каллус пшеницы в динамике развития: цитолого гистологический анализ // Вестник Башкирского ун-та. 2001. №2 (I). С. 137-140.

40. Круглова Н. Н., Сельдимирова О.А. Зиготический зародыш и андроклинный эмбриоид пшеницы: сходство и различие // Институт биологии Уфимского Научного Центра Российской Академии Наук. http://herba.msu.ru/mssiWsymposium/2001/morfo/kruglova.rtf.

41. Кузьмина Г.П. Влияние рекреации на сосновые леса зеленой зоны г. Красноярска//Автореф. дис. . канд. с.-х наук. Красноярск. 1982. 21 с.

42. Кудашова Ф.Н. Метаболические основы устойчивости гомеостаза Abies sibirica в условиях техногенного стресса // Реконструкция Гомеостаза: Материалы IX Международного симпозиума: В 4 т. Т.2 / Под общ. Ред. В. П. Нефедова. Красноярск, 1998, с.77 82;

43. Кузнецова Н.Ф. Образование инициали спорофита Pinus sylvestris L., исходя из расшифровки репродуктивного цикла сосны // Материалы XI съезда Русского ботанического общества 18-22 августа, Новосибирск-Барнаул. Барнаул. 2002. Том 2. С. 149-150.

44. Кузнецова Н.Ф. Направления отбора в жизненном цикле сосны обыкновенной // Лесоведение. 2003. №4. С. 9-16.

45. Кузнецова Н.Ф., Исаков Ю.И. Ультраструктурные аспекты физиологической несовместимости у сосны обыкновенной // Лесоведение. 1987. №3. С. 11-16.

46. JIaypa М. 77. Развитие генеративных органов сосны обыкновенной на семенных плантациях Латвии / Материалы 1-го Всесоюзного симпозиума, 1620 апреля 1973 // Наука. СО Новосибирск. 1973. С. 117 121.

47. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Под. ред. В.А.Алексеева Л.: Наука,, 1990. 200 с.

48. Мамаев Е.А., Рождественский Ю.Ф. Особенности микроспорогенеза сосны обыкновенной в заболоченных насаждениях / Половая репродукция хвойных // Материалы 1-го Всесоюзного симпозиума, 16-20 апреля 1973 // Наука. СО Новосибирск. 1973. С. 103 106.

49. Мамаев С. А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений на примере семейства Pinaceae на Урале. М.: Наука, 1972. 283 с.

50. Матвеева Н.П., Войцех О.О., Андреюк Д.С., Ермаков И.П. Роль Н+-АТФазы и альтернативной оксидазы в регуляции величины внутриклеточного рН на разных стадиях развития мужского гаметофита табака // Онтогенез. 2002. Т. 33. №6. С. 436-443.

51. Матвеева Н.П., Андреюк Д. С., Войцех О. О., Ермаков И.П. Регуляторные изменения внутриклеточного рН и выход из пыльцевых зерен СГ на начальном этапе прорастания in vitro // Физиология растений.2003. том 50. №3. С. 360-365.

52. Махнева С. Г. Особенности развития мужского гаметофита сосны обыкновенной в условиях техногенного загрязнения // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Соц.-экон. и экол. пробл. лес. комплекса». Екатеринбург. 1999. с. 64.

53. Мейер Н.Р., Бернард В.В. Электронно-микроскопическое исследование формирования пыльцевых зерен Pinus sylvestris L., Juniperus communis L., Larix sibirica Ldb. / Морфология пыльцы и спор современных растений // Л., «Наука». 1973. С. 21-24.

54. Мейер-Меликян Н.Р., Токарев П.И. Особенности строения пыльцевых зерен некоторых представителей семейства Pinaceae по данным электронной микроскопии // Бюл. Моск. о-ва испытателей природы. Отд. Биол. 2004. т. 109. Вып. 1.С. 19-21.

55. Минина Е.Г. Определение пола у лесных древесных растений // Тр. Инта леса АН СССР, 1960, т. 47, с. 76—163.

56. Минина Е.Г. О жизнедеятельности почек в связи с сексуализацией у лесных древесных растений // Бот. Журнал. Т. 47, №7. 1962. С. 938-944.

