и ус ар ел

и
ус
ар
ел
ем
ия
н
ау
кБ
СЕРЫЯ БIЯЛАГIЧНЫХ НАВУК 2013 № 3
СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК 2013 № 3
ЗАСНАВАЛЬНIК – НАЦЫЯнальнАЯ АКАДЭМIЯ НАВУК БЕЛАРУСI
ак
ад
Часопіс выдаецца са студзеня 1956 г.
Выходзіць чатыры разы ў год
ЗМЕСТ
На
ци
он
ал
ьн
ая
Рупасова Ж.А., Яковлев А.П., Бубнова А.М., Жданец С.Ф., Лиштван И.И., Решетников В.Н. Особенности развития вегетативной сферы таксонов рода Oxycoccus на торфяной выработке в Белорусском Полесье. Дорощук О.В., Ламан Н.А., Соболевская С.Л. Экологически безопасные искусственные субстраты для
выращивания овощных культур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ладыженко Т.А., Гетко Н.В., Кабашникова Л.Ф. Экофизиологический скрининг пигментного фонда
листьев тропических и субтропических видов растений, культивируемых в оранжерее. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Торчик С.П., Титок В.В. Особенности развития и семенного размножения некоторых редких и исчезающих растений природной флоры Беларуси в условиях культуры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Кудряшова О.А., Волотович А.А., Герасимович Т.В., Архипенко Т.А., Водчиц М.П., Сахвон Е.В. Эффекты экзогенных ауксинов на изменение количественных показателей регенерантов Vaccinium corymbosum
in vitro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Кулик Е.В., Комардина В.С., Саросек А.И., Евтушенков А.Н. Молекулярная дифференциация изолятов Venturia inaequalis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Красинская Т.А., Кухарчик Н.В., Кулак Т.И. Морфогенез растений-регенерантов рода Prunus в культуре in vitro на этапе микроразмножения с использованием 2',5'-олигоаденилатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Урбанович О.Ю., Кузмицкая П.В., Козловская З.А., Картель Н.А. Аллельный состав генов Md‑ACS1,
Md-AC01 и Md-Expr7 сортов яблони (Malus ç domestica) с различным сроком хранения плодов. . . . . . . . . . . . . . . Доманский В.П., Козел Н.В. Особенности выращивания Spirulina platensis при использовании светодиодных источников света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Кабашникова Л.Ф., Абрамчик Л.М., Сердюченко Е.В., Капылова Л.В. Реакция проростков ячменя
(Hordeum vulgare) при сочетанном действии гипертермии и обезвоживания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
11
17
23
28
36
41
47
56
60
1
и
Радюк М.С., Доманская И.Н., Будакова Е.А., Спивак Е.А., Шалыго Н.В. Особенности определения
антимикробных белков в проростках ячменя (Hordeum vulgare). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Береснев А.И., Ерошевская Л.А., Квач С.В., Зинченко А.И. Синтез кинетинрибозида с использованием
бактериальной пуриннуклеозидфосфорилазы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Зубей А.В. Видовой состав и размерно-возрастная характеристика рыб субфоссильной коллекции археологического памятника Туров-2004 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Гигиняк И.Ю. Видовое разнообразие личинок ручейников Беларуси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Соловей И.А., Воробей Н.Н., Сидорович В.Е., Сидорович А.А. Сезонные и межгодовые изменения питания енотовидной собаки (Nyctereutes procyonoides) в природном комплексе Красный Бор (северная Беларусь). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Агунович Р.Г. Сезонная динамика численности одиночных складчатокрылых ос (Hymenoptera, Vespidae,
Eumeninae) в условиях Беларуси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Пенькевич В.А., Анисимова Е.И. Трихинеллез диких млекопитающих в Полесском государственном радиационно-экологическом заповеднике. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ус
67
АГЛЯДЫ
ау
кБ
ел
ар
73
Волуевич Е.А., Павлючук Н.В. Генетика устойчивости картофеля (Solanum tuberosum) к Xи Y-вирусам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
85
89
96
101
105
ВУЧОНЫЯ БЕЛАРУСІ
113
116
119
122
ая
ак
ад
ем
ия
н
Анатолий Георгиевич Лобанок (К 75-летию со дня рождения). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Роза Иосифовна Гончарова (К юбилею). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Элеонора Ивановна Хотько (К юбилею). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Памяти Николая Александровича Картеля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ьн
ИЗВЕСТИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ 2013 № 3
Серия биологических наук
на русском, белорусском и английском языках
ал
Камп’ютарная вёрстка А . У. Н о в і к
Здадзена ў набор 20.05.2013. Падпісана ў друк 17.07.2013. Выхад у свет 25.07.2013. Фармат 60 ç 84 1/8. Папера афсетная.
ци
он
Друк лічбавы. Ум. друк. арк. 14,88. Ул.-выд. арк. 16,4. Тыраж 86 экз. Заказ 137.
Кошт нумару: індывідуальная падпіска – 43 750 руб., ведамасная падпіска – 106 698 руб.
Рэспубліканскае ўнітарнае прадпрыемства «Выдавецкі дом «Беларуская навука». ЛИ № 02330/0494405 ад 27.03.2009.
Вул. Ф. Скарыны, 40. 220141, Мінск. Пасведчанне аб рэгістрацыі № 395 ад 18.05.2009.
На
Надрукавана ў РУП «Выдавецкі дом «Беларуская навука».
© Выдавецкі дом «Беларуская навука».
Весці НАН Беларусі. Серыя біялагічных навук, 2013
и
ау
кБ
BIOLOGICAL SERIES 2013 N 3
ел
OF SCIENCES OF BELARUS
ар
ус
PROCEEDINGS
OF THE NATIONAL ACADEMY
FOUNDER IS THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF BELARUS
ем
ия
н
The Journal has been published since January 1956
Issued four times a year
Contents
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
Rupasova J.A., Yakovlev A.P., Bubnova A.M., Zhdanets S.F., Lishtvan I.I., Reshetnikov V.N. Features of
development of vegetative sphere taxa genus Oxycoccus in cut-over peat deposit in Belarus Polesie. . . . . . . . . . . . . . . . Doroschuk O.V., Laman N.A., Sobolevskaya S.L. The ecologically safe artificial substrates for cultivation of
vegetable cultures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ladyzhenko T. A., Hetko N.V., Kabaschnikova L.F. Ecophysiological screening pigment fund of leaves of tropi­
cal and subtropical plants in greenhouses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Torchyk S.P., Titok V.V. Peculiarities of development and reproduction of some rare and endangered natural flora
plants of Belarus in cultivated conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kudryashova O.A., Volotovich A.A., Gerasimovich T.V., Arkhipenko T.A., Vodchic M.P., Sakhvon E.V. The
effects of exogenic auxins on the change of quantitative traits at regenerants of Vaccinium corymbosum in vitro. . . . . . Kulik А.V., Komardina V.S., Sarosek A.I., Evtushenkov A.N. Molecular differentiation of the isolates of Ven‑
turia inaequalis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Krasinskaya T.A., Kukharchik N.V., Kulak T.I. Morphogenesis of prunus regenerants in vitro with using of
2',5'-olygoadenylates at the micropropagation stage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Urbanjvich O.Yu., Kuzmitskaya P.V., Kazlouskaya Z.A., Kartel N.A. Allelic diversity of Md-ACS1, Md-ACO1
and Md-Exp7 genes of apple cultivars (Malus ç domestica) with different storability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Domanskii V.P., Kozel N.V. Features of growing Spirulina platensis using the LED sources light . . . . . . . . . . . . . Kabaschnikova L.F., Abramchik L.M., Serdiuchenko E.V., Kapylova L.V. Response of barley seedlings (Hor‑
deum vulgare) to the combination actions of hyperthermia and dehydration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Radyuk M.C., Domanskaja I.N., Budakova E.A., Spivak E.A., Shalygo N.V. Peculiarities of antimicrobial
proteins determining in barley seedlings (Hordeum vulgare) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Berasneu A.I., Eroshevskaya L.A., Kvach S.V., Zinchenko A.I. Synthesis of kinetin riboside using bacterial
purine nucleoside phosphorylase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zubei А.V. Species composition and size-age characteristic of fish’s subfossil collection of archaeological items
Turov-2004. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Giginyak I.U. Analysis of caddisfly larvae species diversity in Belarus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Solovej I.A., Vorobej N.N., Sidorovich V.E., Sidorovich A.A. Seasonal and annual variations in the raccoon dog
(Nyctereutes procyonoides) diet in the natural terrain of Krasny Bor (northern Belarus). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agunovich R.G. Seasonal flying activity of eumenid wasps (Hymenoptera, Vespidae, Eumeninae) in Belarus. . . . . Penkevich V.A., Anisimova E.I. Trichinellesis of the wild mammals in Polesskij state radio-ecological reserve . . . . 5
11
17
23
28
36
41
47
56
60
67
73
78
85
89
96
101
3
и
SURVEYS
105
ус
Voluevich E.A., Pavlyuchuk N.V. Genetic of potato resistance (Solanum tuberosum) to X- and Y-viruses. . . . . . . Scientists of Belarus
113
116
119
122
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
Anatoliy Georgievich Lobanok (To the 75 anniversary). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Rosa Iosifovna Goncharova (For her jubilee). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Eleonora Ivanovna Khotko (For her jubilee). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
In memory of Nikolai Alexandrovich Kartel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 634.737:581. 5: 581. 522.4 (476)
ел
Ж. А. РУПАСОВА, А. П. ЯКОВЛЕВ, А. М. БУБНОВА, С. Ф. ЖДАНЕЦ,
И. И. ЛИШТВАН, В. Н. РЕШЕТНИКОВ
ау
кБ
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ВЕГЕТАТИВНОЙ СФЕРЫ ТАКСОНОВ РОДА OXYCOCCUS
НА ТОРФЯНОЙ ВЫРАБОТКЕ В БЕЛОРУССКОМ ПОЛЕСЬЕ
Центральный ботанический сад НАН Беларуси, Минск,
e-mail: J.Rupasova@cbg.org.by
(Поступила в редакцию 28.06.2012)
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Одним из рациональных путей восстановления природного потенциала выбывших из промышленной эксплуатации торфяных месторождений южных районов Припятского
Полесья, площадь которых в настоящее время превышает 75 тыс. га, является создание на занимаемых ими территориях локальных фитоценозов ягодных растений сем. Ericaceae, в том числе
представителей рода Oxycoccus. Выполнение данной задачи возможно лишь на основе предварительного всестороннего изучения разных сторон их жизнедеятельности, в том числе темпов развития надземной сферы, с учетом влияния на них биотических и абиотических факторов. В этой
связи в 2010–2011 гг. в опытных посадках представителей рода Oxycoccus на участке малоплодородного и сильнокислого остаточного слоя донного торфа в Столинском р-не Брестской обл.
были проведены сравнительные исследования биометрических параметров вегетативных органов аборигенного вида клюквы и интродуцированных сортов клюквы крупноплодной, что позволило выявить таксоны с наибольшей степенью реализации потенциала развития надземной
сферы в специфических условиях произрастания. Поскольку аналогичные исследования осуществлялись в данный период и на севере республики в Докшицком р-не Витебской обл., то
особый научный и практический интерес представляло также выявление межрегиональных различий в развитии надземных органов опытных растений.
Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования были привлечены
5 таксонов рода Oxycoccus при объеме выборки из 10 растений, в числе которых аборигенный
вид клюква болотная (O. palustris L.), принятый в качестве эталона сравнения, а также ряд интродуцированных сортов клюквы крупноплодной (O. macrocarpus (Ait.) Pers.), в том числе раннеспелый сорт Ben Lear, среднеспелые Franklin, Mc Farlin и позднеспелый сорт Stevens.
В конце каждого вегетационного сезона проводили замеры опытных растений по высоте и
диаметру. Диаметр кроны определяли как среднее арифметическое промеров в двух перпендикулярных направлениях: север – юг, восток – запад. Объем кроны вычисляли по формуле, предложенной немецким исследователем Г. Либстером [1]:
V = h ç d2/1,91, где h – высота куста; d – диаметр кроны,
На
ци
он
а также определяли количество и суммарные значения длины побегов текущего прироста с дифференциацией их на стелющиеся (вегетативные) и прямостоячие (генеративные). Для вычисления индекса листа определяли среднее количество и усредненные параметры длины и ширины листовых
пластинок, сформировавшихся на обеих категориях побегов, с определением степени облиственности последних, характеризуемой количеством листьев, приходящимся на 10 см длины побега.
Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартных методов вариационной статистики [2] и программы Excel.
5
Та б л и ц а
Таксон
1.
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Результаты и их обсуждение. Сравнительное исследование параметров развития текущего
прироста вегетативных органов опытных растений рода Oxycoccus в годы наблюдений, характеризовавшихся близким к многолетней климатической норме гидротермическим режимом вегетационного периода, выявило по большинству из них заметные генотипические различия.
Так, в конце сезона средняя высота растений варьировалась в таксономическом ряду от 4,5 см
у O. palustris до 17,6 см у сорта Mc Farlin O. macrocarpus при объеме куста от 0,1 до 34,4 дм3 и его
диаметре от 4,5 до 55,6 см при наименьших значениях у клюквы болотной и наибольших у сорта
Ben Lear крупноплодного вида клюквы (табл. 1). В большинстве случаев не было выявлено заметной зависимости диаметра кроны от ее ориентации по сторонам света, и лишь у растений
сорта Stevens значение данного показателя в западно-восточном направлении в 2,5 раза превышало таковое в направлении с севера на юг.
Характеристика габитуса растений рода Oxycoccus в полевом опыте в конце
вегетационного периода в годы наблюдений
Диаметр куста, см
Высота куста, см
север-юг
Объем куста, дм3
запад-восток
t
x ± sx
t
x ± sx
t
x ± sx
t
4,5 ± 0,5
–
6,0 ± 3,0
–
4,5 ± 0,5
–
0,1 ± 0,08
–
Ben Lear
13,8 ± 1,2
13,7*
52,6 ± 4,0
6,7*
55,6 ± 7,3
6,9*
34,4 ± 4,3
7,9*
Franklin
12,6 ± 0,6
7,8*
17,8 ± 2,1
3,1*
16,8 ± 2,6
2,8*
3,3 ± 0,6
3,0*
O. palustris
ем
ия
н
x ± sx
Mc Farlin
17,6 ± 1,0
7,5*
35,8 ± 2,4
6,9*
33,0 ± 4,1
4,2*
17,4 ± 2,9
5,9*
Stevens
11,5 ± 1,9
15,3*
13,0 ± 0,1
4,4*
32,8 ± 5,8
4,9*
5,5 ± 0,7
4,4*
П р и м е ч а н и е. Звездочка (*) означает статистически значимые по t-критерию Стьюдента различия с
эталонным объектом при p < 0,05. То же для табл. 2.
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
При этом каждое растение рода Oxycoccus сформировало за сезон в среднем от 2 до 9 стелющихся побегов, средняя длина которых варьировалась в таксономическом ряду от 2 см у
O. palustris до 20 см у сорта Ben Lear O. macrocarpus, при изменении их суммарной протяженности соответственно от 8 до 167 см (табл. 2). Среднее количество листьев на одном побеге составляло от 6 шт. у дикорастущей клюквы до 34–39 шт. у таксонов крупноплодного вида, за исключением сорта Franklin, у которого оно не превышало 20 шт. Степень же облиственности побегов, оцениваемая количеством листьев, приходящимся на 10 см их длины, несмотря на заметные
генотипические различия средних значений данного признака, из-за существенной неоднородности по уровню дисперсии сравниваемых небольших по объему независимых выборок оказалась
сходной у всех исследуемых объектов. При этом параметры листовых пластинок на стелющихся
побегах исследуемых таксонов клюквы примерно в 1,5 раза уступали таковым в эксперименте на
севере республики и варьировались в среднем от 4,4 до 9,3 мм в длину и от 3,1 до 4,5 мм в ширину,
при изменении индекса листа, характеризуемого соотношением данных параметров, в интервале
значений 1,4–3,2.
Как известно, отличительной особенностью биологии клюквы крупноплодной является наличие у нее двух категорий побегов – стелющихся, о которых речь шла выше, и назначением
которых является вегетативное размножение растений, и прямостоячих (генеративных), на которых формируется 95 % урожая плодов. Количество прямостоячих побегов, сформировавшихся у
таксонов O. macrocarpus к концу вегетационного периода, в 4–8 раз превышало таковое стелющихся побегов и варьировалось в диапазоне значений от 8 шт. у сорта Stevens до 53 шт. у сорта
Mc Farlin (см. табл. 2).
Несколько иная картина наблюдалась в эксперименте на севере республики, в котором количество генеративных побегов лишь в 1,3–3,3 раза превышало таковое вегетативных, а у сорта
Ben Lear даже уступало ему в 1,6 раза, что вообще не типично для крупноплодного вида клюквы.
Это наводит на мысль об активизации у растений O. macrocarpus развития вегетативных побегов
На
6
На
4,5 ± 0,5
O. palustris
7,6 ± 1,5
Stevens
–2,5*
5,7*
5,5*
39,8 ± 3,7
53,4 ± 6,3
Ben Lear
–
t
2,2
–1,2
2,4*
15,0 ± 2,5
Mc Farlin
Franklin
x ± sx
–
t
5,9*
кол-во, шт.
2,0 ± 0,7
Stevens
Таксон
6,6 ± 1,5
8,4 ± 0,7
3,0 ± 0,4
x ± sx
–
t
3,5 ± 0,4
4,4 ± 0,6
5,6 ± 0,5
2,8 ± 0,3
x ± sx
1,4
2,3*
4,8*
–
t
средняя длина, см
–3,1*
1,9
2,7*
4,6*
ая
1,8 ± 0,4
17,3 ± 4,9
14,1 ± 1,6
19,9 ± 1,7
7,3 ± 1,7
x ± sx
средняя длина, см
ьн
кол-во, шт.
ак
ад
–3,1*
1,0
3,4*
9,6*
–
t
26,2 ± 5,1
234,9 ± 27,6
222,9 ± 20,8
42,0 ± 7,1
x ± sx
–1,8
6,8*
8,2*
–
t
суммарная длина, см
8,1 ± 0,9
34,6 ± 12,2
93,1 ± 20,7
167,2 ± 14,9
21,9 ± 2,9
x ± sx
суммарная длина, см
19,5 ± 1,9
0,8
4,1*
4,1*
–
t
59,9 ± 4,0
70,2 ± 4,8
55,4 ± 4,5
65,4 ± 3,1
x ± sx
–9,2*
2,1*
6,2*
3,4*
–
t
3,5 ± 0,1
4,0 ± 0,1
–3,6*
–
t
ширина листа (l), мм
x ± sx
1,9 ± 0,03
2,4 ± 0,5
3,2 ± 1,3
1,9 ± 0,04
x ± sx
–1,3
2,4 ± 0,06
2,0 ± 0,03
x ± sx
–0,7
и
ус
1,9 ± 0,04
6,1*
4,4*
–
t
индекс листа, d/l
ар
–1,2
ел
3,8 ± 0,1
–0,4
7,8*
1,0
–
t
–4,8* 1,4 ± 0,06 –6,3*
2,2*
–0,7
1,9*
–
t
индекс листа, d/l
–4,9* 2,9 ± 0,08 –8,9* 2,4 ± 0,05
–0,3
–
t
3,1 ± 0,1
4,5 ± 0,1
3,9 ± 0,1
4,4 ± 0,1
4,0 ± 0,1
x ± sx
ширина листа (l), мм
ау
кБ
7,7 ± 0,3
–1,1
8,0 ± 0,2
6,8 ± 0,2
–1,8
0,8
8,1 ± 0,2
x ± sx
длина листа (d), мм
4,4 ± 0,2
8,3 ± 0,3
9,3 ± 0,1
8,5 ± 0,1
7,5 ± 0,2
x ± sx
длина листа (d), мм
–
t
степень облиствен.
