Жизнеспособность семян видов рода Trapa Приморского края при различных условиях хранения

Научная смена

Вестник ДВО РАН. 2011. № 2

Берестенко Екатерина Николаевна

В 2004 г. окончила Дальневосточный государственный университет по специальности «ботаника». Во время учебы в вузе начала заниматься изучением водных растений. Тема ее дипломной работы «Особенности биологии развития шести видов водных растений Приморского края в условиях культуры».

В период с 2004 по 2007 г. обучалась в очной аспирантуре Ботанического сада-института ДВО РАН, где под руководством к.б.н. Л.М.Пшенниковой работала над диссертацией «Представители семейства ^apaceae флоры Приморского края в природе и в культуре». В настоящее время является научным сотрудником лаборатории интродукции древесных растений БСИ ДВО РАН, готовится к защите диссертации.

Помимо этого занимается изучением биологии видов рода Hydrangea в условиях культуры. Участвует в экспедиционных поездках по территории Приморского края.

Е.Н.Берестенко опубликовано 5 научных работ как в сборниках конференций, так и в научных журналах. Совместно с Л.М.Пшенниковой является одним из авторов-составителей очерков по водяным орехам в «Красной книге Приморского края. Растения».

УДК 581.526.3 Е.Н.БЕРЕСТЕНКО

Жизнеспособность семян видов рода Trapa Приморского края при различных условиях хранения

Впервые приводятся данные о влиянии пониженных температур хранения на жизнеспособность семян водноореховых Приморского края. Даны рекомендации по хранению семян при разведении в культуре.

Ключевые слова: водяной орех, жизнеспособность семян, Приморский край, Trapa.

The seeds viability of Trapa species of the Primorsky Krai under different storage conditions.

E.N.BERESTENKO (Botanical Garden-Institute, FEB RAS, Vladivostok).

For the first time we present the data on the effect of low storage temperatures on the viability of seeds of some Trapa species of the Primorsky Krai. We give the recommendations for the seeds storage during its cultivation in the culture.

Key words: water chestnut, viability of seeds, Primorsky Krai, Trapa.

БЕРЕСТЕНКО Екатерина Николаевна - научный сотрудник (Ботанический сад-институт ДВО РАН, Владивосток). E-mail: yaberesta@yandex.ru

Род Trapa L. (водяной орех) из сем. Trapaceae Dumort. - ценный представитель остатков третичной флоры водных растений Приморского края (см. рисунок). На этой территории насчитывается 9 видов рода, из них 3 вида являются эндемичными. Согласно нашим данным, полученным в ходе полевых исследований, и в соответствии с изданием IUCN (Международный Союз Охраны Природы) «Red List Categories» [7] нами было определено, что виды Trapa Приморского края могут быть отнесены к двум категориям угрозы исчезновения: EN (угрожаемые) и VU (уязвимые) [3-5, 7].

Научная ценность изучения водяного ореха определяется прежде всего большим разнообразием его форм, в связи с чем взгляды исследователей на вопросы его систематики неоднозначны. Помимо этого водяные орехи - ценные пищевые и лекарственные растения. Но поскольку в Дальневосточном регионе, да и в стране в целом эти свойства водяных орехов не столь привлекательны для населения, как в странах Юго-Восточной Азии (Индия, Китай, Япония), они могут служить прекрасным объектом для озеленения пользующихся популярностью декоративных водоемов.

С учетом того что водноореховые являются однолетними растениями, важность семенного размножения для них не может быть недооценена. Особенно это актуально в условиях культуры, когда возобновление растений в значительной степени зависит от правильных действий человека. Общеизвестно, что знание сроков посадки сеянцев или молодых экземпляров, сбор, правильные условия хранения и проращивания семян являются залогом успешного роста и возобновления растений в новых для них условиях.

Принимая во внимание все вышесказанное, можно констатировать, что необходимость сохранения всего многообразия представленных в природе форм водяного ореха оказывается несомненной. Следовательно, изучение вопросов хранения и влияния последнего на жизнеспособность семян должно стать первоочередной задачей исследований.