57. Минина Е.Г. Значение смещения пола у растений для селекции (о связях гетерозиса и полиплоидии с сексуализацией). К 75-летию со дня рождения Дмитрия Анатольевича Сабинина // Журнал общей биологии. 1965. Т. XXVI. № 4, с. 416-427.

58. Минина Е.Г. Пол у сосны обыкновенной / Вопросы физиологии половой репродукции хвойных // Красноярск. 1975. С. 68-89.

59. Минина Е.Г, Третьякова И.Н. Геотропизм и пол у хвойных. // Новосибирск, СО АН СССР, 1983. 199 с.

60. Минина Е.Г. Физиологическая характеристика пыльцевого зерна / Экология семенного размножения хвойных Сибири // Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1984. С. 80-87.

61. Минина Е.Г., Ларионова Н.А. Морфогенез и проявление пола у хвойных // М., «Наука», 1979 216 с.

62. Минина Е.Г., Ларионова Н.А., Третьякова И.Н. Гравитационные адаптации у лесных деревесных растений // Журн. Общ. Биол. 1984. Т. 45, № 5. С. 687-693.

63. Михалевская О.Б. Развитие почек сосны обыкновенной в условиях Московской области // Бюл. Гл. бот. сада АН СССР. 1963. вып. 48.

64. Мошкович A.M. Структурно-морфологические особенности и темпы оплодотворения у ели обыкновенной в условиях Молдавии // Половое размножение растений // Тез. докл. Новосибирск. 1985. С. 25 27.

65. Муратова Е.Н. Особенности мейоза сосны обыкновенной около северной границы ее ареала// Онтогенез, 1995, №2, с. 158 169.

66. Некрасова Т. 77. биологические основы семеношениякедра сибирского // Новосибирск: Наука. Сиб. отд. 1960. 131 с.

67. Некрасова Т. П. Биологические основы семеношения кедра сибирского // Новосибирск, 1972. 274 с.

68. Некрасова Т.П. Влияние температуры воздуха на формирование пыльцы хвойных древесных пород // Лесоведение, 1976. № 6. С. 37-43.

69. Некрасова Т.П. Рябинков А.И Плодоношение пихты сибирской // Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1978. 250 с.

70. Некрасова Т.П. Разнокачественность пыльцы сосны обыкновенной по содержанию крахмала // Лесоведение. 1981. № 3. С. 30-34.

71. Некрасова Т.П. Качество шишек и семян сосны обыкновенной на семенных участках в лесостепи приобского плато / Экология семенного размножения хвойных Сибири // Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1984. С. 51-63.

72. Николаева М.Г., Лязгунова И.В., Поздова JI.M. Биология семян // СПб. 1999.232 с.

73. Нормированный по экологической опасности зональный ореол аэрогенного геохимического загрязнения Красноярской агломерации. Карта ЦМС Красноярского УГМС. Красноярск, 1998.

74. Носкова Н.Е., Третьякова И.Н. Влияние стресса на репродуктивные способности сосны обыкновенной / Хвойные бореальной зоны // Красноярск. 2005 в печати.

75. Орлова Л.В. Род сосна {Pinus L.) в России // Материалы VII Молодежной конф. Ботаников в С-Петербурге, 2000, с. 31.

76. Осколков В.А. Качество пыльцы сосны обыкновенной в древостоях Приангарья при разном уровне загрязнения // Лесоведение. 1998а № 2. С. 16-21.

77. Осколков В.А. Состояние репродуктивного процесса сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения лесов Верхнего Приангарья // автореф. канд. дис., Красноярск, 19986 23 с.

78. Осколков В.А., Воронин В.И. Репродуктивный процесс сосны обыкновенной в Верхнем Приангарье при техногенном загрязнении // Иркутск: Изд.-во Иркут. Гос. Ун-та, 2003.-140 с.

79. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений // М.: Колос. 1980. 304 с.

80. Пахаръкова Н.В. Замедленная флуоресценция хлорофилла хвойных в условиях техногенного загрязнения атмосферы // Автореф. дис. . канд. биол. наук. КГУ. Красноярск. 1999. 23 с.

81. Поддубная-Арнолъди В.А. Цитоэмбриология покрытосеменных растений // М.: «Наука», 1976. 508 с.

