Морфологічні дослідження вегетативних і генеративних органів рослин роду Canna L. в умовах Криворіжжя

Размещено на http://www.allbest.ru

ДУ «Інститут еволюційної екології НАН України»,

Морфологічні дослідження вегетативних і генеративних органів рослин роду Canna L. в умовах Криворіжжя

М. Ю. Мазура

Анотація

Надані результати дослідження морфологічних ознак вегетативних і генеративних органів рослин інтродукованих видів: Canna indica L., C. iridiflora Ruiz., C. edulis Ker-Cawl., C. gigantea Desf, C. flacida Salisd. та 37 сортів закордонної та вітчизняної селекції з колекції Криворізького ботанічного саду НАН України. З комплексу описаних морфологічних ознак вегетативних і генеративних органів досліджених сортів та видів канни виокремлені найбільш інформативні для визначення декоративності рослин -- загальна висота і висота суцвіття, діаметр квітки, колір листка. Дана оцінка декоративного потенціалу рослин роду Canna L. за морфологічними ознаками та виділені найбільш перспективні інтродуценти для введення в практику зеленого будівництва регіону. За результатами багаторічних досліджень розроблений та запропонований сортимент перспективних культиварів роду Canna L. для оформлення м. Кривий Ріг.

Ключові слова: рід Canna L., види, сорти, інтродукція, морфологічні особливості, Криворіжжя.

морфологічний вегетативний сanna

MORPHOLOGICAL STUDIES OF VEGETATIVE AND

GENERATIVE ORGANS OF CANNA L. PLANTS

INCONDITIONS OF KRYVORIZHZHIA

M. Yu. Mazura

Institute of Evolutionary Ecology of the National Academy of Sciences of

Ukraine, Kyiv, Ukraine

Abstract

The results of research of morphological signs of vegetative and generative plant organs of introduced species: Canna indica L., C. iridiflora Ruiz., C. edulis Ker-Cawl., C. gigantean Desf, C. flacida Salisd and 37 varieties of foreign and native selection from the collection of KryvyiRih Botanical Garden of National Academy of Sciences of Ukraine are given. The most informative for determination of plant's decorativeness: total height and height of an inflorescence, diameter of a flower, color of a leaf are singled out from the complex of described morphological features of vegetative and generative organs of the investigated varieties and species of canna.

The estimation of the decorative potential of plant genus Canna L. is given according to morphological and the most promising introduents for introduction into practice of green building of the regionare highlighted. A variety of promising cultivars of Canna L. genus for the design of KryviyRih has been developed and proposed according to long research's results.

Keywords: genus Canna L., species, varieties, introduction,morphological features, Kryvorizhzhya.

Вступ

Квітниково-декоративні культури -- один із найвагоміших компонентів у зеленому будівництві. В Україні проблема покращення декоративного оформлення парків, скверів, вуличних насаджень вітчизняним рослинним матеріалом набуває особливої гостроти через значне відставання від провідних країн світу за асортиментом квітникових культур. Актуальність даної проблеми також посилюється у зв'язку із необхідністю збереження та збагачення існуючої біорізноманітності, що визнано пріоритетним на міжнародному рівні [2, 3, 10, 13].

Особливе значення це питання має стосовно існуючого видового сортименту декоративних рослин, зокрема, для територій з розвинутою промисловою інфраструктурою [4, 7, 15]. Проблема озеленення населених пунктів і територій промислових підприємств індустріального регіону, яким є Криворіжжя, пов'язана не лише з естетичним значенням зелених насаджень, а й з необхідністю покращення умов середовища існування людей. За відомостями проведеної інвентаризації зелених насаджень, в декоративному озелененні м. Кривий Ріг представники роду Canna L. використовуються вкрай обмежено [3, 13]. Підбір перспективного асортименту видів і сортів канни повинен забезпечити можливість розкриття декоративного потенціалу представників цього роду [5, 8, 18, 19] для озеленення промислового регіону з активним впливом антропогенних факторів, який розташований в степовій зоні України.

Мета -- дослідити морфологічні особливості вегетативних та генеративних органів рослин інтродуцентів роду Canna L. і визначити найбільш перспективні для озеленення м. Кривий Ріг.

Матеріали та методи досліджень. Об'єктами дослідження були рослини інтродукованих видів: C. indica L., C. iridiflora Rrnz., C. edulis Ker-Cawl., C. gigantea Desf, C. flacida SaUsd. та 37 сортів колекції Криворізького ботанічного саду НАН України (далі КБС НАН України).