0,3
ем
ия
н
26,9 ± 1,8
28,4 ± 2,2
17,4 ± 1,5
x ± sx
кол-во листьев, шт.
–1,3
–1,9
–
t
34,9 ± 10,3 –0,3
26,4 ± 1,2
20,7 ± 1,3
39,1 ± 9,7
x ± sx
–4,6* 43,9 ± 12,9
2,4*
4,0*
4,2*
–
t
степень облиствен.
Побеги прямостоячие
5,9 ± 0,9
38,5 ± 7,1
34,4 ± 2,1
37,3 ± 2,5
19,8 ± 2,9
x ± sx
кол-во листьев, шт.
Побеги стелющиеся
Биометрические показатели текущего прироста вегетативных органов растений рода Oxycoccus в опытной культуре в годы наблюдений
ал
2.
Mc Farlin
Ben Lear
Franklin
Таксон
Та б л и ц а
ци
он
7
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
при продвижении к северу и генеративных при продвижении к югу, что свидетельствует о значительной гибкости у интродуцированных сортов приспособительных механизмов в специфических
условиях обитания. При этом сортовые различия средней длины прямостоячих побегов, составлявшей 2,8–5,6 см и в 3–5 раз уступавшей таковой стелющихся побегов, проявились не столь
выразительно как у последних, что обусловлено, скорее всего, более выраженной генетической
детерминированностью размерных характеристик генеративных побегов. Вместе с тем средняя
длина последних здесь в 1,6–2,8 раза уступала таковой в северном регионе, что свидетельствовало о менее выраженной реализации у них ростовой функции.
Из-за показанных выше существенных различий исследуемых таксонов клюквы в среднем
количестве новообразованных прямостоячих побегов показатель их суммарной длины варьировался в весьма широком диапазоне значений – от 26 см у сорта Stevens до 223–235 см у сортов
Ben Lear и Mc Farlin. Обращает на себя внимание, что при идентичности с северным регионом
позиций данных сортов в приведенном диапазоне, для сорта Franklin в южном регионе была показана почти в 5 раз меньшая величина суммарной длины генеративных побегов.
Несмотря на меньшие, чем у стелющихся побегов, показатели средней длины прямостоячих
побегов, а также количества сформированных на каждом из них листьев, степень облиственности генеративных побегов оказалась в 1,7–2,7 раза выше, чем у вегетативных побегов, и изменялась в диапазоне в 1,5–2 раза более высоких, чем на севере республики, значений – от 60 до 70.
При этом, как и у стелющихся побегов, генотипические различия по данному признаку здесь
также не нашли статистического подтверждения.
Размерные параметры листовых пластинок на прямостоячих побегах O. macrocarpus несколько уступали таковым на стелющихся побегах и изменялись в среднем от 6,8 до 8,1 мм
в длину и от 2,9 до 4,0 мм в ширину, при сходной с ними величине листового индекса (1,9–2,4).
Вместе с тем они оказались существенно меньшими, чем на севере республики, при менее широком диапазоне изменений величины листового индекса.
Заметное уменьшение размеров листовых пластинок и вегетативных, и генеративных побегов растений клюквы в южном регионе, по сравнению с северным, может быть обусловлено перестройкой их фотосинтетического аппарата при увеличении уровня освещенности в направлении уменьшения площади ассимилирующей поверхности. Подтверждение данному предположению мы находим в установленных нами ранее подобных изменениях размерных параметров
хвои ели колючей при продвижении с севера на юг республики [3].
Как следует из табл. 3, в таксономическом ряду O. macrocarpus наибольшей высотой куста,
почти на 300 % превосходящей таковую дикорастущей клюквы, отличался сорт Mc Farlin.
Самым же низкорослым среди интродуцентов был сорт Stevens, почти вдвое уступавший последнему по данному параметру. Весьма существенными оказались различия всех таксонов
крупноплодного вида клюквы с O. palustris и по диаметру куста, особенно в западно-восточном
направлении, причем у всех интродуцентов значения данного показателя на 117–1136 % превышали эталонный уровень. Однако наиболее выразительно подобные различия проявились по
объему куста, особенно у сорта Ben Lear, у которого они на порядок превосходили таковые у сорта Franklin.
ал
Т а б л и ц а 3. Относительные различия с O. palustris биометрических характеристик габитуса растений
рода Oxycoccus в опытной культуре в конце вегетационного периода в годы наблюдений, %
Высота куста
Ben Lear
ци
он
Таксон
На
8
Диаметр куста
Объем куста, дм3
север-юг
запад-восток
+206,7
+776,7
+1135,6
+34300,0
Franklin
+180,0
+196,7
+273,3
+3200,0
Mc Farlin
+291,1
+496,7
+633,3
+17300,0
Stevens
+155,6
+116,7
+628,9
+5400,0
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Поскольку у дикорастущего вида клюквы отсутствует свойственная крупноплодному виду
биологическая специализация побегов, то для оценки генотипических различий биометрических параметров исследуемых таксонов рода Oxycoccus в качестве эталонного объекта был использован сорт Franklin клюквы крупноплодной, рекомендованный нами по результатам предыдущих исследований как наиболее перспективный для фиторекультивации выбывших из промышленной эксплуатации торфяных месторождений севера Беларуси [4] по уровню питательной
и витаминной ценности ягодной продукции и устойчивости параметров плодоношения к абиотическим факторам.
Оказалось, что наиболее крупномерные сорта крупноплодного вида клюквы Ben Lear и Mc
Farlin превосходили эталонный сорт по большинству параметров развития вегетативной сферы
(табл. 4).
Т а б л и ц а 4. Относительные различия с эталонным сортом Franklin биометрических показателей
текущего прироста вегетативных органов растений рода Oxycoccus в опытной культуре в годы
наблюдений, %
Побеги стелющиеся
Таксон
суммарная
длина
кол-во листьев
степень
облиствен.
длина листа
ширина листа
индекс листа
Ben Lear
+180,0
+172,6
+663,5
+88,4
–
+13,3
+10,0
–
Mc Farlin
+120,0
+93,2
+325,1
+73,7
–
+24,0
–
+26,3
Stevens
–
–
–
+94,4
–
+10,7
+12,5
–
O. palustris
–
–75,3
–63,0
–70,2
–
–41,3
–22,5
–26,3
кол-во
средняя
длина
суммарная
длина
кол-во
листьев
степень
облиствен.
длина листа
ширина листа
индекс листа
Ben Lear
+165,3
+100,0
+430,7
+63,2
–
–
–12,5
+20,0
Mc Farlin
+256,0
+57,1
+459,3
+54,6
–
–16,0
–27,5
+20,0
Stevens
–49,3
–
–
–
–
–
–
–
ем
ия
н
кол-во
средняя
длина
Побеги прямостоячие
ак
ад
Таксон
П р и м е ч а н и е. Прочерк (–) означает отсутствие статистически значимых по t-критерию Стьюдента различий с эталонным объектом при p < 0,05.
На
ци
он
ал
ьн
ая
Наибольшим количеством сформированных за сезон как стелющихся, так и прямостоячих
побегов, превосходящим таковое у эталонного сорта соответственно в 2,2–2,8 и в 2,6–3,6 раза,
характеризовались интродуцированные сорта Ben Lear и Mc Farlin. Для сорта Stevens, как и для
аборигенного вида клюквы, сколь-либо значимых различий с сортом Franklin по количеству новообразованных стелющихся побегов выявлено не было, на фоне отставания от него по количеству прямостоячих побегов почти на 50 %. Наряду с этим у сорта Stevens отсутствовали достоверные различия с сортом Franklin также по средней и суммарной длине обеих категорий побегов, тогда как у сортов Ben Lear и Mc Farlin значения этих характеристик в разы превосходили
эталонный уровень, при наибольших контрастах у первого из них для параметров развития стелющихся побегов, у второго – прямостоячих. При этом растения O. palustris были отмечены наименьшими показателями средней и суммарной длины стелющихся побегов, уступавшими таковым сорта Franklin в 4 и 2,7 раза.
У всех таксонов крупноплодного вида клюквы среднее количество листьев на стелющихся
побегах на 74–94 % превышало таковое у сорта Franklin, тогда как у аборигенного вида, напротив, уступало ему на 70 %. У двух лидирующих по темпам развития вегетативной сферы интродуцированных сортов Ben Lear и Mc Farlin превышение эталонного уровня на 55–63 % отмечено
также для количества листьев не только на вегетативных, но и на генеративных побегах, при
отсутствии подобных различий у сорта Stevens. Вместе с тем, как уже было показано выше, достоверных генотипических различий по степени облиственности тех и других побегов выявлено
не было.
9
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Обращает на себя внимание противоположная направленность различий тестируемых таксонов клюквы с сортом Franklin по размерным параметрам листовых пластинок на стелющихся и
прямостоячих побегах (см. табл.4). Так, если в первом случае все интродуцированные сорта
крупноплодного вида, особенно Mc Farlin, превосходили его по длине листьев на 11–24 %, а два
из них (Ben Lear и Stevens) также по их ширине на 10–12 %, то во втором случае они либо уступали ему по данным параметрам, либо не проявляли достоверных различий с ним в этом плане.
При этом сорта O. macrocarpus, за исключением Mc Farlin, характеризовались сходной с эталонным сортом формой листьев на стелющихся побегах, но при этом все сорта, кроме Stevens, обладали более вытянутой, чем у него, формой таковых на прямостоячих побегах. Что касается
дикорастущей клюквы, то ее листья не только уступали таковым эталонного объекта по размерным параметрам, но и характеризовались более расширенной формой самой пластинки.
Заключение. В результате сравнительного исследования в опытной культуре на участке торфяной выработки в южной части Припятского Полесья параметров развития вегетативных органов 5 таксонов рода Oxycoccus, в том числе аборигенного вида O. palustris L. и интродуцированных сортов O. macrocarpus (Ait.) Pers.) – Ben Lear, Franklin, Mc Farlin и Stevens было установлено,
что все сорта крупноплодного вида клюквы существенно превосходили аборигенный вид по габитусу куста при наибольших различиях с ним у сорта Franklin и наименьших у сорта Ben Lear.
В ряду интродуцированных сортов O. macrocarpus наиболее высокими биометрическими показателями текущего прироста вегетативных побегов и сформированных на них листьев характеризовался сорт Ben Lear, тогда как наибольшими значениями размерных параметров генеративных побегов и покрывающих их листьев был отмечен сорт Mc Farlin. Наименьшими же параметрами развития стелющихся побегов отличался сорт Franklin, тогда как прямостоячих – сорт
Stevens. Показано, что с продвижением в северном направлении у растений O. macrocarpus происходит активизация развития вегетативных побегов при ингибировании такового генеративных,
на фоне увеличения площади ассимилирующей поверхности, что свидетельствует о значительной
гибкости у интродуцированных сортов приспособительных механизмов в специфических условиях обитания.
ак
ад
Литература
ая
1. Liebster G. //Obstbau. 1979. Jg.4, № 12. S. 428–432.
2. Зайцев Г. Н. Методика биометрических расчетов //Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М., 1973.
3. Сидорович Е. А., Булавко Г. И., Шобанова И. А. //Промышленная ботаника: состояние и перспективы развития:
материалы Междунар. науч. конф. Донецк, 24–26 сентября 2007 г. Донецк, 2007. С. 399–404.
4. Рупасова Ж. А., Лиштван И. И., Яковлев А. П., Василевская Т. И. Научное обоснование сортимента вересковых
для фиторекультивации выбывших из промышленной эксплуатации торфяных месторождений севера Беларуси на
основе культивирования таксонов с высоким содержанием полезных веществ в ягодной продукции (Методические
рекомендации). Мн., 2011.
J. A. RUPASOVA, A. P. YAKOVLEV, A. M. BUBNOVA, S. F. ZHDANETS, I. I. LISHTVAN, V. N. RESHETNIKOV
ал
ьн
FEATURES OF DEVELOPMENT OF VEGETATIVE SPHERE TAXA GENUS OXYCOCCUS IN CUT-OVER PEAT
DEPOSIT IN BELARUS POLESIE
Summary
На
ци
он
The results of a comparative study in the experimental culture in the area marginal and residual layer of strongly acidic peat
bottom in the Pripyat Polesie parameters of the autonomic areas of aboriginal species O. palustris L. and 4 cultivars introduced
O. macrocarpus (Ait.) Pers.) – Ben Lear, Franklin, Mc Farlin and Stevens are presented.
УДК 631.589
ел
О. В. ДОРОЩУК, Н. А. ЛАМАН, С. Л. СОБОЛЕВСКАЯ
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ СУБСТРАТЫ
ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР
ау
кБ
Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, Минск,
e-mail: doroshuk.olga@mail.ru
(Поступила в редакцию 10.01.2013)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Современные требования к выращиванию овощей в защищенном грунте тесно
связаны с резким снижением материальных затрат и более экономичным уходом за растениями
при гарантированном высоком количестве и качестве производимой продукции. На сегодняшний день этим требованиям удовлетворяет система малообъемной технологии, при которой корневая система размещается в специальном субстрате, а питательные вещества подаются в виде
растворов минеральных солей. В связи с переходом на малообъемную технологию остро встает
вопрос о субстратах. Именно субстрат определяет выращиваемую культуру, стратегию полива и
технологию в целом [1].
В настоящее время общая площадь теплиц во всех тепличных комбинатах Республики
Беларусь составляет 229,3 га. На 81 % данной площади применяется голландская технология, где
корнеобитаемой средой является минеральная вата – высокопористый материал, который по
своим свойствам приравнивают к сфагновому мху. Питание растений в этом случае осуществляется водным раствором минеральных солей с помощью капельной системы орошения. Вся минеральная вата в тепличные комплексы поставляется по импорту. Кроме того, она небезопасное в
экологическом отношении сырье, которое после отработки требует специальных технологий
утилизации [2, 3].
Грунты на основе верхового или низинного торфа с добавлением минеральных удобрений
для выращивания рассады овощных и цветочных культур, сеянцев и саженцев древесных и кустарниковых растений производят многочисленные частные фирмы, а также государственные
предприятия. Широко распространенное при создании корнеобитаемых сред использование
торфа связано с его уникальными физическими, химическими и биологическими характеристиками, которые особенно благоприятны для роста и развития как надземных органов, так и корневых систем растений. К числу недостатков торфа как субстрата относится его недостаточно
высокая катионообменная емкость [4]. Помимо этого, в последнее десятилетие объемы промышленной добычи торфа, в том числе и для производства субстратов в Европейском сообществе,
ограничиваются требованиями основных международных природоохранных директив, которые
направлены на максимальное сохранение окружающей среды, в том числе и болотных угодий,
поэтому ожидать в перспективе существенного увеличения объемов добычи торфа для производства субстратов не приходится [5]. Все это указывает на актуальность научно-исследовательских и опытно-производственных работ по созданию искусственных субстратов на основе местного органоминерального сырья.
Наиболее доступным природным минералом для увеличения емкости поглощения катионов
и буферности субстрата является глина. Однако простое добавление глины ведет к снижению
пористости (воздухоемкости) органоминеральной смеси. Доля глинистого минерала в смесях
при сохранении их оптимальных водно-физических свойств может быть увеличена, если глина
будет структурирована в виде гранул различной величины и формы, сохраняющих свою проч11
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
ность на протяжении хотя бы 1–2 вегетационных сезонов. Известно, что наиболее оптимальное
сочетание необходимых для успешного развития растений факторов – воды, кислорода и тепла –
создается в почвах с мелкокомковатой структурой. Для искусственных корнеобитаемых субстратов предпочтительными являются гранулы размером 3–15 мм с соотношением мелких и
крупных фракций 1 : 1 [6].
Целью данной работы являлась разработка искусственных субстратов на основе органоминерального сырья (торфа и глины) и изучение особенностей продукционного процесса на них
овощных культур в условиях защищенного грунта.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования для получения искусственных
субстратов из местного органоминерального сырья в качестве одного из компонентов был выбран верховой нераскисленный торф от ОАО «Зеленоборское» Смолевичского района. В качестве глинистого минерала была отобрана глина Новолукомльского месторождения, полученная
от ОАО «Минский завод строительных материалов». При проведении многочисленных опытов
обоснована целесообразность использования в качестве структурообразователя непластифицированной поливинилацетатной дисперсии (ПВАД) марки Д51В. Установлено, что оптимальным
соотношением глина : торф : ПВАД является 2 : 1 : 0,8 при пересчете первых двух компонентов на
воздушно-сухой вес. Получаемый глино-торфяной субстрат (ГТС) имеет критерий водопрочности 98,5 %. Просеивание субстрата после его подсыхания через сито с диаметром отверстий
5 мм позволяло получить гранулированный субстрат, в котором преобладала доля частиц с размером 3–5 мм. Данный субстрат получил название «ГТС без удобрений». С целью улучшения
физико-химических свойств (в первую очередь воздухоемкости) приготовленного субстрата добавляли закисленный керамзит с размером частиц 3–5 мм в объемном соотношении 3 : 1. Следует
отметить, что закисление керамзита с помощью ортофосфорной кислоты является экспериментально обоснованным и проводилось из расчета 3 мл / 200 мл воды / 1 кг керамзита. Результаты
проведенных опытов позволили сделать вывод о пригодности данного ГТС для получения рассады как цветочных, так и овощных культур.
Минералогический состав ГТС позволяет выращивать растения овощных культур только на
начальных этапах их онтогенеза. Дальнейший рост растений требует наличия в субстрате достаточного количества элементов минерального питания. В связи с этим были проведены анализы
и расчеты, позволившие определить необходимое содержание элементов минерального питания
в субстрате и способ восполнения их недостатка. Количество и состав минеральных солей, добавляемых к основным компонентам субстрата (в расчете на 1 л субстрата), приведены в табл. 1.
Помимо макро- и микроэлементов к глине добавляли 1,25 мл концентрированной ортофосфорной кислоты. В случае приготовления субстрата, содержащего медленнодействующее азотное удобрение, нитраты кальция и аммония заменяли мочевиноформальдегидной смолой массой
0,72 г, которая содержит такое же количество азота, как и перечисленные нитраты.
Та б л и ц а
1.