82. Поджарова З.С. Цветение сосны обыкновенной в географических культурах Белорусской ССР // Половое размножение растений // Тез. докл. Новосибирск. 1985. С. 105 106.

83. Подзоров Н.В. Влияние задымления воздуха на качество семян сосны обыкновенной // Лесное хозяйство. 1965. №7. С. 47 49.

84. Поддубная-Арнолъди В.А. Цитоэмбриология покрытосеменных растений //М.: Наука. 1976. 508 с.

85. Прейвн и др. Современная ботаника // 1990, т.1

86. Привалов Г. Ф. Мутабильность Acer negundo L.при воздействии гамма и рентгеновыми лучами // Генетика, 1968а, т. 4, «№ 5, с. 39—42.

87. Привалов Г. Ф. Чувствительность семян некоторых видов древесных растений к ионизирующим лучам // Радиобиология, 1963, т. 3, вып. 5, с. 770—772.

88. Привалов Г. Ф. Изучение экспериментального мутагенеза у древесных растений // Генетика, 19686, № 6, с. 144—157.

89. Привалов Г. Ф. Соматический мутагенез у растений (на примере некоторых видов древесных) // Автореф. докт. дис. Новосибирск, 1974. 41 с.

90. Привалов Г. Ф. Экспериментальные мутации вегетативных органов древесных растений // Докл. АН СССР, 1962, т. 150, № 3, с. 661—664.

91. Рахимбаев И. Р. Биотехнологические методы в селекции растений / Лекции преподавателей // Казахский национальный университет аль — Фараби. 2003. 10 с.

92. Рождественский Ю.Ф. Особенности микроспорогенеза сосны обыкновенной на Урале и его зависимость от экологических факторов // Экология. 1974. С. 49-53.

93. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. Минск: Высшая школа, 1973. 320 с.

94. Романова JI.K, Третьякова И.Н. Перспективы использования лиственницы в озеленении городов Сибири / Хвойные бореальной зоны. Лиственница // Красноярск. 2003. Вып. 1. С. 40-46.

95. Романовский М.Г. Череззерница шишек сосны обыкновенной вблизи автодорог // Лесоведение. 1992. № 2. С. 71-77.

96. Романовский М.Г. Сохранность семяпочек сосны обыкновенной в условиях интенсивного загрязнения автотранспортом // Лесоведение. 1993. № 1.С. 86-88.

97. Ругузов И.А., Склонная Л. У. Формирование мужского гаметофита у некоторых представителей сосновых, кипарисовых и тисовых // Cytologo — Embryological studies of higher plants: collected scientific works. Yalta. 1992. Vol. 113. P. 62-73.

98. Рязанцева Л.А., Басова C.B., Спесивцева В.И., Федченко A.M. Функциональные нарушения насаждений сосны обыкновенной под воздействием техногенных выбросов предприятий Воронежа // Лесоведение, 1999, №2, с. 22-27.

99. Сельдимирова О.А. Титова Г.Е. Батыгина Т.Е., Круглова Н.Н. Эмбриогенез in vivo и эмбриоидогенез in vitro у пшеницы: сходство и различие // Вестник Башкирского университета. 2001. № 2. С. 157 159

100. Семена древесных пород. Методы рентгенографического анализа. ОСТ 56-94-87// 1988.23 с.

101. Семихов В.Ф., Арефьева Л.П., Золкин С.Ю., Тимощенко А.С., Новожилова О.А., Кострикин Д. С. Оценка отношений голосеменных и покрытосеменных растений на основе использования биохимических методов // Изв. АН. Сер. Биол. 2004. №1. С. 26-41.

102. Серебряков И. Г. Экологическая морфология растений. М., 1962. 378 с.

103. Склонная Л.У. Развитие мужских гамет у видов можжевельника // Материалы VIII Всесоюзного совещания по эмбриологии растений «Проблемы гаметогенеза, оплодотворения и эмбриогенеза», 12-13 октября 1982. Ташкент: Фан Узбекская ССР, 1983. С. 122-123.

104. Склонная Л.У. Особенности формирования семян у можжевельника высокого и кедра гималайского в Крыму // Тез. докл. II Всесоюзного симпозиума «Половое размножение хвойных растений» 10-12 сентября 1985. Новосибирск. 1985. С. 34-35.