Дослідження проводились з використанням загальноприйнятих методик [16] та з урахуванням комплексу кількісних та якісних ознак, передбачених затвердженою Українським інститутом експертизи сортів рослин Державної служби з охорони прав на сорти рослин методикою. Аналізувались наступні біометричні показники: висота рослини, розміри листкової пластинки, висота суцвіття, кількість квіток в суцвітті, діаметр квітки, кількість сформованих пагонів [16]. Отримані дані були оброблені методами математичної статистики [6, 17].

Криворіжжя знаходиться в глибині континентального простору Євразії на значній відстані від Атлантичного океану, повітряні маси із заходу надходять значно трансформованими -- більш спорожнілі від вологи та сухі. З півночі повітряні маси досягають території Кривбасу завжди дещо прогрітими та сухими, особливо навесні та влітку. Зі сходу континентальне повітря надходить сухим, взимку -- дуже холодним, а влітку -- теплим і жарким, тому в регіоні влітку звичайним явищем є посухи [1, 9, 14].

Результати та їх обговорення. Формування фонду перспективних інтродуцентів канни для умов техногенного забруднення проводилося за багаторічними результатами оцінки декоративності рослин в умовах вирощування [5, 11, 12]. Згідно класифікації Т. Феофілової колекційні види та сорти канни нами були розподілені за формою квітки на три групи: перша (Canna foliosa-parviflora kort.) -- канна листяна, дрібноквіткова, представлена в колекції інтродукованими видами (майже 17,0% колекційного фонду) (рис. 1).

Рис. 1. Класифікація колекційного фонду рослин канни за

формою квітки

Третя група (C. orchiodes Baьey.) -- орхідоподібні канни, їх приблизно 26% в колекції КБС НАН України. Це сорти з крупними квітками, в яких широкі, іноді по краю гофровані, стамінодії. Квітки схожі на квітки орхідеї Каттлея чи японських ірисів. До неї належать сорти: «Andenken an Wilgelm Pfitzer», «Престиж», «Людмила», «Master Crozy», «Suevia» та інші.

З часу введення видів канни в культуру їхня декоративна цінність визначається станом і габітусом вегетативної частини рослин. Оскільки канна є декоративно-листяною культурою, її листки за розміром та забарвленням є однією зі складових декоративності рослин. За кольором листкової пластинки інтродуковані види і сорти канни поділяються на три групи, а саме:

Друга (C. Crozy hort.) -- канна Крозі, до якої належать сорти з відкритими гладіолусоподібними квiтками, які мають відігнуті краї стамінодіїв. Ця група становить 57% колекційного фонду канни і представлена сортами: «Пламя Крыма», «Восток-2», «Весёлые нотки», «Хамелеон», «Клара Куртик» та інші.

перша група -- це рослини з зеленими листками, частка їх становить 78,6%, найбільш типові сорти «Весёлые нотки», «The President», «Салют Победы» та види: C. indica, C. iridiflora, C. flaccida і C. gigantea;

друга група -- це рослини з сизим нальотом на зеленій листковій пластинці, їх чисельність в колекції становить приблизно 7,0%, і представлена сортами «Дар Востока», «Отблеск Заката», «Солне- чная Красавица»;

* третя група -- це рослини, які вважаються найбільш декоративно- цінними, листки яких мають бурий, буро-червоний, антоціановий колір, частка їх становить -- 14,3%. Таке забарвлення листків притаманне сортам «Andenken an Wьgelm Pfitzer», «Капитан Ярош», «America», «Clara Brnsson».

Щодо кількості сформованих листків на одному пагоні, то у видів, як правило, їх найбільше -- до 13шт., зокрема найбільшу кількість мають рослини виду C. indica -- 12,4шт. і C. iridiflora -- 11,7шт., найменше листків у C. gigantea -- 6,9 шт. У досліджених сортів в умовах Криворіжжя формується від 5 до 10 листків, найбільше (до 9шт.) у рослин сортів «Дар Востока», «Престиж», «Отблеск Заката», «Rosenkranzen», які вважаються найбільш декоративними за цією ознакою (табл. 1). Найменша кількість листків (до 5 шт.) формується у рослин сортів «Надежда», «Восток-2», «Richard Walbs», за цією ознакою вони визнані найменш декоративними. Інші інтродуценти роду Canna L. на пагоні мають в середньому від 6 до 8 листків.

Для декоративно-листяних рослин розміри листкової пластинки мають значення при оцінюванні їх декоративності в цілому.