Минеральные соли, вносимые при приготовлении субстрата
Количество, г/л субстрата
Ca(NO3)2 · 4H2O
0,95
NH4NO3
0,19
ьн
Удобрение, вносимое в сухом виде
1,30
2,35
MgSO4 · 7H2O
1,64
MnCl2 · 4H2O
0,10
Удобрение, вносимое в виде 1%-ного раствора
Объем, мкл/л субстрата
Na3BO3
1240
ци
он
ал
KNO3
CaCO3
На
12
NH4MoO4
31
ZnSO4
740
CoCl2 · 6H2O
160
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
При приготовлении некоторых вариантов субстрата добавляли гуминовые препараты
Оксидат торфа (ОТ) и Гидрогумат (ГГ) [7].
В качестве порообразователя, улучшающего физические свойства (в частности, воздухоемкость и влагоемкость) ГТС с удобрениями, использовали агроперлит. Объемное соотношение
ГТС : агроперлит равно 3 : 1. Именно на ГТС, насыщенном минеральными солями, проводили
выращивание растений томата после их пикировки. Посев семян редиса проводили в субстраты,
насыщенные минеральными солями. В качестве контроля использовался почвогрунт «Двина»,
выпускаемый УП «Витебскоблгаз» и реализуемый в розничной торговле. Он представляет собой верховой торф, нейтрализованный до рН 5,5–6,5 и насыщенный макроэлементами (N, P, K)
и микроэлементами (Mn, Mo, Cu, B, Zn).
Для исследования использовали растения редиса сорта Родос и томата сорта Сибирский скороспелый, которые выращивались в условиях искусственного освещения интенсивностью 15–
20 тыс. лк и 12 ч фотопериода.
Редис сорта Родос раннеспелый. От полных всходов до технической спелости проходит 18–
25 дней. Корнеплод красно-малиновый, округлый, длиной 4–5 см, диаметром 3–3,5 см, массой
15–23 г. Поверхность корнеплода гладкая. Мякоть белая и бело-розовая, плотная, сочная, слабоострого вкуса. Устойчив к образованию трещин и одеревенению [8, 9].
Томат сорта Сибирский скороспелый – высокоурожайный, с дружным созреванием плодов.
Используется для открытого грунта и пленочных укрытий. Растение низкорослое, высотой 30 –
50 см [10].
Определение содержания водорастворимых углеводов в корнеплодах редиса проводили по
методике [11]. Данный метод основан на взаимодействии редуцирующих сахаров с феррицианидом калия (K3[Fe(CN)6]) в щелочной среде с образованием комплекса трехвалентного железа –
«берлинской лазури». В качестве поверхностно-активного вещества использовали додецилсульфат натрия, который препятствует выпадению в осадок окрашенного комплекса. Содержание
углеводов выражали в г/г сухого веса.
Количественное определение фотосинтетических пигментов в растительном материале проводили в ацетоновых экстрактах путем спектрофотометрирования по методу [12].
Определение рН и электропроводности водной вытяжки субстратов проводили по методикам, изложенным в [13, 14].
Результаты и их обсуждение. Выращивание растений томата до достижения ими 12-дневного возраста проводили на ГТС без удобрений, разрыхленном с помощью закисленного керамзита. В дальнейшем пересаживание растений томата на корнеобитаемые среды, содержащие микро- и макроэлементы в оптимальном количестве, проводили по следующей схеме:
1. Почвогрунт «Двина».
2. ГТС с удобрениями + агроперлит.
Выращивание растений после пересадки проводили в течение 13 сут. У 25-дневных растений
томата измеряли длину и массу надземных органов и корневой системы (табл. 2).
2.
Основные биометрические показатели 25-дневных растений томата
ьн
Та б л и ц а
Высота надземной
части, см
Масса надземной
части, г
Длина корней, см
Масса корней, г
Масса растения, г
Почвогрунт «Двина»
16,57
14,86
20,08
2,67
17,53
ГТС с удобрениями +
агроперлит
17,55
18,30
17,78
4,85
23,15
ал
Субстрат
ци
он
П р и м е ч а н и е. Курсивом отмечены значения, достоверно не отличающиеся от контрольных; жирным
шрифтом – достоверно превышающие контрольные значения при Р = 0,05.
На
Как видно из табл. 2, растения томата значительно отличались по биометрическим показателям в зависимости от состава субстрата. Следует отметить, что высота растений в обоих вариантах была одинаковой, однако растения томата, выращенные на ГТС, имели более толстый сте13
ау
кБ
ел
ар
ус
и
бель, большую массу надземной части и корневой системы, что в итоге приводило к увеличению
биомассы всего растения до 132,1 % относительно контрольного варианта. Таким образом, пикировка растений томата на искусственный ГТС, содержащий минеральные соли и агроперлит,
позволяет получить более крупные, по сравнению с почвогрунтом «Двина», растения, которые
в дальнейшем можно высаживать в парники и теплицы.
На основании результатов, полученных при проведении многочисленных опытов по созданию корнеобитаемой среды для выращивания растений редиса с целью получения хозяйственно
ценной продукции, были подобраны наиболее оптимальные составы ГТС. В данном случае была
поставлена задача сравнить различные по составу компонентов ГТС с почвогрунтом «Двина»
и выявить лучший по составу ГТС для получения высокого урожая корнеплодов редиса.
Посев семян и выращивание растений проводили с использованием следующей схемы опыта:
1. Почвогрунт «Двина».
2.ГТС с удобрениями + агроперлит.
3. ГТС с удобрениями + 1,25 мл ОТ* + агроперлит.
4. ГТС с удобрениями + 5 мл ОТ + агроперлит.
5. ГТС с удобрениями + 1,25 мл ГГ + агроперлит.
6. ГТС с удобрениями и мочевиноформальдегидной смолой (МФС)+ агроперлит.
7. ГТС с удобрениями и МФС + 5 мл ОТ + агроперлит
ем
ия
н
*Объем вносимого при приготовлении субстрата гуминового препарата указан из расчета на получение 1 л
готового ГТС с агроперлитом
ьн
ая
ак
ад
У перечисленных вариантов ГТС измеряли рН и электропроводность водной вытяжки.
Полученные данные представлены в табл. 3.
Появление всходов редиса сорта Родос на различных корнеобитаемых средах отмечалось
уже через 3 сут. Наибольшее их количество было на ГТС с удобрениями и МФС с дополнительным внесением ОТ. Снижение всхожести семян относительно контроля отмечалось на ГТС, разрыхленном агроперлитом, и в большей степени при добавлении к нему 1,25 мл ОТ. В случае же
добавления данного препарата к субстрату с МФС всхожесть возрастала до 100 %. В остальных
вариантах данный показатель был на уровне контроля.
У 5-дневных растений редиса, выращиваемых на ГТС, масса надземной части была на 18,2–
39,4 % ниже, чем у контрольных. При добавлении 1,25 мл ГГ к ГТС отмечалось удлинение гипокотиля, а 5 мл ОТ – его укорочение по сравнению с контрольными растениями. В остальных вариантах данный показатель оставался на уровне контроля.
При достижении растениями 23-дневного возраста измеряли массу корнеплодов, содержание
в них сухого вещества и водорастворимых углеводов (табл. 4).
Как видно из приведенных выше данных, корнеплоды редиса, выращенные на ГТС с удобрениями, имеют большую массу по сравнению с растениями на почвогрунте «Двина». Значительное
улучшение питательных свойств исходного субстрата, а следовательно, и продуктивности дан3.
рН и электропроводность водной вытяжки корнеобитаемых сред для выращивания
растений редиса
ал
Та б л и ц а
Субстрат
Почвогрунт «Двина»
рН
Электропроводность,
мкСм/см
6,2
800
6,3
1720
6,3
1480
ГТС с удобрениями + 5 мл ОТ + агроперлит
6,3
1655
ци
он
ГТС с удобрениями + агроперлит
ГТС с удобрениями + 1,25 мл ОТ + агроперлит
ГТС с удобрениями + 1,25 мл ГГ + агроперлит
6,2
1755
ГТС с удобрениями и МФС + агроперлит
6,3
1235
ГТС с удобрениями и МФС + 5 мл ОТ + агроперлит
6,4
1470
На
14
Субстрат
Масса корнеплода, г
Содержание сухого
вещества, %
Почвогрунт «Двина»
8,06
5,0
ГТС с удобрениями + агроперлит
10,30
5,1
ГТС с удобрениями + 1,25 мл ОТ + агроперлит
12,55
5,7
ГТС с удобрениями + 5 мл ОТ + агроперлит
6,76
4,9
ГТС с удобрениями + 1,25 мл ГГ + агроперлит
14,19
5,6
8,43
5,0
ГТС с удобрениями и МФС + 5 мл ОТ + агроперлит
11,44
5,6
Содержание водорастворимых углеводов, г/г сухого веса
0,38 ± 0,01
0,40 ± 0,03
0,46 ± 0,01
ау
кБ
ГТС с удобрениями и МФС + агроперлит
ус
и
Влияние состава субстрата на массу корнеплодов редиса, содержание в них сухого
вещества и водорастворимых углеводов
ар
4.
0,30 ± 0,01
ел
Та б л и ц а
0,44 ± 0,01
0,32 ± 0,04
0,42 ± 0,01
П р и м е ч а н и е. Курсивом отмечены значения, достоверно не отличающиеся от контрольных; жирным
шрифтом – достоверно превышающие контрольные значения при Р = 0,05.
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ной культуры отмечалось при добавлении 1,25 мл ОТ или ГГ к субстрату с удобрениями, а также 5 мл ОТ к субстрату, содержащему МФС.
Различия по содержанию сухого вещества по вариантам не достоверны, в то время как содержание водорастворимых углеводов в корнеплодах находилось в прямой зависимости от их массы. Водорастворимые сахара в корнеплодах редиса представлены преимущественно глюкозой.
Наибольшее содержание глюкозы в корнеплодах опытных растений отмечалось при их выращивании на субстратах с добавлением гуминовых препаратов.
В листьях растений редиса определяли содержание фотосинтетических пигментов – хлорофиллов и каротиноидов (рисунок). Как видно из рисунка, суммарное количество основных фотосинтетических пигментов в листьях растений возрастало по сравнению с контролем в 3 случаях:
при использовании в качестве корнеобитаемой среды исходного ГТС с удобрениями и агроперлитом, при добавлении к нему ГГ, а также при добавлении ОТ к субстрату с МФС. В первом
случае увеличение более значительное; увеличивалось содержание обеих форм хлорофилла,
а также каротиноидов.
На
Содержание фотосинтетических пигментов в листьях растений редиса при использовании следующих субстратов:
1 – Двина; 2 – ГТС с удобрениями + агроперлит; 3 – ГТС с удобрениями + 1,25 мл ОТ + агроперлит; 4 – ГТС с удобрениями + 5 мл ОТ + агроперлит; 5 – ГТС с удобрениями + 1,25 мл ГГ + агроперлит; 6 – ГТС с удобрениями и МФС +
агроперлит; 7 – ГТС с удобрениями и МФС + 5 мл ОТ + агроперлит
15
ем
ия
н
Литература
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Заключение. На основе местного органоминерального сырья – торфа и глины – созданы варианты искусственных корнеобитаемых сред, различающиеся по содержанию питательных веществ. Разработанные варианты субстратов полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к тепличным грунтам, и могут использоваться как для получения рассады, так и для выращивания взрослых растений [15].
Результаты проведенных опытов показали, что глиноторфяной субстрат без внесения минеральных удобрений оптимален для получения рассады овощных культур. Дальнейшее выращива­
ние, т. е. пикировку растений томатов, эффективно проводить на субстраты, насыщенные макрои микроэлементами.
Выращивание растений редиса на глино-торфяном субстрате с минеральными солями и агроперлитом позволяет получить более высокий урожай корнеплодов, чем при использовании
в качестве корнеобитаемой среды почвогрунта «Двина». Включение в состав субстрата гуминовых препаратов Оксидат торфа или Гидрогумат повышает питательную ценность исходного
субстрата и способствует увеличению биомассы корнеплодов. Корнеплоды редиса, получаемые
при выращивании растений на искусственных глино-торфяных субстратах, содержат большее
количество водорастворимых углеводов, в частности глюкозы в расчете на сухую массу.
Накопление моносахаров в корнеплодах редиса и увеличение их массы связано с наличием хорошо развитой листовой ассимиляционной поверхности.
ая
ак
ад
1. Веремейчик Л. А., Герасимович Л. С. Оптимизация питания томатов на минеральных субстратах: рекомендации. Мн., 2006.
2. Аутко А. А., Гануш Г. И., Долбик Н. Н. Овощеводство защищенного грунта. Мн., 2006.
3. Тепличный комбинат Берестье: 20 лет. Опыт, свершения, инновации. Брест, 2007.
4. Bohlin C., Holmberg B. // Acta Horticulture. 2004. Vol. 644. P. 177–181.
5. Blok C. // Acta Horticulture. 2009. Vol. 819. P. 47–57.
6. Технология приготовления субстратов / Селиванов В.Г. и др. Правдинский, 2005.
7. Томсон Э. А., Наумова Г.В. Торф и продукты его переработки. Мн., 2009.
8. Барабаш О. Ю., Тараненко Л. К. , Сич З. Д. Біологічні основи овочівництва. Київ, 2005.
9. Сучасні технології овочівництва / За ред. К. І. Яковенка. Харків, 2001.
10.Бексеев Ш. Г. Овощные культуры мира. Энциклопедия огородничества. СПб., 1998.
11.Карманенко Н. М., Казанцева О. Ф. // Агрохимия. 1986. № 1. С. 107–110.
12.Гавриленко В. Ф., Ладыгина М. Е., Хандобина Л. М. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез.
Дыхание: учеб. пособие. М., 1975.
13.EN 13037:1999 Soil improvers and growing media – Determination of рН.
14.EN 13038:1999 Soil improvers and growing media – Determination of electrical conductivity.
15.Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 53380-2009 «Почвы и грунты. Грунты тепличные.
Технические условия». М., 2009.
O. V. DOROSCHUK, N. A. LAMAN, S. L. SOBOLEVSKAYA
ьн
THE ECOLOGICALLY SAFE ARTIFICIAL SUBSTRATES FOR CULTIVATION OF VEGETABLE CULTURES
Summary
На
ци
он
ал
The artificial root substrates with the various maintenance of nutrients on the basis of local organic-mineral raw materials of peat and clay were created. These developed subs trates completely correspond to the requirements shown to greenhouse substrates. Compositions of artificial substrate for cultivation of sprouts of tomatoes and reception of economic valuable production of a garden radish were picked up.
УДК 581.132.1+581.174.1/2
ел
Т. А. ЛАДЫЖЕНКО1, Н. В. ГЕТКО1, Л. Ф. КАБАШНИКОВА2
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
ау
кБ
ЭКОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ СКРИНИНГ ПИГМЕНТНОГО ФОНДА ЛИСТЬЕВ
ТРОПИЧЕСКИХ И СУБТРОПИЧЕСКИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ, КУЛЬТИВИРУЕМЫХ
В ОРАНЖЕРЕЕ
Центральный ботанический сад НАН Беларуси, Минск, e-mail:tl-21@hotmail.com,
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск, e-mail:kabashnicova@ibr.org.by
1
2
(Поступила в редакцию 04.10.2012)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. В современном мире выращивание растений вне их природных ареалов (интродукция) становится одним из путей сохранения биоразнообразия мировой флоры и приоритетным направлением деятельности современных ботанических садов. Это в полной мере актуально и для растений тропического и субтропического поясов Земли, испытывающих интенсивные
антропогенные нагрузки в естественных местах произрастания и сохраняемых в оранжереях
умеренного климата. Успешность их выращивания зависит от структурной и функциональной
пластичности видов при адаптации к новым условиям обитания.
Феноритмика у вечнозеленых древесных тропических растений зависит от интенсивности
солнечной радиации [1], а продолжительность жизни листа является интегральным показателем
их жизнедеятельности в различных условиях произрастания. При различной степени затенения
в нижних ярусах леса сроки жизни листьев увеличиваются по сравнению с теми, которые расположены в верхних частях кроны, а также у деревьев на открытых пространствах [2].
Исследования ритмов роста и развития тропических и субтропических видов древесных
растений в условиях оранжерей ЦБС НАН Беларуси на основе системы наблюдений, разработанной в [3], показали, что в оранжереях ЦБС НАН Беларуси они имеют иные ритмы роста и развития, по сравнению с идентичными видами в условиях тропического климата о. Ява (Индонезия).
Это выражается в сокращении периодов роста побегов и числа этих периодов, в более равномерном и не столь массовом листопаде, в значительно большей продолжительностью жизни листьев
(до трех лет), а у листопадных видов исчезает безлистный период. В совокупности все это следует
рассматривать как ответную реакцию растений на долготу светового дня: короткий в осеннезимний период и более длинный, по сравнению с тропиками, в летний период, а также на более
низкий уровень суммарной солнечной радиации в условиях умеренного климата [4].
И в этом плане большое значение имеет изучение пластичности фотосинтетического аппарата растений, его способности приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям, наиболее важным из которых является интенсивность света [5,6]. Первым этапом фотосинтеза является поглощение света молекулами хлорофилла и вспомогательных пигментов, входящих в состав специального пигмент-белкового комплекса, называемого светособирающей антенной.
В хлоропластах антенный комплекс содержит большое число (до нескольких сотен) агрегированных молекул хлорофилла в качестве основных светособирающих пигментов, поглощающих
видимый свет в красной области с длиной волны λ m 680–730 нм, и некоторое количество вспомогательных пигментов (каротиноидов), поглощающих свет в синей и сине-фиолетовой области
с длиной волны λ d 450–480 нм. Комплекс пигментов, таким образом, эффективно улавливает
солнечный свет и направляет его энергию к реакционным центрам фотосистем. Тенелюбивые
растения при этом имеют, как правило, больший размер светособирающей антенны по сравнению с растениями, произрастающими в условиях высокой освещенности [7].
17
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Каротиноиды, помимо их антенной функции в фотосинтезе, играют важную роль и в тушении синглетного кислорода, продуцируемого растениями на свету, и защищают тем самым
хлорофилл и другие органеллы клетки от фотодинамического окисления [8, 9].
Анализ источников [5, 6] показывает, что среднее суммарное содержание хлорофилла
у растений различных географических широт варьирует незначительно и в процентах от сырого
веса составляет для северных широт – 0,24, субтропиков – 0,25, тропиков – 0,27. Что касается
растений тропических зон, то различия в большей степени касаются максимальных и минимальных величин этого показателя (0,79 и 0,09 % соответственно) [5].
Приспособленность растений к определенному режиму освещения проявляется в качественном составе пигментов: адаптация к высокой интенсивности светового потока достигается
за счет увеличения доли основного фотосинтезирующего пигмента – хлорофилла а и уменьшения относительной доли хлорофилла b. У гелиофитов содержание хлорофилла а значительно
преобладает над содержанием хлорофилла b. Величина соотношения этих пигментов (а/b) изменяется в течение онтогенеза пластиды, листа и всего организма, но она относительно определена
и генетически детерминирована и составляет в среднем 3,0. У цветковых альпийских растений,
типичных гелиофитов, она в среднем составляет 5,6, а у растений “зеленой” тени, сциофитов,
в нижних ярусах растительных сообществ находится на уровне 2,6, в основном за счет увеличения доли хлорофилла b [5, 10, 11].
