Принципы сохранения генофонда растений: их зависимость от биоэкологических свойств видов

В нашем эксперименте во всех субстратах после вермикомпостирования наблюдалось снижение содержания тяжелых металлов, в частности — свинца: в вермикомпосте из свиного навоза — в 5 раз (р<0,001), из кроличьего — в 4 (р<0,001), из овечьего — в 3 раза (р<0,001). В вермикомпосте из навоза крупного рогатого скота содержание свинца снизилось в меньшей мере — на 1,4 мг/кг (р<0,001). Следует отметить, что содержание свинца в исходном субстрате было самым низким (рис. 1).

Содержание кадмия в вермикомпостах из навоза крупного рогатого скота и из свиного навоза снизилось в 4 раза (р<0,001), в вермикомпостах из овечьего и кроличьего навоза — в 2 раза (р<0,001) (рис. 2).

Заключение. Вермикомпосты, полученные с использованием Е. ґ. апсігеі, по сравнению с исходными субстратами содержат многократно больше основных питательных веществ и значительно меньше тяжелых металлов. Во всех субстратах после вермикомпостирования существенно увеличилось содержание общего гумуса. В наименьшей мере деятельность червей Е. £ апсігеі изменила химический состав субстрата из наво-

за крупного рогатого скота. Уровень загрязнения отмеченными тяжелыми металлами наиболее существенно снизился в вермикомпосте из свиного субстрата, немногим меньше — в вермикомпостах из овечьего и кроличьего навоза. Таким образом, с помощью вермикультивирования удается практически полностью утилизировать отходы животноводства, превращая их в плодородную и экологически чистую продукцию.

Литература

1. Косолапов, И. Эффективность переработки органических отходов с помощью червей / И. Косолапов // Экономика сельского хозяйства России. 1994. № 2. С. 22.

2. Попов, JI.A. Компостирование навоза и помета посредством дождевых червей — эффективный метод получения экологически чистого удобрения / JI.A. Попов // Главный агроном. 2006. № 1. С. 15—17.

3. Покровская, С.Ф. Использование дождевых червей для переработки органических отходов и повышения плодородия почв (вермикультура) / С.Ф. Покровская // Обзорная информ. ВНИИТЭИ агропром. М., 1991. 32 с.

4. Черников, В.А. Агроэкология / В.А Черников, P.M. Але-сахин, АВ. Голубев. М.: Колос, 2004. 536 с.

5. Саматов, Б.К. Содержание гумуса в почвах Ульяновской области / Б.К. Саматов, В.М. Жарков // Проблемы экологии и охрана природы. Пути их решения: мат. III Всеросс. науч.-практ. конф. Ульяновск, 2006. С. 144.

6. Albanell, Е., Plaixats, J., Cabrero, Т. Chemical changes during vermicomposting of sheep manure mixed with cotton indastrial wastes // Biology and Fertility of Soils. 1988. V. 6. № 3. P. 266—269.

Принципы сохранения генофонда растений и их зависимость от биоэкологических свойств видов

Э.Р.Муллагулова, с.н.с., Сибайский филиал Академии наук Республики Башкортостан; З.Х. Байрамгулова, ассистент, Зауральский филиал Башкирского ГАУ; AM. Музафаров, ассистент, Н.Н. Редькина, к.фарм.н., доцент, Р.Ю.Муллагулов, к.б.н., профессор, Сибайский институт Башкирского ГУ

Одну из целей охраны природы составляет сохранение популяционной структуры растений [ 1 ], являющейся важным компонентом устойчивости и продуктивности природных экосистем, основой для рационального использования генетических ресурсов в народном хозяйстве. Выделяются два основных подхода к решению этой проблемы — охрана самих видов (методы ex situ: включение в Красную книгу, запрет эксплуатации, интродукция и реинтродукция в естественные сообщества) и их сообществ (in situ: организация охраняемых природных территорий с ведением мониторинга флоры в природных условиях) [2]. Принято считать, что генетическое разнообразие обеспечивает на популяционном уровне потенциал организмов для адаптации к меняющимся условиям среды, а популяционная структура видов складывалась в течение многих поколений

под влиянием естественного отбора и других микроэволюционных факторов. Следовательно, полноценная охрана генофонда популяций и рациональное использование генетических ресурсов растений должны базироваться на этих концептуальных положениях.

В данной работе доказывается необходимость генетического изучения популяций для выбора способов сохранения их генофонда и рационального использования генетических ресурсов на примере видов с разными биоэкологическими свойствами. Для ее выполнения выбраны объекты исследований, представляющие виды с разными биоэкологическими свойствами. Они имеют относительно большие непрерывные (васили-стник простой ТЪаМсШш ятр/ехЪ.) или фрагментированные популяции с относительно небольшой численностью (василистник малый ТЬаІісІпіт тіпш Ь.), обладают смешанным семенным и вегетативным способами размножения (можжевельник казацкий Іипірепш заЬіпа Ь. и солодка Кор-жинского ЄІусугтМга коїьШткуі Grig.).