Водяной орех: розетка листьев и плоды

М.Г.Николаева с соавторами [2] считает возможным для семян водяного ореха два типа покоя: сильный экзогенный, который встречается чаще у семян, заключенных в твердую косточку, сильно задерживающую прорастание; глубокий физиологический [2].

По нашему мнению, для семян водноореховых характерен прежде всего глубокий физиологический покой, о чем свидетельствует неспособность их прорастать сразу после созревания плодов, а также отсутствие влияния скарификации (повреждения оболочки семян) на прорастание. Обязательным же условием для прорастания является холодная стратификация.

Итак, нами проводилось изучение влияния холодной стратификации на жизнеспособность семян водяных орехов. Материалом для исследований послужили семена, собранные в 2005, 2007 и 2008 гг. в ходе полевых работ в различных районах Приморского края, а также семена растений Тгара, произрастающих в условиях культуры в водоеме Ботанического сада-института ДВО РАН. Семена стратифицировались в течение 6 мес (с октября по апрель) при трех температурных режимах в полной темноте. Для каждого вида в эксперименте было заложено по 50 штук плодов в трехкратной повторности. Температурами стратификации являлись отрицательная температура воздуха (-14°С) и низкие положительные температуры воды (+2 и +5°С). По окончании стратификации плоды хранили в лабораторных условиях при комнатной температуре.

В результате наших экспериментов установлено, что низкая отрицательная температура, приводящая к замерзанию воды, вследствие чего плоды хранятся фактически во льду, оказывает губительное влияние на семена всех видов водяного ореха. При низких же положительных температурах для семян практически всех видов отмечается высокая всхожесть (см. таблицу).

Всхожесть семян видов Тгара Приморского края при разных температурах стратификации, %

и значения критерия х2

Вид Место сбора +5°С +2°С X2

Т. incisa Пожарское водохранилище 80 ± 5,8 83 ± 3,3 0,556

БСИ ДВО РАН 76 ± 8,8 86 ± 3,3 5,008

Т. maximowiczii Пожарское водохранилище 73 ± 3,3 60 ± 5,8 6

Ильинские озера 60 ± 10 67 ± 8,8 1,436

Т. manshuгica Оз. Ханка 80 ± 5,8 83 ± 12 0,556

Т. ктаИеушкоуютт Окр. пос. Турий Рог 80 ± 5,8 73 ± 6,7 1,862

Т. khankensis Оз. Ханка, окр.с. Троицкое 90 ± 5,8 97 ± 3,3 5,358

Т. pseudoincisa Водоем вблизи оз. Утиное 70 ± 10 67 ± 12 0,386

Т. japonica БСИ ДВО РАН 10 ± 5,8 23 ± 3,3 9,6

Оз. Малое Мраморное 37 ± 13,3 53 ± 12 8,418

Как видно из таблицы, низкая всхожесть отмечается лишь у Т. japonica. Можно предположить, что именно для этого вида наиболее характерна способность продуцировать семена с различным периодом покоя. Некоторые авторы указывают на то, что семена водяного ореха, не проросшие в первый год после стратификации, сохраняют способность прорастать в последующие годы, и процент жизнеспособных семян при этом довольно высок (от 50 до 100%) [6]. Но наши наблюдения за непроросшими семенами в последующие после эксперимента годы показали, что после очередного периода стратификации одна часть семян погибает, а другая так и остается непроросшей.

Из таблицы также видно, что процент семян, проросших после стратификации при +2°С, практически для всех видов оказался несколько выше, чем после хранения при +5°С. Для того чтобы проверить, является ли разница в количестве проросших семян следствием воздействия разных температур при хранении или простой случайностью, мы применили критерий X2.

