Стоматография листьев короткокорневищных видов Cypripedium (Orchidaceae) Восточной Сибири и Дальнего Востока

УДК [582.594.2+581.8]

А.В. Салохин С.А. Волкова П.Г. Горовой

A. Salokhin S. Volkova P. Gorovoy

СТОМАТОГРАФИЯ ЛИСТЬЕВ КОРОТКОКОРНЕВИЩНЫХ ВИДОВ CYPRIPEDIUM (ORCHIDACEAE) ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

THE LEAF STOMATOGRAPHY OF SHORT-RHTZOMATOUS SPECIES OF CYPRIPEDIUM (ORCHIDACEAE) FROM EASTERN SIBERIA AND THE FAR EAST

Проведено стоматографическое исследование устьичного аппарата и эпидермальных клеток листьев Cypripedium macranthon, C. calceolus, C. X ventricosum по образцам из Восточной Сибири и Дальнего Востока. Полученные данные показывают возможность использования признаков строения эпидермы в таксономии изучаемого рода.

В систематике видов рода Cypripedium в настоящее время существуют спорные вопросы, связанные, в первую очередь, с наличием переходных гибридогенных форм между C. macranthon Sw. и Cypripedium calceolus L. (Воробьев и др., 1966; Аверьянов, 1999; 2002; Kitagawa, 1939; Singchi, 1999). Идентификация гибридов по морфологическим признакам нередко бывает затруднена. В таких случаях применение новых методов является вполне актуальным. Целью работы является изучение стоматографических признаков и возможности их использования в систематике рода Cypripedium. Ранее этот метод для данного рода не использовался.

При проведении стоматографического анализа использовались гербарные образцы, хранящиеся в гербариях Тихоокеанского института биорганической химии ДВО РАН (ТИБОХ), кафедры ботаники и научного музея Дальневосточного государственного университета (ДВГУ).

Список гербарных образцов, использованных для стоматографического анализа, приводится ниже.

Сурпрвйшт тастаМквп 8^'. Республика Бурятия, Тункинская долина, окрестности с. Туран, склон сопки, VI 2003, Салохин А.В., Дудкин Р.В. (ТИБОХ); Приморский край, Дальнегорский (Тетюхинский) район, в 3 км от с. Литовка на южном склоне у ручья, 23 VI 1968, Павлова Н.С., Здоровьева Е.Н. (ДВГУ); Камчатская область, окрестности г. Елизово, экологическая тропа "Голубые озера", смешанный лес, склон, 20 VIII 2002, Салохин А.В., Ломакин Д.В. (ДВГУ); Камчатская область, Алеутский р-он, Командорские острова, о. Беринга, окрестности п. Никольское, песчаные дюны, 21 VIII 1998, Горовой П.Г., Ткаченко К. Г.

Материал и методы

(ТИБОХ).

Cypripedium calceolus Ь. Приморский край, Пожарский р-он, долина реки Бикин, сопка у села Верхний Перевал, южный склон, широколиственный лес, 29 V 1982, Шибнева (ДВГУ); Приморский край, окрестности г. Владивостока, 26 км (Сад-город), лес, VI 1977 (ДВГУ).

Cypripedium ventricosum Приморский край, Шкотовский район, в лесу,

26 VI 1969, Явков (ДВГУ); Приморский край, Лазовский р-он, у берега бухты Мелководная в широколиственном лесу, 21 VI 1976, Старченко В. М., Беляева Т.М. (ДВГУ).

Сравнительно-морфологическое изучение устьичного аппарата и эпидермальных клеток проводилось мацерационным методом, который является наиболее эффективным при изготовлении эпидермальных препаратов листьев растений. При мацерации листовой пластинки использовали смесь Шульце. Для изучения эпидермы использовали вполне развитые стеблевые листья (Остроумова, 1987).

Изучение препаратов проводилось с помощью микроскопа АшрНуа1. Фрагменты эпидермы зарисовывались при увеличении 10x16 с использованием рисовального аппарата РА - 7. Количество клеток и устьиц, размеры стенок клеток и устьиц проводились в 30-кратной повторности с подсчетом средней величины.

При описании эпидермы листовой пластинки использовали методику С.Ф. Захаревича (1954), и морфологическую классификацию устьиц М.А. Барановой (1985).

Топография устьичного аппарата

У исследуемых нами видов рода Сурпреётт устьица одиночные или сдвоенные (С. таегаШИоп, С. X ventricosum); устьичные щели ориентированы параллельно жилкам. У края листа и жилок также наблюдается определенная ориентация. Устьица окружены 4-5, 6 клетками, которые по форме и размерам не отличаются от основных эпидермальных клеток. Этот тип устьичного аппарата относится к аномоцитному. Такой устьичный аппарат является типичным для изучаемых нами видов.