Величина соотношения хлорофиллы : каротиноиды (Σa+b : Σcar) изменяется в широких
пределах. В типичном листе это соотношение равно 3 : 1. И чем более затемнен лист, тем больше
в нем каротиноидов. У высших растений этот показатель варьирует от 3,6 до 8,0. У растений открытых, сильно освещенных местообитаний (гелиофитов), он обычно больше, чем у растений
затененных местообитаний (сциофитов), и составляет 5,3–5,5 против 3,6–4,6 соответственно
[5, 10, 11].
В данной работе представлены результаты, касающиеся особенности накопления фотосинтетических пигментов в листьях интродуцированных тропических и субтропических растений различных местообитаний, что имеет важное научное и практическое значение в оценке их
состояния при культивировании в условиях искусственного климата.
Объекты и методы исследования. Объектами наших исследований явились 13 видов растений тропической и субтропической флоры, произрастающих в оранжерейном комплексе ЦБС
НАН Беларуси:
Aucuba japonica Thunb. cv. variegata (Aucubaceae J. Agardh). Япония и южная часть
п-ова Корея. Влажные субтропические леса.
Brachychiton discolor (Lacebark) (Sterculiaceae Bartl.). Австралия (Новый Южный Уэльс,
Квинсленд). Сухие тропики или дождевые леса.
Camelia japonicaL. (Theaceae D. Don). Южная часть п-ова Корея, о-в Тайвань, Китай,
о-ва Чечжудо и Дагелет. Влажные субтропические леса.
Codiaeum variegatum (L.) Blumef. Platyphyllum cv. hollufiana (Euphorbiaceae Juss.). Вост.
Индия, Зондские и Молуккские о-ва. Влажные тропические леса, но чаще на сухих окраинах
влажных лесов.
Coffea arabica L. (Rubiaceae Juss.). Юг Аравии и Восточной Африки, Абиссинское нагорье.
Тропики сухие и влажные, в горах, в подлеске, в речных долинах.
Ficus benjamina L. (Moraceae Link.). Индия, Ю.-В. Азия, Малайский архипелаг, север Троп.
Австралии, Деканское плоскогорье, Юньнань, Хайнань, Ассам, Малакка, Филиппины,
Индонезия. Влажные тропические леса.
Ficus binnendijkii Miq. cv. alii (Moraceae Link.). Малезия (Ява, Борнео, Суматра и п-ов Ма­
лайзия), юг Таиланда. Влажные тропические леса, саванны, морские побережья.
Ficus triangularis Warb. (Moraceae Link.). Тропическая Африка (Сенегал, Гвинея, СьерраЛеоне, Берег Слоновой Кости, Гана, Нигерия, Конго). Влажные тропические леса.
Hibiscus rosa-sinensis L. (Malvaceae Juss.). Юго-Восточная Азия, Северная Америка. Влажные
субтропики и тропики.
На
18
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Nerium oleander L. (Apocynaceae Juss.). От Мавритании, Марокко и Португалии на восток через Средиземноморье, Аравийский п-ов, Южная Азия, Дальний Восток, Южная часть Китая.
Горы – Высокий Атлас. Сухие субтропики.
Ochrosia elliptica Labill. (Apocynaceae Juss.). Австралия, Новая Каледония и о-ва Фиджи.
Влажные субтропики.
Pittosporum tobira (Thunb.) Aiton cv. variegata (Pittosporaceae R. Br.). Китай, Япония. Влажные
субтропики.
Rhododendron indicum (L.) Sweet (Ericaceae Juss.). Южная Япония (о-ва Хонсю, Кюсю).
Влажные субтропики.
Все растения, произрастающие в оранжерее № 1, являются горшечными культурами, в оранжерее № 2 часть видов произрастает в горшках, а часть в грунте (Brachychiton discolor, Ficus
triangularis, Pittosporum tobira, Codiaeum variegatum, Hibiscus rosa-sinensis, Ficus binnendijkii,
Coffea arabica, Ochrosia elliptica, Aucuba japonica). Возраст растений от 3 до 10 лет.
Исследования пигментного фонда листьев тропических и субтропических растений проводились совместно с Лабораторией прикладной биофизики и биохимии Института биофизики
и клеточной инженерии НАН Беларуси. Количество хлорофиллов а и b, суммарное содержание
каротиноидов в ацетоновых экстрактах из листьев определяли спектрофотометрическим методом [12]. Исследования проводили в период активного отрастания побегов со второй половины
февраля по март.
Микроклимат оранжерей № 1 и 2 различен как в пределах самих оранжерей (субтропический
и тропический режимы в каждой), так и между ними. Температура в целом ниже в оранжерее
№ 1, но при этом выделяется температурный максимум в летние месяцы. В оранжерее № 2 изменения температуры носят относительно более выровненный характер в течение года (минимум
в осенний период). В режиме влажности нет значительных отличий между оранжереями, однако
в оранжерее № 2 (субтропики) присутствует более сухой период в зимние месяцы.
Значимые различия наблюдаются в условиях освещенности. В солнечные дни в летние месяцы в оранжерее № 1 она достигает 50–60 тыс. лк, а в пасмурные – 10–15 тыс. лк, в зимний период
соответственно – 1000–1500 лк и 500–800 лк. В условиях оранжереи № 2 освещенность в летний
период в солнечные дни летом составляет 60–70 тыс. лк, а в пасмурные – 20–30 тыс. лк, а в зимние месяцы соответственно – 5000–6000 лк и 2000–3000 лк. По климатическим показателям более близкой к естественным условиям обитания тропических и субтропических растений является оранжерея № 2.
Данные характеристики светового режима оранжерей ЦБС во многом зависят от таковых
города Минска, где большую часть года преобладает пасмурное небо, и с октября по март количество пасмурных дней превышает 60 %, достигая 80–86 % в ноябре–январе. В течение теплого
полугодия преобладают дни с переменной облачностью.
Долгота дня в тропической зоне на протяжении круглого года остается постоянной и примерно равной продолжительности ночи, т. е. 12 ч. В то же время в умеренной зоне она варьирует
и в зависимости от сезона года составляет: в летнее время – от 14 до 16,5 ч, в зимнее – от 8
до 10,5 ч, в осеннее – от 13,5 до 8,5 ч, в весеннее – от 11 до 16 ч[13].
Результаты и их обсуждение. Анализ полученных данных (таблица) выявил широкий диапазон в накоплении фотосинтетических пигментов в листьях интродуцированных тропических
и субтропических растений, произрастающих в оранжереях ЦБС НАН Беларуси. Это касается
как хлорофиллов – от 0,69 до 4,6 мг/г сырой массы, так и каротиноидов – от 0,27 до 1,92 мг/г сырой массы.
Среди исследованных нами видов повышенным содержанием хлорофилла характеризовались тропические виды, произрастающие в оранжерее № 2: Coffea arabica, Ficus benjamina, Ficus
bennendijkii, Hibiscus rosa-sinensis, Brachychiton discolor. Следует отметить, что суммарное содержание хлорофилла у большинства произрастающих видов в оранжерее № 2 увеличивается
в 2 раза и более по сравнению с аналогичными видами, культивируемыми в оранжерее № 1.
В накоплении каротиноидов данной закономерности не наблюдается. Значительно более низкое
19
№
п/п
Вид
Номер
оранжереи
1
Aucuba japonica
2
Хл а
Хл b
Хл (а+b)
Каротиноиды
Хл а / Хл b
ус
и
Содержание (мг/г сырой массы) и соотношение фотосинтетических пигментов в листьях тропических
и субтропических растений, произрастающих в оранжерейном комплексе ЦБС
(а+б)/каротиноиды
1,33 ± 0,03
0,4 ± 0,02
1,74 ± 0,02
0,56 ± 0,09
3,32 ± 0,21
2
1,82 ± 0,07
0,63 ± 0,03
2,45 ± 0,1
0,46 ± 0,02
2,89 ± 0,04
Brachychiton
discolor
1
1,57 ± 0,01
0,46 ± 0,07
2,03 ± 0,1
0,52 ± 0,03
3,5 ± 0,53
3,93 ± 0,35
2
3,14 ± 0,05
1,18 ± 0,02
4,31 ± 0,08
1,92 ± 0,2
2,67 ± 0,01
2,28 ± 0,28
3
Cammelia
japonica
1
0,97 ± 0,03
0,28 ± 0,01
1,25 ± 0,02
0,35 ± 0,03
3,43 ± 0,16
3,59 ± 0,22
2
1,97 ± 0,05
0,72 ± 0,02
2,69 ± 0,07
0,53 ± 0,01
2,73 ± 0,01
5,1 ± 0,04
4
Codiaeum
variegatum
1
0,75 ± 0,03
0,15 ± 0,018
0,9 ± 0,04
0,34 ± 0,01
5,04 ± 0,43
2,61 ± 0,07
2
1,4 ± 0,01
0,48 ± 0,01
1,88 ± 0,01
5
Coffea arabica
6
Ficus benjamina
7
Ficus
bennendijkii
1
0,8 ± 0,03
2
2,77 ± 0,08
8
Ficus
triangularis
1
1,19 ± 0,05
2
2,01 ± 0,08
Hibiscus
rosasinensis
1
1,02 ± 0,05
ел
ау
кБ
4,91 ± 0,15
1,74 ± 0,03
0,71 ± 0,01
2,45 ± 0,03
0,5 ± 0,13
2,46 ± 0,02
5,22 ± 1,31
2
3,27 ± 0,03
1,33 ± 0,01
4,6 ± 0,04
0,81 ± 0,01
2,45 ± 0,01
5,71 ± 0,06
1
1,55 ± 0,1
0,22 ± 0,02
1,77 ± 0,12
0,8 ± 0,06
7,01 ± 0,17
2,22 ± 0,01
2
2,22 ± 0,08
0,82 ± 0,03
3,04 ± 0,11
0,56 ± 0,02
2,71 ± 0,01
5,45 ± 0,03
0,2 ± 0,06
1,0 ± 0,08
0,32 ± 0,03
4,32 ± 1,09
3,21 ± 0,55
1,17 ± 0,03
3,94 ± 0,11
0,73 ± 0,01
2,36 ± 0,01
5,4 ± 0,04
0,18 ± 0,01
1,36 ± 0,06
0,55 ± 0,04
6,62 ± 0,01
2,5 ± 0,05
0,76 ± 0,04
2,77 ± 0,11
0,53 ± 0,03
2,66 ± 0,02
5,19 ± 0,04
0,38 ± 0,02
1,4 ± 0,07
0,27 ± 0,01
2,65 ± 0,01
5,11 ± 0,01
2,31 ± 0,03
0,56 ± 0,04
2
1,45 ± 0,06
Ochrosia
elliptica
1
0,97 ± 0,08
2
1,53 ± 0,07
12
Pittosporum
tobira
1
0,93 ± 0,19
13
Rhododendron
indicum 1
2
2
0,9 ± 0,02
3,21 ± 0,06
0,57 ± 0,03
2,58 ± 0,03
5,65 ± 0,29
0,13 ± 0,05
0,69 ± 0,09
0,24 ± 0,01
4,63 ± 1,31
2,96 ± 0,33
0,51 ± 0,03
1,96 ± 0,09
0,4 ± 0,02
2,88 ± 0,07
4,92 ± 0,01
0,28 ± 0,14
1,25 ± 0,22
0,42 ± 0,03
4,49 ± 1,91
3,02 ± 0,72
0,63 ± 0,02
2,16 ± 0,09
0,48 ± 0,02
2,42 ± 0,04
4,48 ± 0,04
0,27 ± 0,03
1,2 ± 0,01
0,43 ± 0,03
3,54 ± 0,41
2,79 ± 0,2
ак
ад
2
11
2,88 ± 0,02
1
1
10 Nerium oleander
5,36 ± 0,08
0,38 ± 0,01
ем
ия
н
9
3,17 ± 0,49
ар
1
1,29 ± 0,04
0,52 ± 0,02
1,81 ± 0,06
0,38 ± 0,01
2,47 ± 0,01
4,82 ± 0,06
0,92 ± 0,11
0,46 ± 0,03
1,38 ± 0,08
0,39 ± 0,04
2,01 ± 0,37
3,61 ± 0,57
1,9 ± 0,053
0,71 ± 0,02
2,61 ± 0,07
0,46 ± 0,03
2,66 ± 0,01
5,74 ± 0,25
ци
он
ал
ьн
ая
накопление хлорофиллов наблюдали в листьях субтропических видов в оранжерее № 1:
Pittosporum tobira, Rhododendron indicum, Cammelia japonica, Nerium oleander и Ochrosia elliptica.
Величина соотношения хлорофиллов а/b варьировала у исследуемых растений в пределах
2,01–7,01, а содержание каротиноидов – в пределах 0,27 мг/г – 1,92 мг/г сырой массы листа и было
выше у растений, содержащих больше хлорофилла. Величина соотношения Σa+b : Σcar составила в среднем 3,38 у растений в оранжерее № 1 и 5,0 – в оранжерее № 2.
Что касается отдельных видов, произрастающих в обеих оранжереях, то здесь интересно
отметить, что такие виды, как Brachychiton discolor, Ficus triangularis, Ficus benjamina, Ficus
bennendijkii, Rhododendron indicum, Cammelia japonica, Nerium oleander имеют значительные различия по содержанию фотосинтетических пигментов в зависимости от интенсивности света. Так,
у Brachychiton discolor, выращенном в оранжерее № 2, почти в 2 раза увеличивается содержание
хлорофилла а и в 2,5 раза хлорофилла b по сравнению с растением из оранжереи № 1, а содержание каротиноидов в 3,6 раза. Это свидетельствует о том, что Brachychiton discolor – представитель
тропической флоры и адаптируется к световому режиму оранжерей по-разному. В оранжерее № 1
это происходит путем синтеза меньшего количества, в первую очередь, хлорофилла b и каротиноидов, которые более эффективно аккумулируют рассеянный свет данной оранжереи.
В оранжерее № 2 в листьях Ficus triangularis, Ficus benjamina, Ficus bennendijkii, Cammelia
japonica, Nerium oleander преимущественно увеличивается синтез хлорофилла b, а величина со-
На
20
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
отношения Σa+b : Σcar возрастает до значений выше 5–6, в чем также проявляется один из способов адаптации видов к нехарактерным для них условиям произрастания.
В листьях Rhododendron indicum адаптивная реакция на условия культивирования (в первую очередь световые условия) в оранжерее № 2 сопровождается повышением в них концентрации хлорофиллов, что приводит к увеличению соотношения Σa+b : Σcar до 5. Данный вид проявляет себя как типичный гелиофит, что полностью соответствует его генотипу (в природе произрастает на скалистых поверхностях, в долинах рек в субтропическом климате). Диапазон
адаптации у данного вида низкий.
Величина соотношения Σa+b : Σcar колеблется в пределах от 2,22 у Ficus benjamina (в оранжерее № 1) до 5,74 у Rhododendron indicum (в оранжерее № 2). У большей части видов наблюдается увеличение данного показателя в условиях оранжерея № 2, а у ряда видов (Coffea arabica,
Hibiscus rosa-sinensis) он практически не изменяется в обеих оранжереях. У Brachychiton discolor
наблюдается некоторое уменьшение показателя в оранжерее № 2 (с 3,93 до 2,28).
В июле-августе 2012 г. нами были исследованы также листья тропических растений (Ficus
benjaminaи Hibiscus rosa-sinensis) и субтропического вида (Nerium oleander), отобранных в озеленительных посадках города Никосия (Средиземноморье, о. Кипр, сухие субтропики). Срав­
нительный анализ данных показал, что величина соотношения фотосинтетических пигментов
в листьях растений Nerium oleander, культивируемых в оранжерее № 2 оранжерейного комплекса ботанического сада, близка по значению к аналогичному показателю у растений из мест их
естественного произрастания (2,7 и 2,8 соответственно). Незначительны различия и в суммарном содержании хлорофиллов (мг/г сырой массы): 1,9 (Кипр) и 1,7 (оранжерея № 2).
Для представителя влажных тропических лесов Ficus benjamina, произрастающего в озеленительных посадках в условиях сухих субтропиков о. Кипр, характерны более высокие по сравнению с оранжерейными растениями суммарное содержание хлорофиллов (мг/г сырой массы листьев) – 3,04 в против 1,94, и величина отношения Σa+b : Σcar – 5,45 против 4,36 соответственно.
Hibiscus rosa-sinensis, представитель влажных тропиков и субтропиков, произрастающий
в условиях сухих субтропиков о. Кипр, проявляет себя как гелиофит, имея более низкие по сравнению с оранжерейными растениями показатели Σa+b (1,2 мг/г сырой массы) и соответственно
соотношение Σa+b : Σcar, равное 4,24.
Заключение. Как видно из полученных результатов, процесс адаптации пигментной системы листа к низкой интенсивности света осуществляется у испытанных нами растений по-разному,
что позволило нам распределить виды соответственно в пределах следующих четырех групп.
В первую группу нами включен тропикогенный вид Brachychiton discolor. В местах естественного произрастания (сухие тропики или дождевые леса) – это листопадное растение, типичный гелиофит. В условиях недостатка света в оранжерее № 1 в листьях данного вида обнаруживается сравнительно низкое содержание зеленых пигментов, но в соотношениях, характерных
для светолюбивых растений. В более благоприятных условиях освещенности (оранжерея № 2)
вид проявляет определенную адаптационную пластичность за счет резкого увеличения пула хлорофиллов и используя самый большой среди исследованных нами видов ресурс каротиноидов.
Ко второй группе отнесены субтропические растения различных экотопов, но по отношению к световому режиму обеих оранжерей проявляющие определенную пластичность пигментной системы листа и сохраняющие в одном случае суммарное содержание и соотношение
пигментов, характерные для светолюбивых растений (Ochrosia elliptica, Pittosporum tobira,
Nerium oleander). В другом случае адаптация пигментной системы у растений происходит
по пути увеличения доли хлорофилла b, не вовлекая в данный процесс пула каротиноидов листа
(Aucuba japonica, Cammelia japonica, Rhododendron indicum). Эти растения хорошо адаптируются
в оранжерейных условиях.
Третья группа объединяет тропикогенные виды с хорошо адаптированной и пластичной
пигментной системой листа. В соответствии с уровнем освещенности в одном случае у растений увеличивается доля хлорофилла а, а в другом – доля хлорофилла b, но величина соотношения фотосинтетических пигментов поддерживается на уровне 2,6–2,7, характерном для растений
21
Литература
ау
кБ
ел
ар
ус
и
сциофитов, а величина соотношения хлорофиллов и каротиноидов (Σa+b : Σcar) – на уровне 5–6,
характерном для гелиофитов. К данной группе видов относятся Codiaeum variegatum, Ficus
benjamina, Ficus triangularis . В четвертую группу включены два тропикогенных вида – Coffea arabica и Hibiscus rosasinensis, у которых величина соотношения Σa+b : Σcar при любом уровне освещенности постоянна и находится на уровне 5–6, что показывает сравнительно низкую пластичность фотосинтетического аппарата и повышенную требовательность этих растений к свету. Таким образом, скрининг пигментного фонда листьев 13 интродуцированных видов растений,
культивируемых в оранжерейном комплексе ЦБН НАН Беларуси, а также 3 видов, произрастающих в открытом грунте (Средиземноморье, о. Кипр, сухие субтропики), позволяют сделать вывод о том, что пластичность фотосинтетического аппарата у тропических и субтропических видов в условиях умеренного климата проявляется в поддержании баланса фото­синтетических
пигментов, позволяющем расширить спектр поглощения солнечного света листом за счет увеличения в светособирающем комплексе пластид доли пигментов, аккумулирующих свет низкой
интенсивности. Ключевыми характеристиками при этом являются величины соотношения хлорофиллов a/b, а также суммы хлорофиллов к каротиноидам (Σa+b : Σcar).