105. Склонная Л.У. Дифференциация гамет у видов рода Кедр // Тез. докл. IX Всесоюзного совещания по эмбриологии растений «Гаметогенез, оплодотворение и эмбриогенез семенных растений, папоротников и мхов», 12 декабря 1986 г. Кишинев: Штиинца. 1986. С. 115.

106. Скрипалыцикова Л.Н. Пылеулавливающие свойства лесных экосистем в лесостепных районах Средней Сибири // Автореф. дис. . канд. биол. Наук. Красноярск. 1997. 19 с.

107. Скупченко В.Б. Морфофункциональная характеристика меристем почек ели, сосны, лиственницы и пихты в подзоне средней тайги Коми АССР // Биологические исследования на Северо-Востоке европейской части СССР (ежегодник)/Сыктывкар, 1974.

108. Смирнов Ю.А. Ускоренный метод исследования соматических хромосом. // Цитология. 1968. № 2.

109. Собчак P.O., Астафурова Т.П., Робертус Ю.В. Состояние темнохвойных пород в зоне загрязнения приземной атмосферы (на примере

110. Горного Алтая) // Международная конференция «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики» (ESFEA 2001), тезисы докладов, Томск, Россия, 5-8 сентября 2001, с. 181. |

111. Ставрова Н.И. Семеношение сосны / Влияние промышленного атмосферного загрязнения на сосновые леса Кольского полуострова // Л.: Наука. 1990. С. 94-104.

112. Ставрова Н.И. Репродуктивная деятельность сосны обыкновенной при промышленном загрязнении в условиях Северной тайги // Лесное хозяйство. 1992. № 10. С. 7.

113. Судачкова Н.Е. Состояние и перспективы изучения влияния стрессов на древесные растения // Лесоведение. 1998. № 2. С 2-9.

114. Сунцов А.В. Микроспорогенез и качество пыльцы у сосны обыкновенной в Центральной Туве / Плодоношение лесных попрод Сибири // Новосибирск: Наука, 1982. С.60 68.

115. Сунцов А.В. О некоторых причинах снижения семенной продуктивности сосны обыкновенной на южном пределе ее произрастания // Тез. докл. II Всесоюзного симпозиума «Половое размножение хвойных растений» 10-12 сентября 1985. Новосибирск. 1985. С. 111-112.

116. Таксационные описания // Красноярский лесхоз. 1998.

117. Татаринцев А.И., Скрипалыцикова JI.H. Сосновые фитоценозы в зоне многолетнего воздействия антропогенных нагрузок // География природные ресурсы. 2003. №3. С. 53-57.

118. Тахтаджян А.Л. Репродуктивная система: стробилы и спорангии / Жизнь растений / М.: Просвещение. 1978. т. 4. С. 322-326.

119. Тренин В.В. Микроспорогенез. Мужской гаметофит. / В кн.: Репродуктивные структуры голосеменных (Сравнительное описание) // Л.: Наука, 1982. С. 44-71.

120. Тренин В.В. Цитоэмбриология лиственницы // Л.: Наука, 1986. 88с.

121. Третьякова И.Н. О способности пыльцы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L) прорастать до пыления // Известия Сибирского Отделения Академии Наук СССР. Вып. 2. № 4. Новосибирск: Наука. 1987. С. 11-17.

122. Третьякова И.Н Эмбриология хвойных // Новосибирск: Наука, 1990а. . 157 с.

123. Третьякова И.Н. Эмбриолого — физиологические основы семеношения хвойных в Сибири// дис. д-ра биол. наук. Красноярск. 19906. 428 с.

124. Третьякова И.Н., Бажина Е.В. Качество пыльцы пихты сибирской в нарушенных лесных экосистемах озера Байкал // Лесоведение. 1999. № 4. С. 30-38.

125. Третьякова И.Н., Носкова Н.Е. Пыльца сосны обыкновенной в условиях экологического стресса // Экология. 2004. №1. С. 26-33.

126. Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений // Москва, «Высшая школа», 1980-318 с.

127. Тюкавин Г.Б., Шмыкова Н.А., Монахова М.А. Цитология эмбриогенеза в культуре пыльников моркови // Физиол. Растений. 1999. Т. 46. № 6. С. 876-883.

128. Федорков A.JI. Адаптация хвойных к стрессовым условиям Крайнего Севера. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. 97с.