При аналізі колекційних зразків канни встановлено, що найбільші параметри листків притаманні для рослин видів C. indica (31,4x58,9 см), C. iridiflora (29,5x57,2см) та сортів: «Пламя Крыма» (30,0x57,7см), «America» (31,1x57,7см), «Крымские Зори» (28,7x55,9см), найменші листки серед видів характерні для рослин C. flaccida (20,8x47,2см) для сортів «Capter» (17,7x38,7см), «Rfchard Wallis» (17,9x41,6см), «Маэстро» (17,3x40,1 см). Інша частка колекційних рослин канни має середні параметри листової пластинки, які знаходяться в межах: ширина -- від 20 до 25 см, довжина -- від 40 до 50 см.

Однією з головних морфологічних ознак для канни є висота рослин. В ході досліджень виявлено залежність висоти від видової (або сортової) приналежності та кліматичних умов вегетаційного сезону. Колекційні рослини канни нами розподілені на групи за висотою генеративного пагону.

Перша група (високорослих рослин) -- середня висота яких досягає 121 см і вище, це такі види, як C. indica (153,0 см), C. iridiflora (149,7 см) і сорти «Rosenkranzen» (124,3см), «Капитан Ярош» (127,6см) та ін., частка цієї групи становить 15,9% від загальної чисельності колекції (табл. 1).

Таблиця 1. Морфометричні показники рослин інтродукованих видів і сортів канни в КБС НАН України

Друга група (середньорослих рослин) -- висота яких становить від 90 до 120 см, найбільш типовими представниками є вид -- C. edulis (108,7см) і сорти -- «Ай-Петри» (107,6см), «America» (113,1см) та ін., ця група налічує 56,8% видів і сортів колекції [9].

Третя група (низькорослих рослини) займає 27,3% від загального фонду колекції і представлена сортами «Весёлые нотки» (82,7 см), «Capter» (75,3см), «Восток-2» (54,3см), середня висота яких коливається в межах 50-89 см.

Досліджуючи представників роду Canna L., ми приділяли особливу увагу вивченню генеративної частини рослин. Верхівка генеративного пагону закінчується складним суцвіттям, що сформоване з суцвіть- завитків, які почергово розташовані на тригранних за формою головній і прилеглих вісях. У завитках закладається три-п'ять квіток, але в умовах Криворіжжя розвивається з них лише дві, рідше три.

Встановлено, що у рослин інтродукованих видів канни формується суцвіття висотою від 14,8см (C. gigantea) до 27,8см (C. indica), а висота рослин цих же видів, відповідно, становить 102,7 і 153,0 см. Рослини сортів групи Крозі, за максимальної висоти рослин -- 124см («The President») та при найменших показниках -- 54,3см у сорту «Восток- 2», відрізняються широким варіюванням за розмірами суцвіття -- від 13,7 см у сорту «Маэстро» до 27,5 см у «Clara Brnsson». Значно менша різниця за середньою висотою у рослин орхідоподібних сортів -- від 89,9см у «Suevrn» до 134,4см у «ГіЬєПу». Необхідно зазначити, що у рослин цієї групи формується найвище суцвіття, а саме: у сорту: «Andenken an Wilgelm Pfitzer» -- 36,2 см, «Fauervogel» -- 35,1 см, «Mister Crozy» 29,2 см, у сорту -- «Престиж» -- 28,9 см (див. табл. 1).

Важливими показниками оцінки декоративності канни є діаметр квітки і кількість їх у суцвітті. Оскільки квітка канни є асиметричною, зовнішнє коло якої утворюють п'ять широких пелюсткоподібних, яскраво забарвлених стамінодіїв-тичинок, метаморфованих в пелюстки, одна з яких є, зазвичай, крупнішою, загнутою донизу і називається «губою», саме ця особливість враховувалась при вимірюванні її діаметру. Перше вимірювання проводилась між двома розташованими в горизонтальній площині стамінодіями, які прийнято позначати а та у. Друге вимірювання проводилась між вертикально розташованими Я -- стамінодієм і губою. Розмір квітки залежить від видової чи сортової приналежності. З'ясовано, що рослини видів канни в умовах Криворіжжя мають параметри квіток в межах від 2,2x3,3см -- C. indica до 3,2x4,2 см -- C. iridiflora. Серед канн групи Крозі найбільші параметри квітки (в межах 11,5x12,5см) мають сорти: «Подарок

Крыма», «Дар Востока», «Отблеск Заката». З орхідоподібних канн можна виділити наступні бєликокбіткобі сорти -- «Rosenkranzen», «Людмила», «Fauervogel», розміри яких становлять близько 14,5 х 14 см (див. табл. 1).