ак
ад
ем
ия
н
1. Borchert R. // IAWA Journal. 1999. Vol. 20, N 3. P. 239–247.
2. Reich P. B., Uhl C.,Walterset M. B. et al. // Ecological monographs. 2004. Vol. 74, N 1. P. 3–23.
3. Hatta H., Darnaedi D. // Phenology and growth habits of tropical trees: long-term observations in the Bogor and
Cibodas Botanical Gardens, Indonesia. Tokio, 2005.
4. Гетко Н. В. Центральный ботанический сад НАН Беларуси: сохранение, изучение и использование биоразнообразия мировой флоры / Под ред. В.В. Титка, В.Н. Решетникова. Мн., 2012. Гл. 4. С. 94–114.
5. Рабинович Е. // Фотосинтез. Т. 1. М., 1951. С. 404–431.
6. Мерзляк М. Н. // Соросовский образовательный журнал, www/pereplet.ru
7. Мокроносов А. Т., Гавриленко В. Ф. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты. М., 1992.
8. Cogdell R. J. // Сarotenoids in photosynthesis. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1978. B. 284. Р. 569–579.
9. Davies B. H.// Carotenoid metabolism as a preparation for function. Pure & Applied Chemistry. 1991. Vol. 63, N 1.
Р. 131–140.
10.Трифонов С. В. Определение содержания основных пигментов фотосинтетического аппарата в листьях высших растений. Красноярск, 2011, С. 9–10.
11.http://forest-culture.narod.ru/Issled_gr/monografiya/7.2.html.
12.Шлык А. А. // Биохимические методы в физиологии растений. М., 1971. С. 154–170.
13.http://avisdim.narod.ru/dictionary/dolgota-dnja.html.
T. A. LADYZHENKO, N. V. HETKO, L. F. KABASCHNIKOVA
ая
ECOPHYSIOLOGICAL SCREENING PIGMENT FUND OF LEAVES OF TROPICAL AND SUBTROPICAL
PLANTS IN GREENHOUSES
Summary
На
ци
он
ал
ьн
Screened leaves’ pigment fund of 13 introduced species of plants which are cultivated in Central Botanical Garden’s
Greenhouses and 3specieswere grown in the open field (the Mediterranean, Cyprus, dry subtropics).These results allow us to
conclude, that the plasticity of the photosynthetic apparatus of tropical and subtropical species in a temperate climate appears
in maintaining of a photosynthetic pigment balance in order to broaden the spectrum of the leaf sunlight absorption by increasing in plastids light-harvesting complexes at the experience of share pigments accumulating light of low intensity.
Thus,key characteristics are the values of chlorophyll’s relations a / b and chlorophylls’ amounts and carotenoids’ amounts
(Σa + b : Σcar).
ар
С. П. ТОРЧИК, В. В. ТИТОК
ел
УДК 502.7:581.522.4+581.16:631.524.82
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
ау
кБ
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ И СЕМЕННОГО РАЗМНОЖЕНИЯ НЕКОТОРЫХ РЕДКИХ
И ИСЧЕЗАЮЩИХ РАСТЕНИЙ ПРИРОДНОЙ ФЛОРЫ БЕЛАРУСИ В УСЛОВИЯХ
КУЛЬТУРЫ
Центральный ботанический сад НАН Беларуси, Минск, e-mail: S.Torchik@cbg.org.by
(Поступила в редакцию 13.12.2012)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Проблема сохранения биоразнообразия растительного мира признана одной из
ключевых. Возрастающее влияние антропогенных факторов на естественные фитоценозы ведет
к дестабилизации их структуры и уменьшению видового состава растений и, как следствие, некоторые виды становятся редкими или вообще исчезают. Об этом свидетельствуют результаты
регулярной инвентаризации растений в местах естественного произрастания, в том числе на
особо охраняемых природных территориях Беларуси. Например, по данным инвентаризации,
проводимой в последние годы в Национальном парке «Беловежская пуща», не установлено ни
одного местопроизрастания Cimicifuga europaea Schipcz., хотя ранее отмечалось 5. Для ряда видов подтверждена лишь часть из ранее известных, так, для Astrantia major L. – 1 из 4, Hordelymus
europaeus (L.) Harz – 4 из 9 [1]. Linum flavum L. из-за отсутствия данных о местопроизрастании
считается исчезнувшим с территории республики. Последнее местонахождение данного вида
в Беларуси было отмечено в 1893 г. в окрестностях г.п. Туров Житковичского района [2].
Поэтому наряду с изучением редких и исчезающих растений в естественных ценопопуляциях [1–3] актуальными становятся исследования их в условиях культуры, что позволяет разрабатывать практические вопросы размножения и сохранения наиболее уязвимых видов [4, 5].
Для этой цели, как правило, в ботанических садах создаются коллекции, проводится изучение
эколого-биологических особенностей роста и развития растений в контролируемых условиях.
Основная цель работы – изучение особенностей развития и семенного размножения шести
редких и исчезающих видов растений природной флоры Беларуси в условиях культуры.
Объекты и методы исследования. В качестве опытных были выбраны виды растений с различной степенью риска исчезновения, отраженной в конкретной категории (0, I и II – особо уязвимые) [2], ранее интродуцированные в ЦБС НАН Беларуси. Необходимость исследования выбранных растений была обусловлена также их хозяйственно полезными свойствами. Так, лен
желтый (Linum flavum L.) – декоративное растение с продолжительным периодом цветения, может служить прекрасным посадочным материалом в альпинариях, астранция большая (Astrantia
major L.) отличается оригинальными листьями, сохраняющими свою декоративность в течение
всего вегетационного периода, клопогон европейский (Cimicifuga europaea Schipcz.) – медоносное, декоративное и лекарственное растение, хорошо смотрящееся в групповых или одиночных
посадках среди газонов, в миксбордерах, на заднем плане цветников перед хвойными деревьями
и кустарниками, ячменеволоснец (хорделимус) европейский (Hordelymus europaeus (L.) Harz) –
прекрасный подножный корм для копытных животных, бодяк разнолистный (Cirsium
heterophyllum (L.) Hill) и бубенчик лилиелистный (Adenophora lilifolia (L.) A. DC.) обладают целебными, пищевыми и декоративными свойствами.
Изучение сезонного ритма развития растений проводилось по И. Д. Юркевичу [6] и с учетом
методического подхода польских ученых [7].
23
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Лабораторную всхожесть устанавливали путем проращивания семян в чашках Петри при
температуре 10 и 24 °С в количестве 50 шт. в четырехкратной повторности [8, 9]. Грунтовую
всхожесть устанавливали путем посева семян в грунт в разные сроки [10]: летом (свежесобранными семенами), под зиму в октябре (с началом устойчивых низких температур) и весной (в конце апреля). Весенний посев производили сухими семенами и прошедшими двухмесячную стратификацию при +5 °C [11,12].
Экспериментальные данные обработаны с использованием стандартных программ EXCEL
и Statistica 6.0.
Результаты и их обсуждение. Изменение экологических условий сказывается как на сезонном
ритме развития, так и на внешнем облике растения. Анализ условий произрастания в природных
ценозах [2] исследуемых видов растений показал, что распространению каждого из них соответствует определенная экологическая среда: Astrantia major L., Cimicifuga europaea Schipcz.,
Hordelymus europaeus (L.) Harz, Cirsium heterophyllum (L.) Hill и Adenophora lilifolia (L.) A. DC. являются представителями различных типов лесов, Linum flavum L. – приверженец луга. Как показали наблюдения, в условиях культуры отдельные из видов оказались менее требовательными к плодородию и влажности почвы, другие наоборот. Например, Hordelymus europaeus (L.) Harz и Linum
flavum L. прекрасно чувствуют себя на среднеплодородных умеренно сухих почвах. Для поддержания санитарного состояния, как и преобладающее большинство злаковых, Hordelymus europaeus
(L.) Harz требует периодического (через 3–4 года) омоложения. Astrantia major L. и Adenophora
lilifolia (L.) A. DC. предпочитают богатые минеральными веществами, умеренно влажные легкие
почвы, Cirsium heterophyllum (L.) Hill и Cimicifuga europaea Schipcz. – богатые гумусом, сырые или
хорошо увлажненные участки. Для успешного роста Cimicifuga europaea Schipcz. в условиях культуры необходимо поддерживать высокую влажность почвы, для чего под растениями почву желательно мульчировать, а в сухую погоду обильно поливать. При обеспечении таких условий произрастания этот вид может расти на одном месте без пересадки до 10–12 лет.
Установлено, что из всех исследуемых видов растений только Cirsium heterophyllum (L.) Hill
как в условиях культуры, так и в местах естественного произрастания предпочитает полутень,
а остальные лучше растут и развиваются на хорошо освещенных участках.
Наблюдения за сезонным ритмом развития исследуемых растений в течение 2009–2012 гг.
подтвердили, что процессы роста и развития существенно зависят от погодных условий и соответствия условий произрастания в культуре биологическим требованиям вида. Например, дополнительный полив растений в засушливые периоды позволяет увеличить продолжительность
цветения Linum flavum L., Astrantia major L., Cimicifuga europaea Schipcz. В условиях культуры
все исследованные виды растений ежегодно проходят полный цикл сезонного развития; их высота существенно не отличается от аналогичного показателя в природе.
Установлено, что растения Linum flavum L. в условиях культуры достигают высоты 45–55 см.
Весеннее отрастание, в зависимости от погодных условий, начинается в третьей декаде апреля –
первой декаде мая. Начало бутонизации фиксируется в третьей декаде мая. Цветение начинается, как правило, в третьей декаде июня (через 7–10 дней отмечается массовое цветение) и, постепенно затухая, заканчивается полностью только в первой декаде октября. Массовое созревание
семян наблюдается в августе–сентябре, конец вегетации – с наступлением зимних морозов.
Linum flavum L. ежегодно образует самосев. Сеянцы вступают в репродуктивную фазу развития
на третьем году жизни. Вредителями и болезнями не повреждается.
Astrantia major L. в условиях культуры может незначительно превышать природные показатели [2] и достигать высоты 90–110 см. Весеннее отрастание начинается во второй декаде апреля. Начало бутонизации, как правило, в третьей декаде мая. Массовое цветение длится более
месяца, с третьей декады июня по первую декаду августа, полностью затухает только к концу
сентября. Плоды созревают в августе–сентябре. Начиная с третьего года жизни, цветет и плодоносит ежегодно. Заканчивается вегетация в октябре, но при теплой затяжной осени наблюдается
вторичное отрастание листьев, которые в течение зимы вымерзают. В условиях питомника образует обильный устойчивый самосев. К болезням и вредителям вид устойчив.
На
24
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Cimicifuga europaea Schipcz. достигает высоты 1,8–2,0 м. Весеннее отрастание начинается не
ранее третьей декады апреля – первой декады мая. Цветение продолжается около трех недель,
начиная с первой декады августа. Созревают семена в конце сентября. Вегетация заканчивается
в октябре. Самосев в условиях культуры отсутствует. Пересадку переносит плохо. Высоко­
декоративный вид, но при отсутствии полива в засушливые годы испытывает недостаток влаги
и это отражается на его внешнем облике.
Hordelymus europaeus (L.) Harz в условиях коллекционного питомника достигает высоты 1,0–
1,5 м. Весеннее отрастание начинается во второй декаде апреля. Цветет в июне, продолжительность цветения около месяца. Полное созревание семян в августе. Вегетация заканчивается с наступлением зимних морозов. В условиях культуры дает незначительный самосев. В репродуктивную фазу развития растения вступают на втором году жизни. К болезням и вредителям
устойчив.
Растения Cirsium heterophyllum (L.) Hill достигают высоты 120–140 см. Начало вегетации отмечается со второй декады апреля. Цветение растений начинается во второй декаде июня и продолжается около трех недель. Семена созревают к концу июля. В отдельные годы дает незначительный
самосев. Вид не повреждается вредителями и болезнями. В условиях культуры за счет высокой корнеотпрысковой способности наблюдается интенсивное разрастание кустов, что может быть связано
не только с биологическими особенностями вида, но и с благоприятными почвенными условиями
произрастания и регулярным поливом.
Adenophora lilifolia (L.) A. DC. достигает высоты
110–120 см. Весеннее отрастание наблюдается со
второй декады апреля. В условиях культуры цветение длится около месяца – в июле-августе. Семена
созревают в третьей декаде августа–первой декаде
сентября. Вегетация заканчивается в третьей декаде сентября. В отдельные годы дает неустойчивый
самосев. В условиях питомника в репродуктивную
фазу развития сеянцы вступают на третьем году
жизни. Начиная с этого года, вид ежегодно цветет
и плодоносит. Устойчив к болезням и вредителям.
При семенном способе размножения важное
значение имеют продуктивность семеношения и посевные качества семян. Сравнительный анализ результатов проращивания семян опытных растений
при различных температурных режимах (рисунок)
позволил выявить существенные различия их всхожести. Так, наиболее высокая лабораторная всхожесть семян Hordelymus europaeus (L.) Harz и Cirsi­
um heterophyllum (L.) Hill, она колебалась от 8,7
до 16,0 % и 18,0–21,3 % соответственно. При этом
отмечалось некоторое положительное влияние на
всхожесть семян этих видов более высокой температуры (24 °С). В то же время в регулируемых условиях не прорастали семена Astrantia major L. и Ci­
micifuga europaea Schipcz., а у Linum flavum L. и Ade­
nophora lilifolia (L.) A. DC. всхожесть не превышала 1
Лабораторная всхожесть семян некоторых редких
и 4 % соответственно.
Учитывая невысокую лабораторную всхожесть и исчезающих растений природной флоры Бела­
руси при различных температурах проращивания:
семян опытных растений, нами была заложена се– Adenophora lilifolia (L.) A.DC.,
–
рия опытов по изучению влияния сроков посева Cirsium heterophyllum (L.) Hill,
– Hordely­
– Linum flavum L.
и стратификации на грунтовую всхожесть семян. mus europaeus (L.) Harz,
25
ел
ар
ус
и
Результаты исследований (таблица) показали, что успешность семенного размножения в значительной степени зависит от срока посева семян и их предпосевной подготовки. Так, у Linum
flavum L. высокая всхожесть наблюдалась при летнем (свежесобранными семенами) и подзимнем
сроках посева. Для Astrantia major L. лучшим сроком оказался также подзимний. Семена Cirsium
heterophyllum L. Hill необходимо высевать под зиму или весной после предварительной стратификации. В то же время грунтовая всхожесть оказалась почти в 2 раза ниже, чем лабораторная.
Лучшим сроком посева семян Adenophora lilifolia (L.) A. DC и Hordelymus europaeus (L.) Harz.
оказался весенний, после 2-месячной стратификации. Семена Cimicifuga europaea Schipcz. не
проросли ни в одном из вариантов опыта. Очевидно, причина в специфических особенностях
прорастания семян, требующих проведения дальнейших исследований.
ау
кБ
Влияние срока посева и стратификации на всхожесть семян некоторых редких и исчезающих растений
природной флоры Беларуси
Сроки посева семян
весенний
Всхожесть,
%
Linum flavum L.
280
95,7 ± 1,2
Astrantia major L.
270
20,3 ± 0,88
Cimicifuga europaea
Schipcz.
–
0
Hordelymus europaeus
(L.) Harz
21
10,0 ± 1,15
Cirsium heterophyllum
(L.) Hill
–
0
278
3,7 ± 0,33
Adenophora lilifolia
(L.) A. DC.
после 2-месячной стратификации
сухими
Период
прорастания, дни
Средняя
всхожесть, %
Период
прорастания, дни
Средняя
всхожесть, %
89,7 ± 3,18
18
4,0 ± 0,58
5
56,7 ± 1,2
195
52,7 ± 2,19
25
2,3 ± 0,33
17
40,0 ± 1,53
–
0
–
0
–
0
195
8,0 ± 0,58
16
40,0 ± 2,31
9
70,0 ± 2,08
195
12,3 ± 0,88
–
0
16
10,3 ± 0,88
195
12,0 ± 2,65
–
0
7
70,0 ± 2,08
Период
прорастания, дни
Всхожесть,
%
195
ак
ад
Период
прорастания, дни
осенний (сухими)
ем
ия
н
Название вида
летний (свежесобранными)
ьн
ая
Заключение. Изучение роста и развития растений в культуре позволило установить, что все
исследованные виды растений в условиях культуры ежегодно проходят полный цикл сезонного
развития. Высота растений, присущая им в природе, существенно не отличается.
На основании оценки интродукционных возможностей все виды следует отнести к высокоустойчивым в условиях культуры. Исследованные растения, кроме Cimicifuga europaea Schipcz.,
могут размножаться семенами, а способность давать самосев, может служить важной предпосылкой их успешной реинтродукции в места естественного произрастания.
Литература
ци
он
ал
1. Парфенов В. И., Семеренко Л. В., Дубовик Д. В. и др. // Ботаника (исследования). 2011. Вып. 40. С. 97–126.
2. Хоружик Л. И., Сущеня Л. М., Парфенов В. И. и др. Красная книга Республики Беларусь: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды дикорастущих растений. Мн., 2005.
3. Парфенов В. И., Лякавичюс А. А., Козловская Н. В. и др. Редкие и исчезающие виды растений Белоруссии
и Литвы. Мн., 1987.
4. Баранова О. Г., Китова Е. А., Кузнецова Е. Н., Лукиных Е. Ю. // Вестн. Удмуртского ун-та. 2010. Вып. 3. С. 19–24.
5. Баранова О. Г., Яговкина О. В. // Изв. Самарского НЦ РАН. 2008. Т.10, № 2. С. 380–387.
6. Юркевич И. Д., Голод Д. С., Ярошевич Э. П. // Фенологические исследования древесных и травянистых растений (методическое пособие). Мн., 1980. С. 11–14.
7. Sparks Tim H., Gorska-Zajaczkowska Maria, Wojtowicz Wanda, Tryjanowski Piotr. // Int J. Biometeorol. 2011. № 55.
P. 447–453.
8. Семена и посадочный материал сельскохозяйственных культур. Государственные стандарты. М., 1959.
С. 32–38.
На
26
S. P. TORCHYK, V. V. TITOK
ар
ус
и
9. Николаева М. Г., Разумова М. В., Гладкова В. Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л., 1985.
С. 6–9.