129. Федорков A.JI. Изменение в мужской генеративной сфере сосны при аэротехногенном загрязнении // Эколого-географические проблемы сохранения и восстановления лесов Севера. Архангельск, 1991. С. 296.

130. Федорков A.JI. Половая репродукция сосны обыкновенной при аэротехногенном загрязнении в условиях Субарктики // Лесной журнал. Изв. Вузов. 1992. № 4. С. 60-64.

131. Федорков A.JI. Влияние аэротехногенных воздействий насохранность семяпочек и развитие зародыша сосны обыкновенной // Лесоведение. 1994. № 5. С. 36-40.

132. Федотов КС., Карабанъ Р.Т., Тихомиров Ф.А. и др. Оценка действия двуокиси серы на сосновые насаждения // Лесоведение. 1983. № 6. С. 23-27.

133. Фомин В.В. Шавнин С.А., Марина Н.В., Новоселова Г.Н. Неспецифическая реакция фотосинтетического аппарата хвои сосны на действие аэропромышленных загрязнений и затенения // Физиол. растений. 2001. Т.48. №5. С. 760-765.

134. Фомин В.В. Шавнин С.А. Влияние горного рельефа и аэропромышленных загрязнений на биометрические характеристики сосновых древостоев // Экология. 2002. № 3. С. 170-174.

135. Фуксман И.Л., Новицкая Л.Л., Ивонис И.Ю.,Кашочкова Г.К., Чиненова Л.А. Влияние «кислотного дождя» на саженцы сосны обыкновенной // Экология. 1997. № 1. С. 3-8.

136. Хазова И.И. Цитоэмбриологические особенности деревьев сосны обыкновенной различного типа сексуализации и репродуктивной способности / Половое размножение растений // Тез. докл. Новосибирск. 1985. С. 43-44.

137. Хромова Л.В. Ритм развития пыльцы Pinus sylvestris L. в условиях Московской области // Лесоведение, 1972. №1. С.73 75.

138. Хромова Л.В. Эмбриологические процессы в неопыленных семяпочках сосны и аномалии при ксеногамии // Лесоведение. 1985. №2. С. 47-52.

139. Хромова Л.В., Романовский М.Г., Духарев В.А. Частичная стерильность семяпочек сосны обыкновенной в 1986 и 1987 г.г. в зоне аварии на Чернобыльской АЭС // Радиобиология. 1990. Т. 30. Вып. 4. С. 450-457.

140. Хрянин В.Н. Роль фитогормонов в дифференциации пола у растений // Физиология растений, 2002, т. 49, № 4, с. 608 614.

141. Чавчавадзе Е.С., Яценко-Хмелевский А.А., Семейство сосновые (Pinaceae) / Жизнь растений // М.: Просвещение. 1978. т.4. С. 350-374.

142. Чулафич Л. Фотопнриодическая и гормональная регуляция цветения и сексуализация двудомных и однодомных растений при выращивании in vitro и in vivo II Физиология растений, 1999 т. 46, № 4, с. 648 660.

143. Шамина З.Б. Андрогенез и получение гаплоидов в культуре клеток растений // Культура клеток растений / Под. Ред. Р.Г. Бутенко. М.: Наука. 1981. С. 124-136.

144. Шафикова Л.М., Калашник Н.А. Характеристика кариотипа сосны при промышленном загрязнении. // Лесоведение. 2000. № 2. С. 30-36.

145. Шкарлеш О. Б. Влияние дымовых газов на формирование репродуктивных органов сосны обыкновенной (на примере одного медеплавильного предприятия Урала) // Автореф. дис. . канд. биол. наук. Свердловск, 1974. 27 с.

146. Шкарлет О. Д. Влияние загрязнения среды на ход мейоза в материнских клетках пыльцы сосны обыкновенной // Тезисы докл. III съезда ВОГИС им. Н. И. Вавилова. Л., 1977, с. 592.

147. Шкутко Н.В. Развитие генеративных почек у хвойных растений, интродуцированных в БССР // Материалы 1-го Всесоюзного симпозиума «Половая репродукция хвойных». Наука, Новосибирск СО АН СССР. 1973. С. 103-106.

