Изменчивость морфологических признаков Allium gunibicum Miscz. ex Grossh. в условиях эксперимента

Размещено на http://allbest.ru

10

Изменчивость морфологических признаков Allium gunibicum Miscz. ex Grossh. в условиях эксперимента

Магомед Дибирович Дибиров

Аннотация

В результате проведенных полевых экспериментальных исследований получены результаты по изменчивости морфологических признаков эндемика Дагестана - Allium gunibicum. В Дагестане он встречается на высоте 450-2000 м над уровнем моря, на сухих известняковых склонах и на скалах. Исследования проводили на Цудахарской экспериментальной базе Горного ботанического сада ДФИЦ РАН (1100 м над уровнем моря). Материалом для исследований послужили выборки из одновозрастных особей Allium gunibicum, выросших из семян с разных высотных уровней: окрестности с. Могох (700 м н.у.м.); Цудахар (1100 м) и Гунибское плато (1770 м). Анализ показал, что с повышением высоты над уровнем моря места сбора материала, при интродукции и в одинаковых условиях, средние значения морфологических признаков уменьшаются, а масса и диаметр луковицы возрастают. В результате проведенного двухфакторного дисперсионного анализа выявлено существенное влияние условий высоты над уровнем моря места сбора материала на изученные признаки.

Ключевые слова: эндемик, популяция, интродукция, изменчивость, Allium gunibicum

Abstract

Variability of Allium gunibicum Miscz. ex Grossh.' morphological features under test conditions

Magomed D. Dibirov

The results were obtained on the variability of morphological features of the endemic of Dagestan (Allium gunibicum) in the course of field experimental studies. It is found at an altitude of450- 2000 m above sea level, on dry limestone slopes and on rocks of Dagestan. The studies were carried out at the Tsudahar experimental base of the Mountain Botanical Garden of the Far Eastern Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences (1100 m above sea level). The material for the study was samples of the same-aged species of Allium gunibicum, which were grown from seeds from different altitude levels (the vicinity of the village Mogokh (700m a.s.l.); Tsudahar (1100 m) and the Gunib plateau (1770 m)). The analysis showed that with an increase in the height above sea level of the place of material collection, during introduction and under the same conditions, the average values of morphological characteristics decrease and the mass and diameter of the bulb increase. As a result of the conducted two-factor analysis of variance, a significant influence of the altitude conditions above sea level of the place of material collection on the studied characteristics was revealed.

Keywords: endemic, population, introduction, variability, Allium gunibicum

Введение

Биоразнообразие в последние годы стало одной из актуальных проблем в биологии, проявляющегося, прежде всего, в разнообразии видов растений. Особое внимание при этом уделяется изучению редких и эндемичных видов и их реакции на изменения условий среды при различных факторах. Данное обстоятельство свидетельствует о необходимости изучать места произрастания этих видов, провести учет с целью оценки их состояния [7], а также морфоструктуры и ритм развития популяций. Данная группа видов легко уязвимы и поэтому требуют к себе особого внимания [2]. Изучение внутрипопуляционной и межпопуляционной изменчивости может дать объективную оценку состояния ценопопуляций таких видов и организовать их охрану. Важно также изучить и семенной продуктивности как основы размножения и интродукции этих видов [3, 4, 8, 9, 12, 13]. Такие исследования могут выявить направленность адаптивных изменений.

Цель исследования - экспериментальное изучение межпопуляционной изменчивости морфологических признаков вегетативной и генеративной части дагестанского эндемика Allium gunibicum в одинаковых условиях интродукции. лук эндемик морфологический дагестан

Объект и методы исследования. Материалом для наших исследований послужили выращенные одновозрастные особи Allium gunibicum. Семена для эксперимента были собраны в различных природных условиях: окр. с. Могох (700 м н.ум.); Цудахар (1100 м) и Гунибское плато (1770 м). Ранее нами были проведены исследования по изменчивости морфологических признаков разновозрастных особей популяций лука гунибского в природных условиях [8]. Исследования проводили на Цудахарской экспериментальной базе ДФИЦ РАН (1100 м н.ум.). Климатические условия района исследований следующие: среднегодовое количество осадков 360 мм, относительная влажность воздуха 65%, средняя температура воздуха самого теплого месяца - июля 22,8°С, самого холодного - января -2,1°С, среднегодовая температура воздуха 7,0°С, почвы лугово-степные. Лук гунибский является эндемиком Дагестана, занесён в Красные книги Дагестана и России. Произрастает на сухих известняковых склонах, на скалах, на высоте от 450 до 2100 м над уровнем моря [1, 5, 6, 11]. Для исследований было отобрано по 10 генеративных особей в фазе цветения. В лабораторных условиях была проведена камеральная обработка собранного материала. Статистическая обработка полученных данных проведена с применением дисперсионного, корреляционного анализов [10] с использованием пакета статистических программ Statistika v. 5.5.