При інтродукції видів і сортів канни в умови Криворіжжя, важливим показником реалізації декоративного потенціалу є кількість квіток у сформованому суцвітті [6, 9].

Потенційна продуктивність формування квіток у суцвітті досліджених видів в цих умовах становила від 22 шт. у рослин видів C. flaccida (21,9шт.), C. gigantea (22,2шт.) до 32шт. у C. indica. Рослини групи Крозі відрізняються значно нижчою, порівняно з видами, генеративною продуктивністю. Найбільшою кількістю квіток у суцвітті (19-21 шт.) характеризуються сорти «Подарок Крыма», «Дар Востока», «Пламя Крыма», «Шедевр» та ін., які складають третину культиварів цієї групи. Загалом у більшості сортів формується в середньому 1517 квіток («Клара Куртик», «Хамелеон», «Futurity Yellow»). Для орхідоподібних сортів канн найвища генеративна продуктивність в умовах Криворіжжя притаманна рослинам, які мають 14-16 квіток на суцвітті («Престиж», «Korng Humber», «Капитан Ярош»). Найнижча продуктивність формування квіток відмічена у рослин сортів: «Mister Crozy» -- 10,7 шт. та «Andenken an Wьgelm Pfitzer» 11,6 шт.

Для сучасних декоративних сортів канни рекомендоване лише вегетативне розмноження, як обов'язкова умова збереження сортових ознак. З метою оцінки перспективності використання інтродукованих сортів для подальшої селекційної роботи і визначення потенціалу вегетативного розмноження канни в умовах інтродукції досліджувалась продуктивність формування пагонів [6-9]. Проведені нами дослідження показали значно вищий потенціал вегетативного розмноження в інтродукованих видів за рахунок формування пагонів (див. табл. 1). Відмічено, що рослини сортів «Fauervogel», «Подарок Крыма», «Престиж» формують максимальну кількість генеративних пагонів, за рахунок чого забезпечують більш тривале квітування, більш розвинуту кореневу систему, яка дає до 10 повноцінних бруньок відновлення. Менш інтенсивний розвиток вегетативних і генеративних пагонів характерний для рослин сортів -- «Rrnhard Walks» (4,1шт.), «Futurity Yellow» (4,8шт.), «Маэстро» (4,2шт.). Отже, представники роду Canna L. мають досить високу здатність до вегетативного розмноження в кліматичних умовах степової зони України, а з урахуванням особливостей промислового міста можуть слугувати цінним генофондом для практичного використання в культурфітоценозах.

За результатами роботи розроблений та запропонований сортимент перспективних культиварів роду Canna L. для оформлення м. Кривий Ріг. З дослідженого колекційного фонду КБС НАН України більше третини інтродуцентів канни виявились високоперспективними для використання в сучасному озелененні регіону. Здебільшого (38,6%) це сорти групи Крозі Значна частка (43,2%) досліджених видів і сортів канни мають середні показники перспективності і як декоративно- листяні елементи здатні забезпечувати естетичний ефект у створених складних композиціях в озелененні міста.

Висновки

За результатами багаторічних досліджень комплексу морфологічних ознак вегетативних і генеративних органів рослин сортів та видів канни, представлених у колекції КБС НАН України, виокремлені найбільш інформативні складові (висота рослини, висота суцвіття, діаметр квітки, колір листка) для визначення декоративності інтродуцентів. Проведений аналіз цих декоративних ознак дозволяє об'єктивно оцінити потенціал рослин роду Canna L. та виділити з них найбільш перспективні види і сорти для введення в практику зеленого будівництва промислового регіону. За проведеною роботою розроблений і впроваджений сортимент канни для вдосконалення існуючого озеленення Криворіжжя.

References

Bahrii, I.D., Bilous, A.M., & Vylkul, Yu. H. (2000). Dosvь кошріекєпоі otsrnky ta kartohrafuvanrna faktori tekhnohennoho vplyvu na pryrodne seredovyshche mrit Kryvoho Rohu ta Dmprodzerzhynska [The experience of rntegrated assessment and mapprng of the factor of technogernc rnfluence on the natural envhonment of the dries of Kryvyi R^ and Dneprodzerzhrnsk]. Fernx, Kyrv (іп ^rammn).

Al-Snafi, A.E. (2015). Bioactive components and pharmacologkal effects of Canna indica -- an overvdw. International Journal of Pharmacology and toxriology, 5(2), 71-75.