Подсчет значения критерия %2 производился путем составления четырехпольных таблиц 2 х 2. Число степеней свободы в таблицах 2 х 2 равно единице. Табличное значение %2 для уровня значимости 0,05 и степени свободы, равной 1, составляет 3,84. Если вычисленные значения критерия больше табличного, то различия между выборками являются статистически доказанными [1]. В нашем случае это говорит о том, что разница в значениях не случайна, она объясняется разными температурами стратификации.

Анализируя данные таблицы, приходим к выводу, что семена T. incisa (Ботанический сад), T. japonica и T. khankensis демонстрируют более высокую жизнеспособность при температуре стратификации +2°С, что является статистически доказанным. Для семян T. maximowiczii, напротив, статистически доказанной является более высокая жизнеспособность при температуре стратификации +5°С. Для остальных видов различия во всхожести семян не являются статистически значимыми, т.е. представляют собой следствие случайных факторов, а не воздействия разных температур.

Кроме того, нами установлено влияние стратификации семян в течение длительного периода на их прорастание. Так, семена T. manshurica и T. khankensis, собранные в сентябре 2005 г. в ходе полевых работ, мы проращивали в 2007 г. после 19-20 мес стратификации (при температуре +2°С). Полученные данные демонстрируют следующее: по сравнению с 6-месячной стратификацией доля проросших семян T. khankensis снизилась с 97 до 69%. Процент проросших семян T. manshurica остался приблизительно на том же уровне - 69% (67% после 6 мес стратификации).

Нами установлено, что семена Trapa способны прорастать в условиях стратификации (+5°С). Никаких данных на этот счет в литературе нам не встречалось. Так, семена T. pseudoincisa и T. khankensis, собранные в естественных условиях, начинали прорастать при низких положительных температурах воды через 10-11 мес после начала стратификации.

Более массовое прорастание при пониженных температурах хранения происходит у семян большего количества видов, собранных уже в условиях культуры. Это виды: T. incisa, T. japonica, T. khankensis, T. kozhevnikoviorum, T. manshurica и T. pseudoincisa. Прорастание начинается после 5-5,5 мес стратификации.

Таким образом, при размножении видов Trapa в культуре можно сделать следующие рекомендации: оптимальными условиями для хранения плодов большинства видов Trapa являются пониженные положительные температуры воды (от +2 до +5°С). С понижением температуры стратификации прослеживается тенденция к увеличению жизнеспособности семян. Самая высокая жизнеспособность свойственна семенам T. khankensis. Оптимальная продолжительность стратификации составляет 6 мес. При этом необходимо учитывать, что плоды, собранные в культуре, могут иметь более короткие сроки стратификации и способны прорастать и при низких температурах. Чтобы после окончания стратификации была возможность высадить проростки в водоем, можно начать стратифицировать плоды несколько позже. Необходимо также учитывать, что длительная стратификация может приводить к снижению жизнеспособности семян водноореховых.

ЛИТЕРАТУРА

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

2. Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука, 1985. 348 с.

3. Пшенникова Л.М., Берестенко Е.Н. Новые данные о распространении редких видов водных растений на территории российского Дальнего Востока // Ботан. журн. 2006. № 12. С. 1951-1953.

4. Пшенникова Л.М. Новый вид рода Trapa (Trapaceae) с Дальнего Востока России // Ботан. журн. 2007. Т. 92, № 1. С. 159-160.

5. Пшенникова Л.М. Сем. Рогульниковые - Trapaceae Dumort. // Флора российского Дальнего Востока: дополнения и изменения к изданию «Сосудистые растения советского Дальнего Востока». Т. 1-8 (1985-1996). Владивосток: Дальнаука, 2006. С. 183-185.

6. Cozza R., Galanti G., Bitonti M.B., Innocenti A.M. Effect of storage at low temperature on the germination of the waterchestnut (Trapa natans L.) // Phyton. Horn, Austria, 1994. Vol. 34, fasc. 2. P. 315-320.

7. Red List Categories / IUCN. Cambrige, 1994. 22 p.