Результаты и их обсуждение

Основные показатели изученных морфологических признаков популяций Allium gunibicum в условиях интродукции в фазе массового цветения представлены в табл. 1.

Выявлено, что с возрастанием высоты над уровнем моря средние значения изученных признаков уменьшаются, что связано с экстремальными условиями среды обитания для данного вида на больших высотах. Наиболее изменчивы весовые признаки: масса луковицы, масса надземной части, масса особи, наиболее стабильные генеративные признаки: длина и ширина листочка околоцветника наружного круга.

Таблица 1. Характеристика морфологических признаков Allium gunibicum в условиях интродукции в фазе массового цветения

Table 1. Characteristics of the morphological features of Allium gunibicum under conditions of introduction in the phase of mass flowering

Источник: составлено автором на основании данных исследований. Source: compiled by the authors on the basis of research data.

В табл. 2 приведены результаты однофакторного дисперсионного анализа по каждому из изучаемых признаков и межпопуляционная дифференциация ряда количественных признаков у изучаемого вида.

Таблица 2. Результаты однофакторного дисперсионного анализа морфологических признаков Allium gunibicum в условиях интродукции

Table 2. The results of one-way analysis of Allium gunibicum's morphological characters under the introduction

Источник: составлено автором на основании данных исследований. Source: compiled by the authors on the basis of research data.

Выявлено, что наибольший вклад в межпопуляционную дифференциацию у этого вида вносят следующие признаки: диаметр луковицы, длина листочка околоцветника наружного круга, масса луковицы, масса особи. Значения h² достигают 40-48 % (рис.1).

Скорее всего, такая дифференциация может быть обусловлена различными факторами, в том числе и комплексом факторов, связанных с изменением высоты над уровнем моря у популяций.

По итогам однофакторного дисперсионного и регрессионного анализов выявлено, что высота над уровнем моря популяций, существенно, с высокой степенью достоверности влияет на изменчивость признаков этого вида. Наибольшее значение коэффициента детерминации (r², %), отмечено у признаков: диаметр луковицы, длина листочка околоцветника, масса луковицы. Между значениями большинства морфологических признаков и высотой над уровнем моря популяций наблюдаются отрицательные значения коэффициента корреляции (r = -0,31 - 0,58), кроме признаков диаметр луковицы, масса луковицы и масса особи (рис.2,3).

У этих признаков коэффициенты корреляции положительные (r_xy = 0,50 - 0,70).

Коэффициенты корреляции, показывающие связь между изученными морфологическими признаками у данного вида, приведены в табл. 3.

Между большинства изученными признаками с высотой луковицы и массой особи выявлены положительные достоверные связи r = 0,42-0,98, кроме признаков диаметр стрелки и ширина листочка околоцветника.

Признаки генеративной части диаметр стрелки и ширина листочка околоцветника ведут себя относительно независимо.

Эти признаки имеют достоверные положительные связи только с диаметром луковицы r = 0,52-0,53.

Таблица 3. Коэффициенты корреляции (г) между морфологическими признаками Allium gunibicum

Table 3. Correlation indices (г) between Allium gunibicum's morphological characteristics

Таким образом, в результате проведенных исследований выявлены межпопуляционные различия по количественным признакам A. gunibicum в зависимости от высоты расположения природных популяций. Выделены наиболее эффективно разделяющие популяции признаки вегетативной и генеративной сфер: диаметр луковицы, длина листочка околоцветника наружного круга, масса луковицы, масса особи.

Заключение

Исследования одновозрастных популяций Allium gunibicum, семена которых были собраны с различных высот и выращены в одинаковых условиях на высоте 1100 м, показали, что по мере увеличения высоты местности, откуда был собран материал, признаки листа и листочков околоцветника уменьшаются, а масса луковицы и особи в целом увеличиваются.

По результатам однофакторного дисперсионного анализа выявлена дифференциация между популяциями по некоторым признакам. Показано, что наиболее эффективно разделяющими популяции признаками являются диаметр луковицы, длина листочка околоцветника наружного круга, масса луковицы, масса особи в целом.

Между некоторыми изученными признаками (высота луковицы и масса особи) выявлены положительные достоверные связи. Признаки генеративной части - диаметр стрелки и ширина листочка околоцветника, такие связи не установлены.

Список источников

1. Алибегова А.Н., Муртазалиев РА. Изучение Allium gunibicum Miscz. ех Grossh. (Alliaceae) в условиях интродукции // Юг России: экология, развитие. 2008. Т. 3. N° 3. С. 12-17.

2. Артамонов В.И. Редкие и исчезающие растения. М.: Агропромиздат, 1989. 383 с.

3. Вайнагий И.В. Методика статистической обработки материала по семенной продуктивности растений на примере Potentilla aurea L. // Растительные ресурсы. 1973. Т. 9. Вып. 2. С. 287-296.

4. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. Т. 59. № 6. С. 826-831.

5. Введенский А.И. Род Лук - Allium L. // Флора СССР / под ред. Комарова В.Л.. - М.-Л.: Изд- во Академии наук СССР, 1935. Т. 4. С. 112-280.

6. Гроссгейм А.А. Флора Кавказа. Баку: Изд-во АзФАН, 1940. Т. 2. 282 с.

7. Дюрягина Г.П. К методике интродукции редких и исчезающих растений. // Ботанический журнал. 1982. Т. 67. № 5. С. 679-687.

8. Дибиров М.Д., Муртазалиев Р.А. Структура изменчивости морфологических признаков Allium gunibicum Miscz. ex Grossh // Труды Дагестанского отделения Русского ботанического общества. 2015. Вып. 3. С. 29-32.

9. Дибиров М.Д., Османов РМ. Структура изменчивости признаков семенной продуктивности Allium gunibicum Miscz. ex Grossh. при интродукции вдоль высотного градиента // Известия Горского государственного аграрного университета. 2017. Т. 54. №4. С. 143-147.

10. Дибиров М.Д., Алибегова А.Н. Структура изменчивости признаков семенной продуктивности Allium mirzojevii (Alliaceae) при интродукции в горных условиях // Известия Горского государственного аграрного университета. 2018. Т. 55. № 4. С. 208-212.

11. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1984. 424 с.

12. Муртазалиев РА. Конспект флоры Дагестана. Т. 4. Махачкала: Эпоха, 2009. С.37-45.

13. Тюрина Е.В. Семенная продуктивность и коэффициент семенификации сибирских видов горичника // Биологические основы семеноведения, семеноводство интродуцентов. 1974. С. 102-104.

14. Dibirov M.D., Alibegova A.N., Osmanov R.M. The structure of variability oftraits of seed productivity of Allium charadzeae Tschlok in the mountainous conditions of Dagestan // BIO Web of Conferences. 2022. 43:01018. https://doi.org/10.1051/bioconf^/20224301018.

References

1. Alibegova AN, Murtazaliev RA. The research of Allium gunibicum Miscz. ex Grossh. (Alliaceae) in conditions of introduction. South of Russia: ecology, development. 2008;3(3): 15-22. (In Russ.) Available from: https://doi.org/10.18470/1992-1098-2008-3-15-22.

2. Artamonov VI. Rare and endangered plants. Moscow: Agropromizdat; 1989. (In Russ.).

3. Vainagii IV Technique of statistical processing of material on seed productivity of plants on the example of Potentilla aurea L. Plant Resources. 1973;9(2): 287-296. (In Russ.).

4. Vainagy IV On the methodology for studying the seed productivity of plants. Botanical journal. 1974;59(6): 826-831. (In Russ.).

5. Vvedenskii A.I. Genus Onion - Allium L. In: Komarov VL (eds.) Flora of the USSR. Vol. 4. Leningrad: Editio Academian scientiarum USSR; 1935. p. 112-280. (In Russ.).

6. Grossgeim AA. Flora of the Caucasus. 2^nd ed. Vol. 2. Baku: AzFAN; 1940. (In Russ.).

7. Dyuryagina GP. To the method of introduction of rare and endangered plants. Botanical journal. 1982;67(5): 679-687. (In Russ.).

8. Dibirov MD, Murtazaliev RA. Structure of features variability in Allium gunibicum Miscz. ex Grossh. seed productivity when introducing along an altitudinal gradient. Proceedings of the Dagestan branch of the Russian Botanical Society. 2015;(3): 29-32. (In Russ.).

9. Dibirov MD, Osmanov RM. Structure of features variability in Allium gunibicum Miscz. ex Grossh. seed productivity when introducing along an altitudinal gradient. Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2017; 54(4): 143-147. (In Russ.).

10. Dibirov MD, Alibegova AN. Structure of features variability in Allium mirzojevii (Alliaceae) seed production when introducing to mountains. Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2018;55(4):208-212. (In Russ.).

11. Zaitsev GN. Mathematical statistics in experimental botany. Moscow: Nauka; 1984. (In Russ.).

12. Murtazaliev RA. Synopsis of the flora of Dagestan. (Melanthiaceae - Acoraceae). Vol. 4. Makhachkala: Epokha; 2009. p. 37-45. (In Russ.).

13. Tyurina EV. Seed productivity and the coefficient of semenification of Siberian gorichnik species. Biological foundations of seed science, seed production of introducers. 1974. p. 102-104. (In Russ.).

14. Dibirov MD, Alibegova AN, Osmanov RM. The structure of variability of traits of seed productivity of Allium charadzeae Tschlok in the mountainous conditions of Dagestan. BIO Web of Conferences. 2022;(43). Available from: https://doi.org/10.1051/bioconf720224301018.

Размещено на Allbest.ru