148. Эколого-биологические основы повышения продуктивности таежных лесов Европейского Севера // Д.: Наука. 1981.232 с.

149. Юрасов П.Б. Изменение числа семядолей у Зародышей Сосны обыкновенной в семенах шишек разных форм и диссимметрии // Материалы IX Международного симпозиума «Реконструкция Гомеостаза», Красноярск, 1998. Т.2. С. 212-216;

150. Яковлев А.В. О влиянии низких температур на микроспорогенез сосны обыкновенной// Лесоведение. 1978. № 6. С. 51-55.

151. Яковлев А.В. Особенности микроспорогенеза и формирования пыльцы у сосны обыкновенной в естественных условиях и условиях контролируемой температуры // Селекция и лесное семеноводство в Карелии. Петрозаводск. 1979. № 6. С. 120-137.

152. Von Aderkas Р., Воща J., Klimaszewska К., Owens J. Comparison of Larch embryogeny in vivo and in vitro II Woody Plant Biotechnology. Edited by M.R. Ahuja Plenum Press, New York, 1991. p. 139-155.

153. Andersson E., Ekberg I., Erriksson G. A summary of meiotic investigations in conifers // Stud. For. Suec., 1969, 70, p. 1-20.

154. Audran J.C., Williemse MTM (1982). Wall development and its autofluorescence of sterile and fertile Vicia faba L. pollen // Protoplasma 110: 106-111.

155. Baker H.G. and Baker I. Starch in angiosperm pollen grains and its evolutionary significance // Amer. J. Bot. 66(5). 591-600.1979.

156. Benoit L.F., Scelly J., Moora L.D. The influence of ozone on Pinus strobus L. Pollen germination // Can. J. Forest Res. 1983. V. 13. № 1. P.184 187.

157. Chira E. The development of pollen with more than the haploid chromosome number in Pinus sylvestris // Biologia, 1973. R 28. C.7. P. 515 527.

158. Cox R.M. Sensitivity of forest plant reproduction to long range transported air pollutants. In vitro and in vivo sensitivity of pollen to simulated acid rain // New Phytol. 1983. V. 95. P. 269-276.

159. Cresti M. Pacini E. Ciampolini F., Sarfatii G. (1977). Germination and pollen tube development in situ of Licopersicum peruvianum . pollen: Ultrastructural features // Planta 136:239-247.

160. Deutsch Frank, Kumlehn Jochen, Ziegenhagen Birgit and Fladung Matthias Stable haploid poplar callus lines from immature pollen culture // Physiologia plantarum 120: 613-622. 2004.

161. Doak С. C. Evolution of foliar types, dwarf shoots and cone scales of Pinus // Univ. Illinois. Bull., 1935, v. 13, N 3, p. 7-4-03.

162. Ehrenberg C, Simak M. Flowering and pollination in Scotch pine // Midd. Stat. Skogsforsk. Inst., 1957,46,12, p. 1-27.

163. Ekberg I., Eriksson G, Jonsson A. Meiotic invastigations in pollen mother cells of larch and Norway spruce.Comm. Inst. Forest. Fennicae. V. 74. № 6. Helsinki. 1971. ;

164. Forest dynamics in heavily polluted regions / Eds. Innes J.L. and Oleksyn J. Wallingford: CABI, IUFRO. 2000. XI. 248 p.

165. Jensen W. A. Fisher D.B. (1970). Cotton embryogenesis: The pollen tube in the stigma and style // Protoplasma 69:215-235.

166. Kagamimori S., Akira O., Takashi S., Terutaca K, et al. A plant indicator ofiair pollution and human health in Japanese rural communities // Environm Res. —1978. Vol. 17, № 1.- P. 33- 39.

167. Keller Т., Beda H. Effect of SO on the germination of conifer pollen // Environment Pollut. 1984. V. 33. № 3. P. 237-243.

168. Kroh M, Knuiman B. (1982). Ultrastructure of cell wall and plugs of tobacco pollen tubes after chemical extraction of polysaccharides // Planta 154:241-250.

169. Larsen P. Geotropism // An introduction Hand. Pflanzenphysiologie, physiologic der Bewegung, 1962, Bd 17, N 2, S. 34—73

170. Murashige Т., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant., 1962. V. 15. N 4. P. 473-497.

171. Nygaard P. Studies in the germination of pine pollen (P. mugo) in vitro 1, Growth conditions and effects pH and temperature on germination, tube growth and respiration // Physiol. Plant. 1969. V. 22. № 3. P. 338-346.