10.Майсурадзе Н. И., Киселев В. П., Черкасов О. А. и др. // Лекарственное растениеводство. Методика исследований при интродукции лекарственных растений. М., 1984. С. 10–11.
11.Дедюхина О. Н. // Вестн. Удмуртского ун-та. 2008. Вып.2. С. 125–130.
12.Абрарова А. Р. Биологические и лесоводственные особенности Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco (Pinaceae
Lindl.) при интродукции в Башкирском Предуралье: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2011.
ау
кБ
Summary
ел
PECULIARITIES OF DEVELOPMENT AND REPRODUCTION OF SOME RARE AND ENDANGERED
NATURAL FLORA PLANTS OF BELARUS IN CULTIVATED CONDITIONS
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Specialists have determined peculiarities of development and reproduction of six species of rare and endangered natural
flora plants of Belarus in cultivated conditions. It has been noted that all the examined species, when exposed to routine agro
technical measures, every year pass through a complete growth cycle of seasonal development, bear seeds, and some of them
self-seed.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 57.085:634.73:547-314
ел
О. А. КУДРЯШОВА, А. А. ВОЛОТОВИЧ, Т. В. ГЕРАСИМОВИЧ, Т. А. АРХИПЕНКО,
М. П. ВОДЧИЦ, Е. В. САХВОН
ау
кБ
ЭФФЕКТЫ ЭКЗОГЕННЫХ АУКСИНОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕГЕНЕРАНТОВ VACCINIUM CORYMBOSUM IN VITRO
Полесский государственный университет, Пинск, e-mail: volant777@tut.by
(Поступила в редакцию 10.09.2012)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Голубика высокая (Vaccinium corymbosum L.) – один из экономически значимых
и перспективных видов для культивирования в условиях Беларуси в промышленных масштабах [1]. Данный вид характеризуется выраженной пластичностью, высокой урожайностью ягод,
быстрой окупаемостью затрат на создание и поддержание плантаций, пищевой ценностью и богатым химическим составом плодов [2]. Для обеспечения внутреннего рынка Беларуси, а также
выхода посадочного материала сортовой голубики на экспорт требуется постоянное совершенствование технологии для ускорения производства качественного посадочного материала с минимизацией затрат при максимальном выходе продукта. Наиболее быстрый способ размножения
голубики – микроразмножение in vitro. Вопрос об укоренении голубики высокой требует доработки с учетом особенностей каждого конкретного сорта.
Существуют два основных способа укоренения черенков (эксплантов) голубики высокой:
укоренение в субстрате (как правило, в смеси торфа и перлита) с предобработкой ауксинами
либо без нее [3–7] и укоренение in vitro на питательных средах, содержащих ауксины. Одними
авторами отмечен достаточно высокий процент укоренения в торфяном субстрате [7, 8], другими
же выявлено варьирование процента укоренения в зависимости от времени года [9], от присутствия либо отсутствия ауксиновой предобработки, а также концентрации ауксина [10].
Актуальным остается вопрос об укоренении голубики высокой in vitro с использованием гормонов ауксинового ряда. При изучении укоренения брусники обыкновенной и шести сортов голубики высокой на средах, содержащих 0,25; 0,5 и 1,0 мг/л нафтилуксусной (НУК), индолилуксусной (ИУК), либо индолилмасляной (ИМК) кислот, было выявлено, что для брусники и голубики
самый высокий процент укоренения (в зависимости от сорта варьирующий в пределах 56–94 %)
был на среде, содержащей 1 мг/л ИМК [8]. Этими же авторами отмечено, что при культивировании брусники и голубики на средах WPM и Андерсона (AN) с 1 мг/л ИУК и 5 мг/л 6-(γ,γ-диметил­
аллиламино)пурина (2iP), либо 4 мг/л ИУК и 15 мг/л 2iP через 3–4 пассажа наблюдалось образование корней у побегов, т. е. изначальное присутствие цитокинина, кроме ауксина, не являлось
препятствием для ризогенеза. Другими авторами [11] для голубики высокой сорта Brigitta blue
был отмечен самый высокий процент укоренения на среде 1/2 WPM, содержащей НУК либо ИУК
в концентрациях 5 · 10 –6 –5 · 10 –7 мг/л. Сравнительная оценка двух типов ауксинов показала зависимость от их концентрации. Например, 1 · 10 –6 мг/л ИУК давала лучшую регенерацию, чем НУК
в той же концентрации, и, напротив, 5 · 10 –7 мг/л НУК была более эффективной, чем 1 · 10 –6 мг/л
ИУК. Низкие концентрации ауксинов (2 · 10 –7–5 · 10 –7мг/л) были достаточны для начала ризогенеза и формировали хорошую корневую систему.
Некоторыми авторами отмечено удовлетворительное укоренение голубики высокой in vitro
на среде AN с добавлением 0,8 мг/л ИМК и 0,8 мг/л активированного угля [12]. Укоренение in
vitro может быть индуцировано также на среде для пролиферации побегов, содержащей 1–2 мкМ
На
28
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
зеатина [13], или даже без регуляторов роста [4]. В исследованиях по укоренению низкорослой
голубики (Vaccinium angustifolium L.) было показано, что в результате переноса побегов со среды
для побегообразования на среду для укоренения наблюдается варьирование реакции от старения регенерантов до образования у них здоровой корневой системы. При этом установлена зависимость процента укоренения от соотношения и содержания 2iP и ИУК в предшествующей
среде. Тем не менее самый высокий процент укоренения не превышал 67 % [14]. Некоторыми
авторами выявлено, что самой оптимальной концентрацией для корнеобразования in vitro является 10 мкМ ИМК [15]. При укоренении южного сорта голубики высокой сорта Озаркблю и сорта брусники Красный жемчуг установлено, что ИМК лучше, чем НУК [16]. Для тестируемых
сортов голубики высокой (Беркли, Блюкроп и Голдтраубе) укоренение in vitro индуцировалось
при использовании модифицированной среды AN, содержащей 0,8 мг/л ИМК и 4 г/л активированного угля. Способность к укоренению сильно варьировала от сорта. Самый высокий процент
укоренения был получен у Голдтраубе (82,8 %), самый низкий (10 %) – у сорта Беркли [17].
Цель работы – сравнительный анализ изменчивости количественных признаков у регенерантов двух сортов голубики высокой in vitro на питательных, агаризованных средах для укоренения, с органическими соединениями, на макро-, микросолевой основе ½ WPM, различающихся
по составу ауксинов.
Объекты и методы исследования. Исследования проводили на базе биотехнологической
лаборатории НИЛ клеточных технологий в растениеводстве УО «Полесский государственный
университет» в сентябре–декабре 2011 г.
В качестве объекта исследования использовали размножаемые in vitro регенеранты (экспланты) сортов Northland и Patriot голубики высокой V. corymbosum L. Общее количество анализируемых регенерантов каждого сорта для каждого варианта опыта составило не менее 150 шт. (пять
стеклянных емкостей, по 30 регенерантов в каждой).
Регенеранты получали в результате культивирования эксплантов (состоящих из трех метамеров) в колбах конических (объемом по 100 мл) с 25 мл стерильной агаризованной питательной
среды на микро-, макро- солевой основе с органическими соединениями (кроме фитогормонов)
по 1/2 WPM [8, 18], содержащей фитогормоны, в соответствии с приведенными ниже вариантами
опыта:
1. Контроль – без фитогормонов;
2. 0,2 мг/л ИУК, совместно с 0,2 мг/л ИМК;
3. 0,5 мг/л ИУК, совместно с 0,5 мг/л ИМК;
4. 1,0 мг/л ИУК, совместно с 1,0 мг/л ИМК
5. 0,2 мг/л ИМК;
6. 0,5 мг/л ИМК;
7. 1,0 мг/л ИМК;
8. 0,2 мг/л ИУК;
9. 0,5 мг/л ИУК;
10.1,0 мг/л ИУК.
Учет анализируемых показателей – высота регенерантов, длина третьего междоузлия, количество побегов, количество листьев, длина корней, сырой вес регенеранта, укореняемость регенерантов и жизнеспособность эксплантов – проводили через 8 недель культивирования на стеллажах световой установки культурального помещения биотехнологической лаборатории при
температуре +25 °С, фотопериоде день / ночь – 16 ч / 8 ч, освещенности 4000 лк (2 люминесцентные лампы OSRAM L36W/76 Natura), относительной влажности воздуха 70 %.
Общий математический анализ данных проводили по стандартным методам вариационной
статистики [19] с использованием программы статистического анализа данных STATISTICA 6.0 [20].
Двухфакторный дисперсионный анализ данных и расчет доли влияния факторов на изменчивость исследуемых признаков проводили в программе статистического анализа AB-Stat 1.0, разработанной в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси [21].
29
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Результаты и их обсуждение. В табл. 1 приведены результаты изменчивости анализируемых количественных показателей у регенерантов сорта Northland in vitro. Выделены значения,
достоверно (при P < 0,05 и P < 0,01) отличающиеся от анализируемых показателей в контроле.
Общий анализ изменчивости показателей указывает на то, что, за исключением укореняемости
регенерантов, количества побегов и жизнеспособности эксплантов, по всем остальным анализируемым показателям, как правило, наблюдалось достоверное превышение значений по отдельным вариантам опыта над контрольными значениями.
Анализ высоты регенерантов сорта Northland указывает на то, что в большей степени изменчивость показателя проявляется в присутствии ИУК (варианты 3, 4, 8–10). При этом следует отметить четкую закономерность достоверного увеличения в 1,4–1,7 раза высоты регенерантов
с ростом концентрации ИУК в составе питательной среды (варианты 8–10). В случае с ИМК достоверное превышение в 1,3 раза по сравнению с контролем наблюдалось только при концентрации 0,5 мг/л (вариант 6). При увеличении концентрации ИМК до 1,0 мг/л показатели признака
снижаются (варианты 4 и 7), что дает основание сделать заключение о противоположности действия ауксинов в одних и тех же концентрациях (табл. 1).
Анализ длины третьего междоузлия у регенерантов устанавливает сходную зависимость величины показателя от концентрации ауксина, причем закономерность сохраняется: с увеличением концентрации ауксинов значения показателя по сравнению с контролем достоверно увеличиваются в 1,2–1,4 раза в случае с ИУК (варианты 8–10) и уменьшаются в случае с ИМК (варианты 5–7). При сочетании ауксинов в равных концентрациях в составе питательной среды
наблюдается тенденция увеличения значений показателя (табл. 1).
По количеству побегов у регенерантов сорта Northland отмечены достоверные (при P < 0,05)
отличия от контроля только в присутствии 0,2 мг/л ИУК. При этом можно отметить тенденцию
снижения значений показателя с ростом концентрации ИУК в составе среды (варианты 3–4
и 8–10, табл. 1).
По количеству листьев достоверное превышение в 1,1–1,3 раза над контролем наблюдалось,
как правило, в присутствии ИУК (варианты 3–4 и 8–10, табл. 1). С увеличением концентрации
ИМК от 0,2–0,5 мг/л значения показателя растут, при дальнейшем увеличении концентрации
ИМК от 0,5–1,0 мг/л падают ниже значений в контроле (варианты 5–7). Та же тенденция сохраняется при сочетании ауксинов в равных концентрациях (варианты 2–4, табл. 1).
В присутствии ауксинов (за исключением вариантов 7 и 9) у сорта Northland наблюдается достоверное увеличение в 1,2–1,6 раза значений сырого веса регенерантов по сравнению с контролем (табл. 1). По аналогии с количеством листьев имеет место тенденция роста показателей сырого веса регенеранта с увеличением концентрации ИМК от 0,2–0,5 мг/л и падения значений
(ниже значений в контроле) при дальнейшем увеличении концентраций ИМК от 0,5–1,0 мг/л (варианты 5–7, табл. 1).
Анализ укореняемости регенерантов сорта Northland указывает на существенное по отношению к контролю снижение в 1,2–1,6 раза показателей признака в присутствии ИМК (варианты 5–7) в обратно пропорциональной зависимости от увеличения концентрации ИМК от 0,2–
1,0 мг/л в составе питательной среды (табл. 1). Следует отметить некоторое превышение над контролем показателей признака в присутствии двух ауксинов, взятых в равной концентрации
0,5 мг/л. Если сопоставлять данные по укореняемости регенерантов с данными по жизнеспособности эксплантов (проводить сравнительный анализ по произведению соответствующих значений указанных показателей), то следует отметить, что совместное применение ИУК и ИМК
в равной концентрации (по 0,5 мг/л каждого из ауксинов) приводит к увеличению количества
жизнеспособных, укорененных регенерантов (91,1 %) по сравнению с контролем (89,6 %).
Анализ длины корней у регенерантов сорта Northland указывает на то, что в присутствии
ауксинов значения показателя по вариантам опыта увеличиваются в 1,6–1,9 раза (в подавляющем большинстве случаев достоверно) по сравнению со значениями показателя в контроле
(табл. 1). Следует отметить прямо пропорциональный рост значений показателя с увеличением
концентрации ИУК от 0,2–1,0 мг/л в составе питательной среды, а также эффект аддитивности
ауксинов, взятых в концентрациях по 0,2 мг/л (табл. 1).
На
30
На
1,06 ± 0,03
ая
1,01 ± 0,01
0,59 ± 0,03**
2,82 ± 0,14**
0,34
0,45
WPM + ИУК1,0
НСР0,05
НСР0,01
0,07
1,05 ± 0,04
0,10
0,08
1,04 ± 0,02
КЛ, шт.
0,0050
0,0038
0,0247 ± 0,0008*
0,0226 ± 0,0006
0,0292 ± 0,0006**
0,0187 ± 0,0015
0,0279 ± 0,0017**
0,0248 ± 0,0022*
0,0310 ± 0,0009**
ДК, см
1,42 ± 0,13**
16,12
12,21
92,03 ± 2,77
92,40 ± 3,90
0,43
0,33
1,48 ± 0,18**
1,28 ± 0,09**
1,26 ± 0,04**
56,10 ± 8 ,59**
90,30 ± 5,78
1,41 ± 0,19**
1,45 ± 0,25**
1,42 ± 0,06**
1,10 ± 0,04
1,57 ± 0,12**
0,81 ± 0,02
56,20 ± 3,35**
78,83 ± 2 ,91*
90,07 ± 1,37
96,40 ± 1,99
84,23 ± 6,27
0,0294 ± 0,0022**
0,0331 ± 0,0032**
УР, %
92,93 ± 0,09
СВР, г
0,0205 ± 0,0002
ем
ия
н
0,65
0,49
5,44 ± 0,08**
4,97 ± 0,29*
5,17 ± 0,18**
4,03 ± 0,23
4,80 ± 0,14
4,60 ± 0,27
4,91 ± 0,72*
5,26 ± 0,19**
4,27 ± 0,19
4,37 ± 0,05
ЖЭ, %
13,80
10,45
87,77 ± 5,53
88,90 ± 1,10
57,77 ± 12,38**
82,23 ± 7,79**
91,10 ± 2,20
83,37 ± 3,33*
90,00 ± 1,91
94,47 ± 3,99
86,67 ± 3,33
96,43 ± 1,94
* Достоверно отличается от контроля при Р < 0,05.
** Достоверно отличается от контроля при Р < 0,01.
ау
кБ
ел
ар
и
ус
П р и м е ч а н и е. Данные представлены как среднее арифметическое ± стандартная ошибка средней. Показатели: ВР – высота регенеранта, Д3М – длина третьего
междоузлия, КП – количество побегов, КЛ – количество листьев, СВР – сырой вес регенеранта, УР – процент укорененных регенерантов (укореняемость регенерантов),
ДК – длина корней, ЖЭ – жизнеспособность эксплантов. Варианты опыта (индекс обозначает концентрацию в мг/л): WPM – микро-, макросолевая основа питательной
среды для древесных растений; ИМК – индолилмасляная кислота, ИУК – 3-индолилуксусная кислота. НСР0,05 – наименьшая существенная разница при Р < 0,05; НСР0,01 –
наименьшая существенная разница при Р < 0,01. Жирным шрифтом выделены значения, достоверно отличающиеся от значений в контроле. То же для табл. 2, 3.
0,09
1,03 ± 0,02
1,10 ± 0,06*
ак
ад
0,53 ± 0,04**
2,39 ± 0,14**
WPM + ИУК0,5
0,41 ± 0,02
0,51 ± 0,02*
1,56 ± 0,04
2,38 ± 0,12**
WPM + ИУК0,2
0,51 ± 0,01*
1,06 ± 0,01
0,52 ± 0,04**
1,06 ± 0,04
1,03 ± 0,03
WPM + ИМК1,0
WPM + ИМК0,5
КП, шт.
1,01 ± 0,01
0,48 ± 0,01
ьн
1,97 ± 0,15
2,22 ± 0,04**
WPM + ИМК0,2
2,19 ± 0,37**
0,47 ± 0,05
WPM + ИУК1,0 + ИМК1,0
0,45 ± 0,02
2,28 ± 0,22**
WPM + ИУК0,5 + ИМК0,5
1,74 ± 0,07
Д3М, см
0,42 ± 0,01
WPM + ИУК0,2 + ИМК0,2
ВР, см
Изменчивость количественных показателей у регенерантов сорта Northland голубики высокой Vaccinium corymbosum
1,69 ± 0,01
ал
1.
WPM (контроль)
Вариант опыта
Та б л и ц а
ци
он
31
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
В табл. 2 приведены результаты изменчивости анализируемых количественных показателей
у регенерантов сорта Patriot in vitro. Достоверное (при P < 0,05) по сравнению с контролем превышение в 1,2 раза регенерантов по высоте наблюдалось в присутствии 0,5 мг/л ИУК (вариант 9),
а также при сочетании ауксинов в концентрации 0,2 мг/л (вариант 2). Следует также отметить
тенденцию уменьшения значений показателя с увеличением концентрации ИМК (варианты 5–7,
табл. 2).
Анализ изменчивости длины третьего междоузлия установил достоверное снижение в 1,2 раза
по сравнению с контролем величины показателя в вариантах с ауксинами в равных концентрациях 0,5 и 1,0 мг/л (табл. 2). В отличие от сорта Northland у регенерантов сорта Patriot отсутствовала
изменчивость по данному показателю на средах с разным содержанием ИМК.
В присутствии ауксинов у регенерантов сорта Patriot по сравнению с контролем достоверно
(при P < 0,01) снижалось количество побегов в 1,1–1,3 раза во всех вариантах опыта (табл. 2).
Аналогичным образом анализ изменчивости количества листьев у регенерантов сорта Patriot
указывает на тенденцию снижения значений показателя с увеличением концентрации ауксинов
как в вариантах с их отдельным применением, так и при их сочетании. При этом все установленные достоверные отличия по отношению к контролю связаны со снижением значений данного
показателя в 1,1–1,2 раза (табл. 2).
Изменчивость сырого веса регенерантов сорта Patriot также протекала в направлении уменьшения значений показателя в присутствии ауксинов. При этом значения достоверно снижались в
1,2–1,4 раза по сравнению с контролем (табл. 2).
В отличие от сорта Northland у сорта Patriot наблюдается совершенно иная картина по укореняемости регенерантов как на контрольной среде без ауксинов, так и на средах с ауксинами.