Chypylyak, T.F., Mazura, M. Yu, & Leshchenyuk, O.M. (2014). Kritnykovo-dekoratyvne oformlenrna parkri ta skveriv mrita Kryvyi Rih. Stan, problemy, rekomendatsu shchodo yoho pohpshenrna [Flower-decorative design of parks and squares at Kryvyi Rih dty. Recoшшendations for iшproving it]. Naukovyi visnyk NLTU Ukrainy [Scientific Bulletin of NLTU of Ukrarne], 24.4,164-169 (іп ^rammn).

Cooke, I. (2001). The Gardener's Guide to Growing Canna. Timber Press, Portland.

Darsini, I. P. A., Shamshad, S., & Paul, M. J. (2015). Canna indica L.: a plant with potential healing Powers -- a review. International Journal of Pharma and Bio Sciences, 6, 2,1-8.

Dospekhov, B. A. (1985). Metodika polevogo opyta [Field experiment technique]. Agropromizdat, Moscow (in Russian).

Gunarathna, M. H. J. P., Ranasinghe, A. I., Rathnayake, S. C., & De Costa, T. K. (2016). Can Canna indica Use as a Phytoremediation Agent in Mitigating High Pollution Concentrations in Reverse Osmosis Concentrate? International Journal of Advances in Agricultural & Environmental Enggering, 3, 1,52-56. DOI: 10.15242/IJAAEE.ER0116025.

Josephine, O. O., Josephine, O. O., & Cosmos, O. T. (2013). Evaluation of the antidiarrhoea activity of the methanolic extract of Canna indica leaf (Cannaceae). International Journal of Pharmaceutical and Chemical Sciences, 2(2), 669-674.

Lysyi, A.E., Artyukh, V. M., & Ryzhenko, S. A. (2002). Ekologiya Kri- vbassa: sotsialno-gigienicheskie problemy i perspektivy ozdorovleniya [Ecology of Kryvbas: social and hygienic problems and prospects of recovery]. Krivbassavtomatika plyus, Krivoy Rog (in Russian).

Matiashuk, R.K., & Mazura, M. Yu. (2012). Vyvchennia chutlyvosti kanny do dii kolkhitsynu [The canna sensitivity study to the colchicine action]. Modern Phytomorphology, 2,169-172 (in Ukrainian).

Matiashuk, R.K., Mazura, M.Iu., & Tkachenko, I. V. (2014). Stan pylku kanny v umovakh urbanizovanykh terytorii [Canna pollen quality in the urban areas]. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho ahrarnoho universytetu. Seriia Biolohiia [Bulletin of Kharkiv National Agrarian University. Series Biology], 3,43-51 (in Ukrainian).

Mazura, M. Yu. (2016). Intehralna otsinka uspishnosti introduktsii predstavnykiv rodu Canna L. u Kryvorizhzhia [The success of the introduction integral assessment of the genus Canna L. representatives at Kryvorizhzhya]. Introduktsiia Roslyn [Plant introduction], 2,18-24 (in Ukrainian).

Mazura, M. Yu. (2018). Biolohichni osoblyvosti, introduktsiia,

perspektyvy vykorystannia predstavnykiv rodu Canna L. v umovakh pravoberezhnoho stepovoho Prydniprovia [Biological features, introduction, prospects for the user of the representatives of Canna L.

genus under the conditions of Right-bank steppe Pridneprov'ia] (Doctor of Philosophy's thesis, Biology-Botanical). M.M.Cryshko National Botanical Gardens of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine (in Ukrainian).

MCdonald, J.H. (2014). Handbook of biological statistics. Sparky house publishing, Baltimore.

Mishra, T., Goyal, A.K., Middha, S.K., & Sen, A. (2011). Antioxidative properties of Canna edulis Ker-Gawl. Indian Journal of Natural Products and Resources, 2(3), 315-321.

Muzychuk, H.M. (1999). Analiz struktury, pryntsypy klasyfikatsii ta otsinky kolektsiinykh fondiv kulturnykh roslyn [Analysis of the structure, principles of classification and evaluation of collections of cultural plants]. Introduktsiia roslyn [Plant introduction], 3-4,3-7 (in Ukrainian).

Plokhynskyi, N. A. (1970). Biometriya [Biometry]. Moscow State University, Moscow (in Russian).

Tanaka, N., Inouch, N., & Koyama, T. (2006). Edible canna and its starch: an underexploited starch-producing plant resource. Food & Food Ingredients Journal of Japan, 211,319-325.

Zhang, J, Wang, Z. W, & Mi, Q. (2011). Phenolic compounds from Canna edulis Ker residue and their antioxidant activity. Food Science and Technology, 44, 10,2091-2096. D0I:10.1016/j.lwt.2011.05.021.

Размещено на Allbest.ru