Устьица у изученных видов овальные (С. таегапЖоп, С. еа1еео1ш) или почти округлые (С. X ventгicosum). Устьица С. ventгicosum очень варьируют по размерам. У С. таегап^оп обнаружены устьица, минимальная величина которых составила 36.0x40.0 мкм, а максимальная 52.0x48.0 мкм. У вида С. еа1еео1ш минимальные размеры устьиц 36.0x40.0 мкм, максимальные 40.0x52.0 мкм. Устьица С. ventгicosum варьируют в пределах 36.0x40.0 мкм - 48.0x56.0 мкм. Размеры устьиц изученных видов отличаются незначительно (см. таблица).

Количество устьиц - признак, который варьирует в очень широких пределах, так как этот показатель в значительной степени зависит от экологических условий и фазы развития листа. Важным признаком в таксономии считается устьичный индекс (Уи - соотношение числа устьиц к числу эпидермальных клеток). Этот показатель можно использовать для идентификации некоторых видов, так как устьичный индекс является видоспецифичным:

Таблица

Морфометрическая характеристика листа короткокорневищных видов СургіреЛит (Огсіїісіасеае) Восточной Сибири и Дальнего Востока

Размер :>мичслнгілмиа:ч гсгсчтж.. мкч Ргпмср устг.иц, Чис.іо к.геток ми МІІМ 1 ми? Чисти усті.мц на 1 мм*1 Уіт т

Рид. іісушшн пиропа гшжпяи стороча листа .інсГіі 1І.ЧІ1ИМ шіфннії длини ишуннії іімжгіня строї из ікрхіяя г і іт жг і я н “ї'а с-чирими ичириии ішфшш -11ЮШ ЛЖ’ІИ

Сурпрс^^га^г 96й±2ш3 670±2ш2 ±2_0 52 2±и (П? и иоріжик кранці Сурмім. ншммШ 517=1,3 55,0±1.4 43,44=2.4 179.0=2,4 137,7+2,1 44,0=1.4 202,0±1,6 Ш,0±\1 ,19,7+2,6 41,0=1.У 17.5 1Й,2

Сії-^й.™ птгшіїїюп И2 0± , п ^#±2 2 11^ ¿-'1,4 17 К-2 4 (п.перннгяі 55,0±М 44,0=1,4 167Л>=2,7 Ш,0±5Д 41,0=1.9 17..ї

Сурптііж пттміЬоп „ ,,.. й й,> , , |0 <. , 2 ^^ , і Ьурятгот} Су^пы сактЬк ш 1Л и ? 56М2 6 (1 Г^ИШїрСКШІ крий 1 . ; . ; 53і5_2і3 уи 9+1_6 з + 4 (Пзиморіжик краи.і :53,3 і ги 4б,1±и.ї 43.і±і?у 45),2 1 4,6 169,0 1 ІДІ 2ЩЛ 1,3 37,7=0,1 16?.і=4,0 16і.3±7.2 35,И=2,1 Ш,1±5.1 15і;,3±6,3 42,9 Ги 30,3=0.4 27,1=1.;і ІК,4 15,^ 14.6

(. ургіїххіішг! і'мигк ішпі (При\мрскггА-іфяА). Рїшттєнтгє 106,5+2.6 6ГИ4-3,'2 й7,0+3,3 50,0—3,6 С- ОДИНОЧНЫМ ПКХКОЇІ 47,7+0,7 37,6-1 ;1 І 5 1,3+4.4 і7Ги+.І,Я 33/)—1.1 19,7

Сургіїх'і/іит чспігкшнпг Шопмор^кіій. круй) £7,7=4,7 64,2—2,0 99,6=3,6 ,*0.2=0,2 Роківлші; і- д^уяя шісгкііші 50,0±0,У 4,ї, 6=0,7 17К,У±2,а 1б:і,7+1Д 33,3±0.1 16,У

Тигсгапіікгма 2005, 8(2) : 69-74

.и

' Т г <. / Лл

:W -V’-/,-'

V б

^ % У К V4 ’к V А A. ;\i Л

д-фл <1У

,/?bW Г

г С

,Л^5_-

с: J

;; ....’-V-7'-7.:,

.0---""^П''3 I ' л;':

J--->-;> а.

..irv^ Г -. '

J -г-  - Vi^.- -

',>-V

,L-../т ,;-vV

i г"-'4-"-1  r'

>- "4 i 4''-^

Г'Л- I

cr?>u_D/

i 'a

3

,//" ^v^aCl

I w . I i 4

.."vT

-.>Л-Ц - I !

iü1. 1^. г-V V"J,.-,._

;r i > *

4

v"" б

4

Рис. 1. Эпидермис листа Сурпреётт тасгапЛоп, происхождение образца: 1. Республика Бурятия; 2. Приморский край; 3. п-ов Камчатка; 4. о-в Беринга (Командорские о-ва). а - верхний эпидермис, б - нижний эпидермис. Масштабная ленейка здесь и на рис. 2, 3 : 1 мм.

’".v. "'... ч-’— “ V

^д., л.-н.лу"-;/....

X

4'l-

>

'Г?, .

I V " / -

.-V-F4w'

Ч'-Г' '"v

’ . '. . J. s,

л j

I '   Ly l

V'v\/% '_

, Х№-

"'V

Vs Л. Л

•• \. iS I

б

' : V";H у

T

1'^Угл'

>

-i .  } ls

:'j

б

12

Рис. 2. Эпидермис листа СурпрвсПыт са1сво1ш\ Приморский край (1, 2). а - верхний эпидермис, б - нижний эпидермис

1 U'l

. !_ . -

- ---р- ‘kj1-’ "? -‘-Л . _

> _Г' ^'.. 'r<v >. •-•ч Т

^ ' -.5> ! . г

>^vL-r,,l"-.|%.-,."J:r.1 1 - Ч,• v I. i

:  ч-и ,1 йй.| I

...

\SV'- ,л . г

' С 'Г '""т л- -т'"'

'У Y'

-'Л''. J, Д .' , Д

a

1

2

б

a

б

а

1

2

Рис. 3. Эпидермис листа СурпргсИит ventricosum. Приморский край (1.2). а - верхний эпидермис, б - нижний эпидермис

для C. macranthon - Уи = 17.8% для C. calceolus - Уи = 15.2%, для C. X ventricosum - Уи сильно варьирует (16.9% - 19.7%) что, вероятно, является одним из показателей его гибридогеннного происхождения.

Основные эпидермальные клетки

Форма, число и размер основных эпидермальных клеток варьируют у исследованных видов в широких пределах.

Клетки нижней эпидермы (рис. 1б, 2б, 3б) у видов Cypripedium различаются незначительно и не могут служить отличительным признаком, однако клетки верхней эпидермы имеют отличия и могут служить таксономическими показателями. У C. macranthon клетки верхней эпидермы прямолинейно-округлые и округло-извилистые (рис. 1 а), у C. calceolus все клетки вытянуты, извилистые, вытянутые параллельно жилкам (рис. 2а). Клетки верхней эпидермы вида C. X ventricosum имеют извилисто-волнистые и редкоизвилистые клеточные стенки (рис. 3а). Вид C. X ventricosum как гибридогенный наследовал анатомические признаки от исходных видов. Среди C. macranthon по размерам эпидермальных клеток выделяется популяция с о-ва Беринга, которая произрастает у берега моря на песчаных дюнах и отличается от камчатских и приморско-приамурских популяций набором хромосом, 2n = 22 (Волкова и др., 2003).

Таким образом, сравнительное исследование эпидермальных клеток верхнего и нижнего эпидермиса, а также устьичного аппарата листа видов рода Cypri-pedium позволило выявить признаки на уровне вида (форма, размер основных эпидермальных клеток и их количество на единицу поверхности, количество устьиц, устьичный индекс).

Заключение

Изучение эпидермы листа видов показало, что все изученные виды Cypripedium характеризуются аномоцитным типом устьичного аппарата. Устьичный индекс C. X ventricosum варьирует в широких пределах между минимальным и максимальным значением устьичного индекса C. macranthon и C. calceolus. Форма клеток эпидермы короткокорневищных Cypripedium может считаться видовым признаком.

ЛИТЕРАТУРА

Аверьянов Л.В. Род башмачок Cypripedium (Orchidaceae) на территории России // Turczaninowia, 1999. - Т. 2, вып. 2. - С. 5-40.

Аверьянов Л.В. Cypripedium macranthon Sw. var. album Mandl // Список растений гербария флоры России и сопредельных государств. - СПб.: СПХФА, 2002. - С. 38-39.

БарановаМ.А. Классификация морфологических типов устьиц // Бот. журн., 1985. -Т. 70, № 12. - С. 1585-1595.

Баранова М.А. Стоматография и систематика // Бот. журн., 1968. - Т. 53, № 3. - С. 383-391.

Волкова С.А., Горовой П.Г., Ткаченко К.Г. Числа хромосом представителей некоторых семейств флоры Командорских островов // Бот. журн., 2003. - Т. 88, N° 8. - С. 115-116.

Воробьев В.Н., Ворошилов В.Н., Горовой П.Г., Шретер А.Н. Определитель растений Приморья и Приамурья. - М.-Л. : Наука, 1966. - 493 с.

Захаревич С. Ф. К методике описания эпидермиса листа // Вестн. Ленингр. ун-та, 1954. - № 4. - С. 65-75.

Остроумова Т.А. Типы устьиц листьев у представителей семейства Apiaceae // Бот. журн., 1987. - Т. 72, № 11. - С. 1479-1488.

Chen Singchi. Cypripedium L. // Flora Repubicae Sinicae. - Scince Press, 1999. - T. 17. -P. 20-52.

Kitagawa M. Lineamenta Florae Manshuricae. - Hsinking, 1939. - 491 p.

SUMMARY

Stomatography research on stomatal appartuses and epidermal cells of leaves in specimens Cypripedium macranthon, C. calceolus, C. xventricosum from Eastern Siberia and the Far East has been carried out. The obtained data show possibility of the use of epidermis structure characteristics in taxonomy of the studied genus.

Тихоокеанский институт биоорганической химии Дальневосточного отделения РАН г. Владивосток

Получено 27.03.2005 г.