Таким образом, на среде без ауксинов у сорта Northland укореняется в 1,6 раза больше регенерантов, чем у сорта Patriot (табл. 1, 2). Поскольку укореняемость регенерантов у сорта Northland
близка к полной, а у сорта Patriot составляет немногим более половины, изменчивость данного
признака в большей степени проявляется у сорта Patriot. Во всех случаях, за исключением вариантов 6 и 7 (с ИМК в концентрациях 0,5 мг/л и 1,0 мг/л соответственно), наблюдалось увеличение (в большинстве случаев достоверное) укореняемости регенерантов в 1,3–1,6 раза по сравнению с контролем. При этом имеет место как обратно пропорциональная зависимость величины
признака от концентрации ауксинов, так и очевидная аддитивность действия ауксинов при их
сочетании в составе питательной среды (табл. 2).
Анализ изменчивости жизнеспособности эксплантов показывает, что в присутствии ауксинов в составе питательной среды значения показателя, за единственным исключением (вариант 7
с 1,0 мг/л ИМК), возрастают по сравнению с контролем (табл. 2). Установлена прямо пропорциональная зависимость величины показателя от концентрации ИУК при его отдельном применении (варианты 8–10, табл. 2), а также обратно пропорциональная зависимость величины показателя от сочетания ауксинов в растущих концентрациях (варианты 2–4, табл. 2). С увеличением
концентрации ИМК от 0,2–0,5 мг/л значение показателя растет, а при дальнейшем повышении
концентрации ИМК от 0,5–1,0 мг/л значения показателя существенно снижаются, достоверно отличаясь от контроля в 1,8 раза (варианты 5–7, табл. 2).
С помощью анализа изменчивости длины корней у регенерантов сорта Patriot определена
тенденция роста значений показателя с увеличением концентрации ИУК, а также обратно пропорциональная зависимость значений показателя от концентрации ИМК (табл. 2). При этом
в присутствии 0,5 и 1,0 мг/л ИМК в составе среды значения длины корней были достоверно ниже
таковых в контроле в 1,6 и в 1,8 раза соответственно.
Сравнительный анализ данных, приведенных в табл. 1 и 2, указывает на существование четких генотипических различий между исследуемыми сортами голубики высокой по вариантам
опыта. Двухфакторный дисперсионный анализ установил высокодостоверное (при P < 0,01) влияние генотипа на изменчивость четырех из восьми исследуемых показателей, с долей влияния
11–35 % (табл. 3). При этом определена наиболее высокая доля влияния генотипа на изменчивость жизнеспособности эксплантов (19,9 %) и количества листьев (34,9 %).
На
32
На
2,11 ± 0,21
0,34
0,45
WPM + ИУК1,0
НСР0,05
НСР0,01
5,35 ± 0,16*
1,07 ± 0,02**
0,10
0,08
0,0050
0,0038
0,0263 ± 0,0018*
0,0242 ± 0,0013**
0,0259 ± 0,0024*
0,0240 ± 0,0015**
0,0255 ± 0,0004**
0,0254 ± 0,0013**
0,0276 ± 0,0027
ем
ия
н
0,65
0,49
5,86 ± 0,40
4,98 ± 0,27**
1,01 ± 0,01**
1,02 ± 0,02**
ак
ад
0,09
0,07
0,53 ± 0,01
0,61 ± 0,03
0,58 ± 0,02
0,54 ± 0,02
0,0313 ± 0,0011
0,0226 ± 0,0010**
УР, %
16,12
12,21
60,30 ± 2,42
79,00 ± 1,05**
76,30 ± 7,33**
34,57 ± 11,00**
13,87 ± 1,89**
76,73 ± 8 ,43**
82,20 ± 5,51**
62,27 ± 7,89
94,40 ± 3,49**
57,60 ± 6,07
ДК, см
0,43
0,33
1,85 ± 0,18
1,41 ± 0,12
1,36 ± 0,03
0,86 ± 0,13**
0,97 ± 0,05**
1,43 ± 0,13
1,58 ± 0,11
1,58 ± 0,15
1,60 ± 0,05
1,56 ± 0,44
ЖЭ, %
13,80
10,45
95,57 ± 2 ,94**
80,00 ± 5,09**
74,43 ± 5,57
36,67 ± 11,46**
74,47 ± 9,09
68,90 ± 9,49
67,77 ± 2,23
71,10 ± 9,10
73,33 ± 5,07
64,20 ± 0,90
0,078
0,111
32,6
2,5
0,002
27,1
1,1
21,9
0,001
0,006**
11,3
38,6
0,010**
100,0
ДВ, %
0,004
Д3М
0,027**
СК
КП
0,002
0,002
0,011**
0,008**
0,007
0,005
СК
33,3
1,5
35,8
26,8
2,6
100,0
ДВ, %
КЛ
0,201
0,262
0,634**
0,450*
9,624**
0,467
СК
27,7
2,0
20,7
14,7
34,9
100,0
ДВ, %
СВР
0,000
0,000
0,001**
0,001**
0,000
0,001
СК
УР
26,7
96,224
104,532
420,816**
1993,356**
5544,970**
527,764
СК
11,7
0,7
12,2
57,6
17,8
100,0
ДВ, %
ау
кБ
0,9
28,6
43,7
0,1
100,0
ДВ, %
ДК
47,4
0,8
27,8
22,0
2,0
100,0
ДВ, %
ел
0,094
0,032
0,233*
0,185
0,149
0,128
СК
ЖЭ
128,143
55,753
486,446**
515,217**
3477,771**
296,164
СК
27,9
0,6
25,1
26,5
19,9
100,0
ДВ, %
ар
и
ус
П р и м е ч а н и е. ИВ – источник варьирования; df – число степеней свободы; СК – средний квадрат; ДВ – доля влияния фактора; фактор А – сорта голубики
высокой (Northland и Patriot); фактор В – фитогормональный состав среды на микро-, макросолевой основе WPM.
38
Случайные
отклонения
34,5
0,346**
9
2
А ç В
3,2
27,2
0,272
0,273**
1
9
100,0
Фактор В
0,153
Фактор А
ДВ, %
59
ВР
Общее
СК
df
ИВ
Повторности
5,09 ± 0,22**
1,00 ± 0,00**
ая
5,47 ± 0,06
СВР, г
0,0306 ± 0,0007
Двухфакторный дисперсионный анализ изменчивости количественных показателей у регенерантов сортовой голубики высокой in vitro
2,63 ± 0,25*
WPM + ИУК0,5
3.
2,26 ± 0,11
WPM + ИУК0,2
Та б л и ц а
2,02 ± 0,20
WPM + ИМК1,0
ьн
5,82 ± 0,23
0,54 ± 0,01
0,54 ± 0,03
1,06 ± 0,01**
2,13 ± 0,10
WPM + ИМК0,5
1,03 ± 0,03**
2,46 ± 0,13
WPM + ИМК0,2
5,34 ± 0,17*
1,06 ± 0,03**
0,47 ± 0,02*
2,01 ± 0,09
ал
WPM + ИУК1,0 + ИМК1,0
6,06 ± 0,19
6,03 ± 0,25
1,11 ± 0,03**
1,06 ± 0,04**
2,06 ± 0,06
WPM + ИУК0,5 + ИМК0,5
КЛ, шт.
5,84 ± 0,09
0,50 ± 0,02
2,63 ± 0,25*
WPM + ИУК0,2 + ИМК0,2
КП, шт.
1,26 ± 0,01
0,45 ± 0,01**
0,55 ± 0,01
2,28 ± 0,02
Д3М, см
Изменчивость количественных показателей у регенерантов сорта Patriot голубики высокой Vaccinium corymbosum
ВР, см
2.
WPM (контроль)
Вариант опыта
Та б л и ц а
ци
он
33
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Для фактора фитогормональный состав среды (по ауксинам) установлено достоверное (в подавляющем большинстве случаев при P < 0,01) влияние на изменчивость всех (за исключением
длины корней) исследуемых показателей с долей влияния 15–58 % (табл. 3). При этом определена наиболее высокая доля влияния фактора на изменчивость укореняемости регенерантов
(57,6%).
Совокупность исследуемых факторов оказывает достоверное (в подавляющем большинстве
случаев при P < 0,01) влияние на изменчивость всех исследуемых показателей с долей влияния
12–36 % (табл. 3). При этом установлена наиболее высокая доля влияния совокупности генотипа
и фитогормонального состава среды на изменчивость высоты регенерантов (34,5 %) и количества побегов (35,8 %).
Заключение. Установлено закономерное противоположное действие ауксинов на изменчивость исследуемых показателей у регенерантов обоих сортов при увеличении концентрации
каждого из ауксинов, применяемых по отдельности. При этом с увеличением концентрации
ИУК в пределах 0,2–1,0 мг/л наблюдался рост показателей высоты растений (Northland), длины
третьего междоузлия (Northland), сырого веса регенерантов (Patriot), длины корней (Northland
и Patriot), жизнеспособности эксплантов (Patriot). Напротив, при увеличении концентрации ИМК
в пределах 0,2–1,0 мг/л наблюдалось уменьшение показателей высоты растений (Northland и Pa­
triot), длины третьего междоузлия (Northland), количества листьев (Patriot), сырого веса регенерантов (Northland и Patriot), укореняемости регенерантов (Northland и Patriot), длины корней
(Northland и Patriot) и жизнеспособности эксплантов (Northland и Patriot).
При сочетании ауксинов в равных концентрациях в составе питательной среды с увеличением концентраций ауксинов в пределах 0,2–1,0 мг/л у сорта Northland чаще наблюдался рост значений исследуемых показателей, а у сорта Patriot – уменьшение значений исследуемых показателей. Анализ изменчивости длины корней у регенерантов сорта Northland и укореняемости регенерантов у сорта Patriot установил эффекты аддитивности ауксинов, взятых в концентрациях по
0,2 мг/л. При этом высокодостоверное (при Р < 0,01) превышение над контрольными значениями
составило 1,94 и 1,63 раза соответственно.
Определено высокодостоверное (при P < 0,01) влияние генотипа на изменчивость длины третьего междоузлия, количества листьев у регенеранта, укореняемости регенерантов и жизнеспособности эксплантов с долей влияния фактора 11–35 %. При этом наблюдалась наиболее высокая
доля влияния генотипа на изменчивость жизнеспособности эксплантов (19,9 %) и количества листьев у регенерантов (34,9 %).
Установлено достоверное (в подавляющем большинстве случаев при P < 0,01) влияние фитогормонального (по ауксинам) состава среды на изменчивость всех (за исключением длины корней) исследуемых показателей с долей влияния фактора 15–58 %. При этом установлена наиболее высокая доля влияния фактора на изменчивость укореняемости регенерантов (57,6 %).
Наиболее высокий выход укорененных, жизнеспособных регенерантов наблюдался на питательных средах, содержащих одновременно оба ауксина ИМК и ИУК в концентрациях по
0,2 мг/л для сорта Patriot и по 0,5 мг/л для сорта Northland.
Литература
ци
он
ал
1. Рупасова Ж. А., Яковлев А. П., Решетников В. Н. Фиторекультивация выбывших из промышленной эксплуатации
торфяных месторождений севера Беларуси на основе возделывания ягодных растений семейства Ericaceae. Мн., 2011.
2. Курлович Т. В. Клюква, голубика, брусника. М., 2007.
3. Litwinczuk W., Wadas M. // Scientia Horticulturae. 2008. Vol.119. P. 41–48.
4. Tetsumura T., Matsumoto Y., Sato M. et al. // Scientia Horticulturae. 2008. Vol.119. P. 72–74.
5. Gonzales M. V., Lopez M., Valdes A. E., Ordas R. J. // Annals of Applied Biology. 2000. Vol.137. P. 73–78.
6. Morrison S., Smagula J. M., Litten W. // HortScience. 2000. Vol.35. P. 738–741.
7. Debnath S. // In Vitro Cellular and Developmental Biology Plant. 2009. Vol.45. P. 122–128.
8. Сидорович Е. А., Кутас Е. Н. Клональное микроразмножение новых плодово-ягодных растений. Мн., 1996.
9. Fuentealba R. Blueberry cuttings propagation (Vaccinium corymbosum) cultivars Elliot and Bluejay. Thesis or
Dissertation. Santiago, 1994.
10.Ross S., Castillo A. // Agrociencia Uruguay. 2009. Vol.13, N 2. P. 1–8.
На
34
ел
ар
ус
и
11.Georgieva M., Kondakova V. // Proc. of Intern. Sci. Conf. 2008. P. 134–140.
12.Ostrolucka M. G., Gajdosova A., Ondruskova E., Libiakova G. // Latvia Agronomijas Vestis. 2009. N 12. P. 75–80.
13.Debnath S. C. // Canadian Journal of Plant Science. 2011. Vol. 91, N 1. P. 147–157.
14.Frett J. J., Smagula J. M. // Can. J. Plant Sci. 1983. Vol.63. P. 467–472.
15.Zhao Guang–jie, Wang Zhan–bin, Wang D. // Plant Tissue Culture and Biotechnology. 2008. Vol. 18, N 2. P. 187–195.
16.Meiners J., Schwab M., Szankowski J. // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2007. Vol.89, N 2–3. P. 169–176.
17.Ruzic D., Vujovic T., Libiakova G. et al. // Journal of Berry Publisher. 2012. Vol.2, N 2. P. 97–103.
18.Trigiano R. N., Gray D. J. Plant tissue culture concepts and laboratory exersises. US/MA, CRC Press LLC. 1999–2000.
19.Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М., 1985.
20.Боровиков В. П. STATISTICA: Искусство анализа данных на компьютере. СПб., 2001.
21.Аношенко Б. Ю. // Генетика. 1994. Т. 30. С. 8–9.
O. A. KUDRYASHOVA, A. A. VOLOTOVICH, T. V. GERASIMOVICH, T. A. ARKHIPENKO, M. P. VODCHIC, E. V. SAKHVON
Summary
ау
кБ
THE EFFECTS OF EXOGENIC AUXINS ON THE CHANGE OF QUANTITATIVE TRAITS AT REGENERANTS
OF VACCINIUM CORYMBOSUM IN VITRO
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Results of the comparative analysis of variability of 8 quantitative traits at regenerants of Northland and Patriot cultivars
of highbush blueberry in vitro on nutrient, agarized mediums for rooting, with organic compounds, on macro- and micro- salt
basis of ½ WPM differing on composition of auxins in 9 variants of experience are given in the present article. The analysis of
variability of ‘root length’ at regenerants of Northland and ‘percent of rooted regenerants’ of Patriot established the effects of
additivity of IBA and IAA taken in concentration of 0.2 mg per liter. The highest exit of the implanted, viable regenerants was
observed on the nutrient mediums containing at the same time both of auxins – IBA and IAA – in concentration of 0.2 mg/l
for Patriot cultivar, and of 0.5 mg/l for Northland. The opposite effects of the auxins, applied separately at increase of their
concentration, on variability of 5 studied traits at regenerants of both investigated cultivars are established.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 577.29
ел
Е. В. Кулик1, В. С. Комардина2, А. И. Cаросек3, А. Н. Евтушенков1
Молекулярная дифференциация изолятов Venturia inaequalis
Белорусский государственный университет, Минск, e-mail: alena.kulik31@gmail.com,
2
Институт защиты растений НАН Беларуси, д. Прилуки,
3
Гродненский государственный аграрный университет
ау
кБ
1
(Поступила в редакцию 31.01.2013)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Одной из наиболее распространенных болезней яблони (Malus domestica) во многих странах мира, где ведется интенсивное плодоводство, является парша. Значительный экономический ущерб при поражении плодов паршой обусловлен не только снижением урожая яблок
и ухудшением их товарных и потребительских качеств, но и уменьшением лежкости плодов при
хранении, снижением устойчивости к биотическим и абиотическим факторам среды [1, 2].
Показано, что в результате развития болезни выход первосортной продукции на восприимчивых
сортах снижается на 90 %, а потери урожая могут достигать 60 % [3].
Возбудитель парши яблони – гетероталлический аскомицет Venturia inaequalis (Coocke)
Winter. В цикле развития патогена имеется как половая стадия, которая формируется каждый
год зимой, так и бесполая, в результате которой в течение эпидемической фазы образуется несколько генераций конидий. Наличие смешанной системы воспроизводства, а также генетическая изменчивость, обусловленная генными мутациями, явлениями гибридизации, гетерокариозиса и парасексуальной рекомбинации, определяют высокое генетическое разнообразие и динамичность популяций внутри вида V. inaequalis, что способствует его быстрой адаптации
к условиям среды.
Для разработки эффективных систем защиты яблоневых садов от парши необходимы сведения о генетической вариабельности в популяции патогена. Выявление молекулярной дифференциации V. inaequalis является важным для идентификации различных генетических групп и прогнозирования скорости распространения новых патотипов, способных преодолевать устойчивость созданных сортов яблони.
Наиболее пригодной для выявления генетического полиморфизма областью ядерного генома
эукариот cлужат рибосомные ДНК (рДНК) благодаря их структуре, включающей тандемные повторы, которые состоят из консервативных и вариабельных участков, представленных множественными копиями [4].
Цель данной работы – определить структуру белорусской популяции V. inaequalis с использованием молекулярного анализа рДНК.
Объекты и методы исследования. Объектом исследования являлись моноспоровые изоляты V. inaequalis, выделенные из пораженных листьев и плодов яблони. Для выделения ДНК 50–
100 мг биомассы мицелия 30-суточной колонии гриба разрушали механически в ступке, затем
добавляли лизирующий раствор (100 мМ TrisHCl, 20 мМ ЭДТА, 0,5 М NaCl, 1 % SDS), содержащий 10 мкл протеиназы К, и выдерживали 60 мин на водяной бане при 65 °C. После центрифугирования в течение 10 мин при 6000 об/мин к супернатанту добавляли 3 мкл рибонуклеазы А.
Полученную реакционную смесь выдерживали 15 мин на водяной бане при 37 °C. Экстракцию
ДНК проводили смесью фенол : х лороформ : изоамиловый спирт (25 : 24 : 1) (Applichem) в соотношении 1 : 1. После центрифугирования в течение 3 мин при 13 000 об/мин к супернатанту добав-
На
36
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
ляли 0,1 объема 3 М ацетата аммония рН 5,2 и 2 объема 96%-ного этанола. Осаждение ДНК проводили центрифугированием в течение 15 мин при 13 000 об/мин. Осадок промывали 70%-ным
раствором этанола, подсушивали и растворяли в 50 мкл ТЕ буфера (50 мM Tris-HCl pH 8,0, 10 мM
ЭДТА). Концентрацию ДНК определяли спектрофотометрически при длине волны 260 нм с использованием спектрофотометра Cary 50 Bio (Amersham Biosciences).