172. Oryol, L. I. and E. A. Golubeva. 1982. The acetolysis-resistant wall of tapetal cells in microsporangia of Pinus sylvestris (Pinaceae). Botanicheski Zhum. 67: 49-54.

173. Raghavan V. Origin and development of pollen embryoids and pollen calluses in cultured anter segments of Hyoscyamus Niger (Henbane) // Amer. J. Bot. 65(9): 984-1002. 1978.

174. Rowley J.R., Skvarla John J. and Walles Bjorn: "Microsporogenesis in Pinus Sylvestris" Nordic Journal Of Botany (2000a) pg. 67 - 88.

175. Rowley J.R., Skvarla John J. and Walles Bjorn Microsporogenesis in Pinus Sylvestris L. VIII. Tapetal and late pollen grain development // Plant Syst. Evol. 225: 201-224 (2000b).

176. Rowley JR., Skvarla John J. and Gamal EL-Ghazaly Transfer of material through the microspore exine from the loculus into the cytoplasm // Can. J. Bot. 81: 1070-1082(2003).

177. Rowley, J. R. and B, Walles. 1982. Cell differentiation in microsporangia of Pinus sylvestris.I. The pre-and early-meiotic periods. Nord. J. Bot. 2: 53-70.

178. Rowley, J. R. and B. Walles. 1985. Cell differentiation in micosporangia of Pinus sylvestris.II.-Early pachytene. Nord. J. Bot. 5; 241-254.

179. Rowley, J. R. and B. Walles. 1987. Origin and structure of Ubisch bodies in Pinus sylvestris.// Acta Soc.Bot.Poloniae.56: 215-227.

180. Rowley, J. R. and B. Walles. 1988. Cell differentiation in microsporangia of Pinus sylvestris: Diplotene and the diffuse-stage. Ann. Sci. Nat. (Botanique) 9: 1-28.

181. Rowley, J. R. and B. Walles. 1993. Cell differentiation in microsporangia of Pinus sylvestris. V. Diakinesis to tetrad formation. Nord. J. Bot. 13: 67-82.

182. Runquist E. W. Meiotic investigation in Pinus sylvestris // Hereditas, 1968, v. 60, p. 77-128.

183. Sarvas R. The annual period of development of forest trees. Proc. of Finnish Acad, of Sci. and Letters. Helsinki, 1967.

184. Sidhu S.S. Effects of simulated acid rain on pollen germination and pollen tube growth of white spruce (Piceae glauca) II Can. J. Bot. Vol. 61. 1983. P. 30953099.

185. Singh H. Emberyology of gymnosperms // Stuttgart, 1978. 304.

186. Smith D. and A.D. Krikorian Low external pH replaces 2,4D in maitaining and multiplying 2,4D-initiated embryogenic cells of carrot // Physiol. Plant. 80: 329-336. Copengagen. 1990.

187. Tret'yakova I.N., Bazhina E. V. Structure of crown as well pollen and seed viability of fie (Abies sibirica Ledeb.) in disturbed forest ecosystems of the Khamar-Daban MTS near Baical lake // Ecologia (Bratislava). 2000. V. 19. № 3. P. 280 294.

188. Veileux R. E., Lauer F.I. Variation of 2n pollen production in clones of Solanum phureja Jus. and Buk. // Theor Appl. Genet. 1981. V.59. P. 95.

189. Witlemse, M. Th. 1971b. Morphological changes in the tapetal cell during microsporogenesis of Pinus sylvestris L. Acta Bot. Neerl. 20: 61 1-623.

190. Williemse MTM, Audran J.C. (1982). Transfer of developing bean pollen in lilly anters // Acta Bot Neerl 31:221-226.

191. WMO statement of the status of the global climate in 2000 // WMO. 2000. №657. P. 12.

Информация о работе

Носкова, Наталья Евгеньевна
кандидата биологических наук
Красноярск, 2004
ВАК 03.00.05

Диссертация

Половая репродукция сосны обыкновенной (Pinus Sylvestris L.) в условиях экологического стресса - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы