Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
биологических наук: 03.02.14 – биологические ресурсы, 03.02.01 -
ботаника. — Тихоокеанский институт биоорганической химии
Дальневосточного отделения РАН. — Владивосток, 2011. — 68 с.
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор, академик РАН Горовой П.Г. Целью данной работы явилось изучение морфологических и анатомических признаков дальневосточных Asteraceae для решения проблем их таксономии и филогении, а также выявления перспективных ресурсных видов сложноцветных.
Научная новизна работы. Впервые изучено микроморфологическое строение поверхности семянок у представителей всех триб Asteraceae, произрастающих на ДВР (306 видов из 97 родов) и 37 видов из 14 родов из других регионов России и сопредельных стран. В семействе выявлено 16 структурных типов, несколько подтипов и вариантов ультраскульптуры поверхности семянок, а также 7 типов строения семенной кожуры. Для расшифровки микроструктурных особенностей поверхности семянок у многих таксонов было исследовано анатомическое строение с использованием трансмиссионного, лазерного конфокального и светового микроскопа с ртутной лампой, что позволило выявить ранее неизвестные особенности строения семянок.
Изучена микроструктура фитомелана в семянках трибы Heliantheae s. l. Установлено и показано, что складчатость поверхности клеток экзокарпия у семянок большинства видов сложноцветных обусловлена выростами наружных периклинальных стенок экзокарпия. Выявлено наличие кутикулы на перикарпии, тесте и эндосперме семянок. Впервые установлено, что теста различной степени выраженности имеется во всех исследованных таксонах и ее строение разнообразно; ослизнение семянок происходит не за счет отдельных клеток, а комплекса слизесодержащих клеток; трахеидальные клетки участвуют не только в переносе воды, но также являются структурой для облегчения конструкции семянок при анемо- и гидрохории. При исследовании семянок 99 видов сложноцветных выявлены новые типы карпоподиума, который имеет разнообразное строение и может быть использован для диагностики видов и родов. Впервые описаны все типы трихомов, характерные для семянок представителей исследованных триб. Выявлены новые типы трихомов: многоклеточные двухрядные у Calendula; одноклеточные с гофрированной поверхностью у Cotula; трехклеточные с одной базальной клеткой у Symphyllocarpus. На поверхности семянок Adenocaulon adhaerescens обнаружены устьица, их наличие впервые отмечено для плодов сложноцветных.
На основании литературных данных и результатов наших исследований выявлены основные тенденции эволюционного развития плода в семействе Asteraceae, выяснены уровни его структурной организации. Особенности строения микроскульптуры семянок использованы для решения дискуссионных вопросов таксономии семейства.
Установлено, что хромосомные расы Artemisia furcata и A. arctica имеют семянки с различным строением поверхности.
Из надземной части Artemisia argyi выделены лактоны канин, хризартемин и изоридентин; разработан способ получения дафнетина из A. palustris (Авт. свидетельство, 1991).
Обнаружены новые для территории ДВР виды (Scorzonera austriaca, Crepis multicaulis), уточнены границы распространения ряда сложноцветных и определены новые числа хромосом для ряда видов.
Практическая значимость исследования
Данные о микроскопическом строении плодов и семян различных систематических групп имеют значение для филогенетической систематики, определения видов по плодам и семенам в хозяйственных целях, особенно в случаях, когда распознавание по макроморфологическим признакам затруднено или невозможно.
Микроморфология изученных семянок может быть использована при изучении измельченного или деформированного «семенного материала», при выяснении состава плодов и семян в почвенных образцах, для идентификации палеокарпологического материала, при исследовании торфа, ила, лекарственного сырья, при анализе содержимого желудка человека и животных, зоба птиц и их экскрементов, при анализе сельскохозяйственных продуктов, в карантинной и судебно-медицинской экспертизе.
Результаты исследований таксономического состава и строения семянок сложноцветных использованы при составлении «Флор» и «Определителей» растений Восточной Азии. Сведения об уточнении таксономии сложноцветных флоры ДВР используются в лекционных курсах по систематике высших растений и флоре Дальнего Востока для студентов Дальневосточного федерального университета, а также для организации и проведении поисковых работ растений, перспективных для дальнейшего исследования.
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор, академик РАН Горовой П.Г. Целью данной работы явилось изучение морфологических и анатомических признаков дальневосточных Asteraceae для решения проблем их таксономии и филогении, а также выявления перспективных ресурсных видов сложноцветных.
Научная новизна работы. Впервые изучено микроморфологическое строение поверхности семянок у представителей всех триб Asteraceae, произрастающих на ДВР (306 видов из 97 родов) и 37 видов из 14 родов из других регионов России и сопредельных стран. В семействе выявлено 16 структурных типов, несколько подтипов и вариантов ультраскульптуры поверхности семянок, а также 7 типов строения семенной кожуры. Для расшифровки микроструктурных особенностей поверхности семянок у многих таксонов было исследовано анатомическое строение с использованием трансмиссионного, лазерного конфокального и светового микроскопа с ртутной лампой, что позволило выявить ранее неизвестные особенности строения семянок.
Изучена микроструктура фитомелана в семянках трибы Heliantheae s. l. Установлено и показано, что складчатость поверхности клеток экзокарпия у семянок большинства видов сложноцветных обусловлена выростами наружных периклинальных стенок экзокарпия. Выявлено наличие кутикулы на перикарпии, тесте и эндосперме семянок. Впервые установлено, что теста различной степени выраженности имеется во всех исследованных таксонах и ее строение разнообразно; ослизнение семянок происходит не за счет отдельных клеток, а комплекса слизесодержащих клеток; трахеидальные клетки участвуют не только в переносе воды, но также являются структурой для облегчения конструкции семянок при анемо- и гидрохории. При исследовании семянок 99 видов сложноцветных выявлены новые типы карпоподиума, который имеет разнообразное строение и может быть использован для диагностики видов и родов. Впервые описаны все типы трихомов, характерные для семянок представителей исследованных триб. Выявлены новые типы трихомов: многоклеточные двухрядные у Calendula; одноклеточные с гофрированной поверхностью у Cotula; трехклеточные с одной базальной клеткой у Symphyllocarpus. На поверхности семянок Adenocaulon adhaerescens обнаружены устьица, их наличие впервые отмечено для плодов сложноцветных.
На основании литературных данных и результатов наших исследований выявлены основные тенденции эволюционного развития плода в семействе Asteraceae, выяснены уровни его структурной организации. Особенности строения микроскульптуры семянок использованы для решения дискуссионных вопросов таксономии семейства.
Установлено, что хромосомные расы Artemisia furcata и A. arctica имеют семянки с различным строением поверхности.
Из надземной части Artemisia argyi выделены лактоны канин, хризартемин и изоридентин; разработан способ получения дафнетина из A. palustris (Авт. свидетельство, 1991).
Обнаружены новые для территории ДВР виды (Scorzonera austriaca, Crepis multicaulis), уточнены границы распространения ряда сложноцветных и определены новые числа хромосом для ряда видов.
Практическая значимость исследования
Данные о микроскопическом строении плодов и семян различных систематических групп имеют значение для филогенетической систематики, определения видов по плодам и семенам в хозяйственных целях, особенно в случаях, когда распознавание по макроморфологическим признакам затруднено или невозможно.
Микроморфология изученных семянок может быть использована при изучении измельченного или деформированного «семенного материала», при выяснении состава плодов и семян в почвенных образцах, для идентификации палеокарпологического материала, при исследовании торфа, ила, лекарственного сырья, при анализе содержимого желудка человека и животных, зоба птиц и их экскрементов, при анализе сельскохозяйственных продуктов, в карантинной и судебно-медицинской экспертизе.
Результаты исследований таксономического состава и строения семянок сложноцветных использованы при составлении «Флор» и «Определителей» растений Восточной Азии. Сведения об уточнении таксономии сложноцветных флоры ДВР используются в лекционных курсах по систематике высших растений и флоре Дальнего Востока для студентов Дальневосточного федерального университета, а также для организации и проведении поисковых работ растений, перспективных для дальнейшего исследования.