Для характеристики генетического разнообразия исследуемых видов в качестве генетических маркеров использованы изоферменты, разделен-

ные при помощи полиакриламидного диск-элек-трофореза [4].

Значительную группу растений Южного Урала составляют виды с обширными непрерывными ареалами и популяциями с большой эффективной численностью. К их числу относится и василистник простой — лекарственное растение, являющееся важным источником дитерпеновых алкалоидов, обладающих антиаритмическими, местноанестезирующими, противовоспалительными, психостимулирующими, антидепрессив-ными, спазмолитическими, ганглиоблокирующи-ми, курареподобными и другими важными фармакологическими свойствами [5]. Для изучения уровня дифференциации вида нами заложены 9 пробных площадей в 7 районах Башкортостана — в Предуралье, горно-лесной части республики и в Башкирском Зауралье. По 16 выявленным аллелям 4 полиморфных локусов Lap-1, Skdh-1, Gdh-1 и Fdh-1 показан чрезвычайно низкий уровень межпопуляционной дифференциации — параметр межвыборочной подразделенности = 0,056. Другими словами, 94,4% общей генетической изменчивости является внугрипопуляционной и лишь 5,6% приходится на межпопуляционную компоненту. Такая картина в целом характерна для популяций перекрестноопыляющихся растений с большими непрерывными ареалами [6]. Анализ географической и экологической приуроченности частот аллелей и генотипов не позволил выявить каких-либо закономерностей. Пространственная гомогенность популяционной структуры вида упрощает выбор объектов для сохранения генофонда in situ в качестве особо охраняемых природных территорий — генетические ограничения не относятся к числу определяющих. Сходство популяций по генетической структуре облегчает отбор растений для сохранения генетического разнообразия и методами ех situ, а также выбор местообитаний для использования ресурсов растения для производства медицинских препаратов.

Другой вид рода — василистник малый, также являющийся перспективным источником получения дитерпеновых алкалоидов [5], в пределах Башкортостана имеет более фрагментированные местообитания. По частотам аллелей на 9 пробных площадях у него выявлены два кластера популяций. Анализ пространственного размещения выборок показывает, что эти две группы приурочены или к восточному макросклону южноуральских гор или расположены на их западном макросклоне и в Башкирском Предуралье. Дифференциация в пределах каждой из них низка (= 0,047 и = 0,023 соответственно с тенденцией к увеличению генетических различий группы с преобладанием горных популяций) по сравнению с общей подразделенностью вида в исследованном регионе (= 0,087, гетерогенность аллельных

частот была статистически достоверна на уровне значимости <0,001). Этот уровень выше, чем у видов с близкими биоэкологическими свойствами [6], и превышает значение аналогичного показателя у василистника простого на 63,6%. Приуроченность генофонда популяций василистника малого к крупным геоморфологическим образованиям Южного Урала позволяет рекомендовать дифференцированный подход к двум выявленным метапопуляциям с целью сохранения генофонда и рационального использования генетических ресурсов вида.

Следующий объект исследования — можжевельник казацкий — один из наиболее важных компонентов чрезвычайно уязвимых горно-степ-ных экосистем Башкирского Зауралья. С использованием 6 полиморфных локусов нами выявлено, что в отдельных исследованных местообитаниях из 5 районов Башкирского Зауралья и гор-но-лесной части Башкортостана (Баймакский, Белорецкий, Бурзянский, Зианчуринский, Зила-ирский, Хайбуллинский) практически все особи обладают одними и теми же уникальными мно-голокусными генетическими портретами. В других популяциях большинство особей обладают полной генетической уникальностью. Практически каждая небольшая куртина электрофоре-тически гомогенна по спектру изоферментов, т.е. представляет отдельный генотип. По этой причине в разных популяциях параметры генетического разнообразия сильно различаются. Например, изучение генетической структуры выборок (по локусам Ьар-2, Б1а-1, Б1а-2, БкёЬ-1, 6Р§(Й1-1 и РсЙ1-1), расположенных на градиенте экологических условий на разной высоте над уровнем моря на территории Бурзянского района, показало, что среднее число аллелей на локус изменяется от 2,0 0,4 до 2,5 0,2, наблюдаемая гетерозиготность — в пределах = 0,188 0,084 до 0,359 0,077.

Особый интерес с точки зрения охраны и рационального использования генетических ресурсов можжевельника казацкого имеет обнаруженная ранее на территории Хайбуллинского района древовидная форма. Если обычно растение имеет вид стелющегося кустарника с приподнятыми ветвями высотой до 0,7—1,0 м, древовидный можжевельник имеет высоту до 4 м высоты. Примечательно, что он выделяется голубовато-зеленым цветом хвои. В пределах имеющейся в районе исследований одной большой куртины нами выявлено 7 экземпляров древовидного можжевельника с относительно большим (до 20 см) диаметром на высоте груди. Также здесь представлены особи относительно небольшого размера, но древо-видность ствола которых уже не вызывает сомнения. Эти экземпляры находятся в центре плотных зарослей кустовидного и стелющегося можжевельника, среди которых из разных сторон куртины для анализа частоты встречаемости аллози-

мов были взяты 8 образцов. Установлено, что все 7 образцов древовидного можжевельника имеют один и тот же уникальный «генетический портрет», т.е. являются представителем одного клона. Таким же генотипом обладали стланиковые и кустовидные экземпляры. Лишь восьмой образец был гетерозиготным или гомозиготным по другим локусам. Другими словами, куртина с древовидным можжевельником является гигантским клоном с небольшой примесью других генотипов. Полученные результаты могут внести коренные поправки для проведения работ по сохранению генотипов вне этих местообитаний методами ех situ. Вместо проведения дорогостоящих, требующих больших затрат времени работ по перемещению и размножению всех экземпляров достаточно будет ограничиться лишь генетически уникальными особями, формируя коллекцию клонов. Если же для охраны ценных форм и отдельных местообитаний организовать охраняемые природные территории, то этим будет сохранено много экземпляров растения, но лишь ограниченное число клонов.

Солодка Коржинского является видом, охраняемым государством и близким по биоэкологи-ческим свойствам к другим представителям рода, применяемым в качестве лекарственных растений. Выборки из 15 местообитаний изучены с использованием 8 полиморфных локусов 7 ферментов (Dia-1, Dia-2, Mdh-2, Sod-1, Lap-1, Skdh-1, Gdh-1, Fdh-1) на территории Хайбуллин-ского района (юго-запад Башкортостана). Выявлены большие различия ценопопуляций по генетическому разнообразию. Причиной является то, что в местообитаниях доминирует популяционная структура по клональному типу — большинство отобранных для анализа растений представляют один и тот же генотип. В каждой выборке представлены в основном лишь несколько клонов (в некоторых случаях доля одного из них доходит до 93,3%), а многие генотипы встречаются лишь

единично. Этому способствует возможность длительной консервации отдельных генотипов за счет образования многолетних корневищ. Как и в случае с можжевельником казацким, организация в районе охраняемой природной территории обеспечит охрану множества особей, представляющих лишь ограниченное число клонов. Это приведет к неоправданно большим затратам усилий, времени и средств. Поэтому нами рекомендуется выявление генетически уникальных растений и создание на их базе коллекции клонов (обладающих при этом высоким генетическим разнообразием) ex situ для реинтродукции в природные местообитания и использования для решения различных народнохозяйственных задач.

Приведенные нами доказательства свидетельствуют о необходимости учета биоэкологических свойств видов растений при решении проблем их охраны и использования генетических ресурсов. Решающими здесь могут быть знания особенностей их популяционной структуры, вследствие чего необходимо осуществлять предварительный мониторинг генетического разнообразия.

Литература

1. Петрова, Г.В. Разработка научных основ восстановления, сохранения и рациональной эксплуатации биологических ресурсов / Г.В. Петрова, В.Ф. Абаимов, И.В. Грошев // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2007. Т. 3. № 15. С. 7—9.

2. Миркин, Б.М. Флора Башкортостана: учебное пособие / Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова, А.А. Мулдашев и др. Уфа: РИО БашГУ, 2004. 148 с.

3. Gregorius, H.R. The attribution of phenotypic variation to genetic or environmental variation in ecological studies. Genetic Effects of Air Pollutants in Forest Tree Populations. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1989. P. 3—15.

4. Янбаев, Ю.А. Межпопуляционная дифференциация роди-олы иремельской (Rhodiola iremelica Boriss., Grassulaceae) на Южном Урале / Ю.А. Янбаев, Н.Р. Байрамгулов, Н.Н. Редь-кина и др.. Генетика. 2007. Т. 43. № 11. С. 1565—1570.

5. Лугманова, М.Р. Результаты выявления алкалоидоносных видов во флоре горно-лесостепной зоны Южного Урала / М.Р. Лугманова, AM. Музафаров, О.И. Михайленко и др. Вестник Башкирского университета. Уфа, 2007. № 1. С. 41-42.

6. Hamrick, J.L., Godt, M.J.W., Sherman-Broylers, S.L. Factors influencing levels of genetic diversity in woody plant species. New Forest. 1992. №. 6. P. 95—124.

Сравнительная оценка форм клоновых подвоев яблони по комплексу показателей засухоустойчивости в условиях Оренбуржья

Г.Р. Мурсалимова, научный сотрудник, Оренбургская опытная станция садоводства и виноградарства

Создание научных основ адаптивного плодоводства, предполагающего правильный подбор и широкое использование сорто-подвойных комбинаций, хорошо приспособленных к местным по-чвенно-климатическим условиям, — одно из при-

оритетных направлении отраслевых исследований в России. Степная зона Южного Урала благоприятна для испытания существующих и создания новых форм клоновых подвоев.

Основным лимитирующим фактором, оказывающим отрицательное влияние на рост и плодоношение плодовых культур в степной зоне Южного Урала, является засуха. В связи с этим