Для амплификации фрагмента рДНК от 3ʹ-конца 18S гена рРНК до 5ʹ-конца гена 5,8S рРНК
использовались праймеры ITS1-F (5ʹ-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3ʹ) [5] и ITS2
(5ʹ-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3ʹ) [6]. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) проводилась с использованием ампли­фикатора GeneAMP PCR System 2007 в объеме 50 мкл реакционной смеси,
содер­жащей 20–60 нг ДНК, 10 мM Tris-HCl, pH 8,3, 50 мM KCl, 1,5 мM MgCl2, 200 мкM dNTP,
1 мкM праймеров, 1,25 единиц Taq ДНК полимеразы. Режим амплификации: 94 °C 2 мин, затем
следовали 30 циклов – 94 °C 30 с, 54 °C 1 мин, 72 °C 1 мин.
Реакции рестрикции проводили в объеме 20 мкл с 12 мкл ПЦР-продуктов и 5 единицами
ферментов в соответствующих буферах. Температура инкубации в течение 2 ч с ферментами
CfoI и SalI – 37 °C, BstUI – 60 °C.
Продукты ПЦР и рестрикции анализировали электрофоретически с использованием 1,8 %
агарозы в Трис-ацетат-ЭДТА буфере (40 мМ Tris-ацетат, 1 мМ ЭДТА рН 8,0). Гели, окрашенные
бромистым этидием, визуализировали в ультрафиолетовом свете. В качестве маркера молекулярной массы использовался коммерческий реактив Gene Rule™ 1 kb Plus DNA Ladder SM0331
(Fermentas, Литва).
Результаты и их обсуждение. Для выявления генетического разнообразия в популяциях
V. inaequalis амплифицирован участок рДНК от 3ʹ-конца 18S гена рРНК до 5ʹ-конца гена 5,8S
рРНК с использованием прямого праймера ITS1-F, специфического для высших грибов [5], и универсального обратного праймера ITS2 [6]. В результате реакции были получены два типа ампликонов размером 270 и 660 пар нуклеотидов (п. н.) (рис. 1).
ая
Рис. 1. Электрофореграмма ампликонов рДНК белорусских изолятов V. inaequalis, полученных в результате ПЦР
с праймерами ITS1-F и ITS2: Б – изоляты Брестской, Г – Гродненской, Мн – Минской популяции гриба; К – контроль,
где вместо ДНК использовалась Н 2О; М – маркер молекулярной массы
На
ци
он
ал
ьн
Фрагмент рДНК большего размера выявлен только среди изолятов брестской и минской популяции гриба. Для гродненских образцов характерна одинаковая длина продукта ПЦР – 270 п. н.
Однако, весьма вероятно, что при наличии большей выборки образцов в данной популяции гриба
также могут быть выявлены изоляты, исследуемая область рДНК которых составляет 660 п. н.
Анализ данных зарубежных исследователей показал, что у европейских и американских популяций V. inaequalis анализируемый участок рДНК также вариабелен по размеру, причем
количе­ство пар нуклеотидов аналогично таковому, выявленному нами в белорусской популяции
[7–9]. Для установления причины полиморфизма G. Schnabel [7] был проведен анализ рДНК
с использованием секвенирования и интрон специфической пробы. Оказалось, что размер ампликона 660 п.н. обусловлен наличием в гене 18S рРНК интронного участка, составляющим
388 п. н. Эти данные позволяют разделить исследуемые белорусские изоляты парши яблони на
–
две группы: интрон+, имеющие интрон в области 18S рДНК, и интрон – без такового.
Выявленные аллели интрона могут использоваться в качестве генетических маркеров для разделения популяций V. inaequalis.
37
ел
ар
ус
и
Как было установлено в ряде исследований мировой коллекции V. inaequalis, частота встречаемости интрон+ штаммов выше по сравнению со штаммами, характеризующимися отсутствием интрона [7, 8]. Причем отмечалось, что среди представителей рода Venturia только для V. ina­
equalis характерны интрон+ варианты. Эту особенность предлагалось использовать как один
из диагностических молекулярных признаков при идентификации вида.
Однако наши исследования белорусской популяции гриба выявили обратную тенденцию –
преобладание изолятов без интрона в области 18S рДНК: из 45 проанализированных образцов
89 % имели размер ампликона 270 п. н. и только 11 % – 660 п. н. (таблица).
Источник получения растительного материала для выделения изолятов
Область
Сад
Сорт яблони
Айдаред
КУСХП «Рассвет»
Лобо
СПК «Остромечиво»
Айдаред
Брестская
Гродненская
СПК «Озеры»
КУСХП «Рассвет»
Минская
РУП «Институт плодоводства»
размер ампликона
270 п. н.
размер ампликона
660 п. н.
6 (13,3)
0
8 (17,8)
0
8 (17,8)
0
1 (2,2)
1 (2,2)
Чистотел
9 (20,0)
0
Телессааре
1 (2,2)
0
Malus nivediana
0
3 (6,7)
Алеся
1 (2,2)
0
Антей
1 (2,2)
0
Айдаред
1 (2,2)
0
Штрейфлинг
1 (2,2)
0
Папировка
1 (2,2)
0
Антей
1 (2,2)
0
Айдаред
1 (2,2)
0
Антоновка
0
1 (2,2)
ак
ад
РУП «Институт защиты растений»
Количество изолятов
(доля варианта из общего количества образцов, %)
ем
ия
н
Спартан
ау
кБ
Распределение выделенных изолятов V. inaequalis по размеру ампликона, полученного в результате ПЦР
с праймерами ITS1-F и ITS2
Частный сад д. Ахремовичи
Итого
40 (88,7)
5 (11,1)
Общее количество образцов
45
–
ци
он
ал
ьн
ая
Следует отметить, что доминирующие изоляты V. inaequalis интрон выделены в основном
из садов промышленного типа, а интрон+ – из частного сада или селекционного участка.
Рядом авторов были идентифицированы несколько типов интронных аллелей гена 18S рРНК
в изолятах патогена из европейской и американской популяции V. inaequalis [7, 8]. Причем одни
аллели встречались в популяциях чаще, в то время как другие обнаруживались с низкой частотой. Это может быть обусловлено как рекомбинацией внутри локуса, так и являться результатом
независимого эволюционного процесса в популяциях [8].
В настоящей работе белорусские изоляты также были подвергнуты анализу полиморфизма
рестрикционных фрагментов ранее амплифицированных участков рДНК с использованием рестриктаз BstUI, CfoI и SalI, которые выбраны с учетом образования аллель-специфических рестрикционных фрагментов. Установлено, что все изоляты, принадлежащие к интрон+ группе, вне
зависимости от места выделения, имеют определенный одинаковый характер расщепления анализируемой области рДНК. В частности, при обработке ферментом BstUI образовались три
фрагмента размером около 280, 125 и 100 п. н. (рис. 2, а). В результате расщепления ПЦР продукта под воздействием рестриктазы CfoI были получены также три рестрикта, длина которых составила приблизительно 320, 150 и 140 п. н. (рис. 2, б). После обработки ампликонов эндонуклеазой SalI были выявлены два фрагмента размером около 190 и 470 п. н. (рис. 2, в).
На
38
и
ус
ар
ел
ау
кБ
Рис. 2. Электрофореграмма продуктов рестрикции фрагментов рДНК размером 660 п.н., амплифицированных с праймерами ITS1-F и ITS2. Используемые рестриктазы: а – BstUI, б – CfoI, в – SalI. М – маркер молекулярной массы
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Сравнительный анализ полученных данных с результатами зарубежных исследователей показал, что набор образовавшихся фрагментов рестрикции аналогичен таковому для изолятов
V. inаеquаlis, выделенных из садов США и ряда европейских стран [7]. Это свидетельствует
о возможности использования полиморфизма области 18S рДНК для дополнительной оценки
филогенетического родства между различными изолятами данного патогена.
Используя карту рДНК V. inaequalis, приведенную в работе G. Schnabel [7], мы установили,
что из проанализированных сайтов для трех рестриктаз только область распознавания ферментом SalI является вариабельной. Это дает основание для выделения I и II интронных аллелей
среди белорусских изолятов согласно классификации упомянутого автора. К I аллелю относятся
изоляты без интрона в области 18S рДНК, II аллель включает интрон+ варианты с вариабельным
сайтом SalI. Следует отметить, что среди анализируемых изолятов не выявлено образцов с III
и IV интронными аллелями, которые встречались у европейских и американских штаммов.
Как было показано в ряде исследований различных организмов, таких как Fusarium oxyspo‑
rum, Gremmeniella spp. и Leptosphaeria maculans, полиморфизм рДНК может использоваться для
выявления физиологических рас патогенов [10–12]. В настоящее время выделяют 17 физиологических рас гриба V. inaequalis, которые различаются по вирулентности, т. е. способности поражать генотипы яблони с определенными генами устойчивости к парше [13]. Согласно коэволюционной гипотезе W.E. McHardy [14], c течением времени могут возникнуть новые расы с новыми
вирулентными свойствами, позволяющими грибу преодолеть защитный механизм устойчивых
растений. Это обусловлено тем, что система устойчивости нестабильна, она постоянно эволюционирует, создавая новые аллели генов устойчивости и утрачивая старые. В то же время в результате рекомбинации могут появляться новые эффективные аллели генов вирулентности V. inae‑
qualis, которые позволяют грибу преодолеть любые генотипы яблони с генами, обуславливающими устойчивость к патогену.
В результате изучения рДНК пяти различных рас парши яблони было установлено, что раса 1
относится к IV интронному аллелю, расы 2, 4 и 5 – ко II аллелю и раса 3 – к I аллелю [7].
Наши исследования показали, что среди проанализированных белорусских изолятов большинство (89 %) имеют I аллель интрона и соответственно принадлежат к 3-й расе. Эта раса впервые выделена в Канаде, ее представители способны поражать яблони с геном устойчивости Rvi3
[13, 15, 16]. Только 11 % исследуемых образцов имели в составе рДНК II интронный аллель, что
позволяет отнести их к расам 2, 4 и 5. Раса 2 была впервые выделена в США, в штате Южная
Дакота, а также отмечена в Республике Беларусь [15]. Штаммы V. inaequalis, принадлежащие
к расе 2, способны преодолевать устойчивость растения-хозяина с геном Rvi2 [13, 16]. Раса 4
впервые выделена в США и вызывает поражение сеянцев, несущих ген устойчивости Rvi4. Она
широко распространена в природе, в частности на Кавказе, в ареале естественного произрастания яблони восточной [13, 15, 16]. Раса 5, выделенная в Англии, патогенна для растений-хозяев
с геном устойчивости Rvi5, который обуславливает иммунитет к расам 1–4 [13, 15, 16]. Наличие
в белорусской популяции 5-й расы согласуется с результатами работы А. С. Рябцева [17], в кото39
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
рой автор на основании изучения степени поражения паршой сортообразца, несущего ген устойчивости Rvi5, и его гибридного потомства сделал заключение о появлении в Республике Беларусь
5-й расы V. inaequalis в 1994 г.
Принимая во внимание способность упомянутых рас поражать сорта яблони с генами устойчивости Rvi2, Rvi3, Rvi4 и Rvi5, целесообразным является использование в селекционных программах сортообразцов, у которых данные гены не единственные, детерминирующие устойчивость к парше яблони.
Заключение. Проведенный анализ области рДНК 18S-ITS1-5,8S показал, что структура белорусской популяции V. inaequalis генетически неоднородна. Она разделяется на две группы, различающиеся по размеру исследуемого участка рДНК и частоте встречаемости их представителей.
Первая группа, преобладающая в количественном отношении, включает варианты, имеющие размер данной области рДНК 270 п. н. Вторая группа, представленная в меньшинстве, характеризуется
длиной анализируемого участка 660 п. н., что обусловлено наличием интрона в гене 18S рРНК.
Выявленная частота встречаемости представителей двух групп отличает белорусскую популяцию
от ряда европейских. В результате анализа полиморфизма рестрикционных фрагментов интронсодержащего участка 18S рДНК установлено, что набор образовавшихся фрагментов рестрикции аналогичен таковому для изолятов V. inаеquаlis, выделенных из садов США и ряда европейских стран,
что может быть использовано для дополнительной оценки филогенетического родства между различными изолятами данного патогена. Также рестрикционный анализ позволил выявить интронные аллели, на основании которых в белорусской популяции была идентифицирована раса 3 и с высокой долей вероятности – расы 2, 4 и 5. Поскольку данные расы способны поражать сорта яблони
с моногенной устойчивостью, обусловленной генами Rvi2, Rvi3, Rvi4 и Rvi5, при проведении селекционных работ, направленных на создание устойчивых к парше сортов яблони, обоснованным является включение образцов, в генотипе которых сочетается несколько генов устойчивости.
Литература
ьн
ая
ак
ад
1. Benaouf G., Parisi L. // Phytopathology. 2000. Vol. 90, N 6. Р. 236–242.
2. Jha G., Thakur K., Thakur P. // Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2009. Р. 1–10.
3. Григорцевич Л. Н. // Проблемы фитопатологии в Республике Беларусь: Тез. докл. науч. конф. Мн., 1996. С. 22–23.
4. Katoh H., Yamada A., Akimitsu K., Ischii H. // Japan Agricultural Research Quarterly. 2011. Vol. 45, N 4. Р. 423–434.
5. Gardes M., Bruns T. D. // Molecular biology. 1999. N 2. Р. 113–118.
6. White T. J., Bruns T., Lee S., Taylor J. // PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, New York, 1990.
P. 315–322.
7. Schnabel G., Schnabel E. L., Jones A. L. // Phytopathology. 1999. Vol. 89, N 1. Р. 100–108.
8. Tenzer I., Gessler C. // European Journal of Plant Pathology. 1997. Vol. 103. Р. 565–571.
9. Stehmann C., Pennycook S., Plummer K. M. // Genetics and resistance. 2001. N 7. Р. 633–641.
10.Fernandes D., Assigbetse K., Dubois M. P., Geiger J. P. // Appl. Environ. Microbiol. 1994. Vol. 60. Р. 4039–4046.
11.Hamelin R. C., Rail J. // Can. J. Bot. 1997. Vol. 75. Р. 693–698.
12.Morales V. M., Pelcher L. E., Taylor J. L. // Curr. Genet. 1993. Vol. 23. Р. 490–495.
13.Bowen J. K., Mesarich C. H., Bus V.G.M. et al. // Molecular Plant Pathology. 2011. Vol. 12(2). Р. 105–122.
14.McHardy W. E., Gadoury D. M., Gessler C. // Plant Disease. 2001. Vol. 85. Р. 1036–1051.
15.Барсукова О. Н. // Микология и фитопатология. 1991. Т. 23. С. 546–549.
16.Bus V.G.M., Laurens F.N.D., van de Weg W.E. et al. // New Phytol. 2005. Vol. 166. Р. 1035–1049.
17.Рябцев А. С. // Весцi НАН Беларусi. Сер. аграр. навук. 2000. № 2. С. 57–59.
ал
A. V. Kulik, V. S. Komardina, A. I. Sarosek, A. N. Evtushenkov
ци
он
MOLECULAR DIFFERENTIATION OF THE ISOLATES OF VENTURIA INAEQUALIS
Summary
На
Ribosomal DNA (rDNA) analysis revealed genetic variation in the Byelorussian Venturia inaequalis population. The majority of isolates lacking the intron was found. These findings suggest that the Byelorussian population differs considerably
from a European population. The described intron alleles in V. inaequalis could be used as genetic markers for subdividing
populations of the fungus. Different races (3 and with high probability – 2, 4 and 5) have been identified within the Byelo­
russian population based on restriction analysis of the 18S rDNA.
УДК 634.23:581.143.6]:632.953.2:631.811.98
ел
Т. А. КРАСИНСКАЯ1, Н. В. КУХАРЧИК1, Т. И. КУЛАК2
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
1
ау
кБ
МОРФОГЕНЕЗ РАСТЕНИЙ-РЕГЕНЕРАНТОВ РОДА PRUNUS В КУЛЬТУРЕ IN VITRO
НА ЭТАПЕ МИКРОРАЗМНОЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
2ʹ,5ʹ-ОЛИГОАДЕНИЛАТОВ
Институт плодоводства, пос. Самохваловичи, e-mail: krasinskaya@tut.by
2
Институт биоорганической химии НАН Беларуси,. Минск
(Поступила в редакцию 21.03.2013)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Немногочисленные исследования влияния 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов на сельскохозяйственные растения показали, что этот класс веществ способствует улучшению их морфофизиологических показателей развития, повышению урожайности и устойчивости к вредителям, являясь одновременно и антивирусным препаратом [1–3, 9, 10, 12, 13]. При оздоровлении растений
от сокопереносимых вирусов часто используют рибовирин (виразол), который для эксплантов
некоторых растений фитотоксичен [11]. В работах по изучению влияния виразолсодержащих
2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов как антивирусных соединений на морфогенез растений-регенерантов черной смородины отмечалось, что они не оказывали отрицательного влияния на морфологическое
развитие эксплантов и растений-регенерантов [4, 5, 8]. Наши предыдущие исследования по изучению влияния виразолсодержащих 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов как антивирусных препаратов на развитие растений вишни показали, что при введении этих веществ в питательную среду на этапе
инициации культуры in vitro идет потеря до 94,7 % высаженных эксплантов, представляющих
собой апикальную меристему с 2–4 примордиальными листочками [6, 7]. Это свидетельствует
о высокой фитотоксичности олигоаденилатов на меристему. В связи с этим возник вопрос о действии 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов на развитие растений-регенерантов рода Prunus L. при введении их
в питательную среду на этапе микроразмножения.
Объекты и методы исследования. Исследования проводили в отделе биотехнологии Респу­
бликанского научно-производственного дочернего унитарного предприятия «Институт плодоводства». Объектами исследования являлись синтетические аналоги 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов, содержащие фрагменты виразола в качестве 5ʹ-терминального звена олигонуклеотидной цепи,
а также 9-(2,3-ангидро-β-D-рибофуранозил)аденин в 2ʹ-терминальном звене молекулы олигомера: [1-(β-D-рибофуранозил)-1Н-1,2,4-триазол-3-карбоксамид]ил-(2ʹ-5ʹ)-аденилил-(2ʹ-5ʹ)-аденозин
(тример 1) и [1-(β-D-рибофуранозил)-1Н-1,2,4-триазол-3-карбоксамид]ил-(2ʹ-5ʹ)-аденилил-(2ʹ-5ʹ)9-(2,3-ангидро-β-D-рибофуранозил)аденин (тример 2) [8].
Исследования на всех этапах клонального микроразмножения проводили в лабораторных условиях: температура – 21–23 °C, освещение (лампы Phillips ЛД-54, 36 W) 2,5–3 тыс. лк, длительность светового дня 16 ч.
Введение в культуру in vitro. Выделение эксплантов и посадку их на питательную среду проводили из одревесневших черенков в период начала роста (февраль – март). В качестве эксплантов использовали апикальные меристемы с 3–4 примордиальными листочками.
Стерилизацию растительного материала проводили по схеме: промывка проточной водой
(1 ч); обработка 0,2%-ным бенлатом (5 мин); промывка стерильной водой; обработка 70%-ным
этанолом (3 с); промывка стерильной водой; обработка 0,1%-ной сулемой (2 мин); промывка стерильной водой (3 раза).
41
1.
Развитие растений-регенерантов сорта Новодворская на 3–4–5-м пассажах
при воздействии антивирусных препаратов, %
3-й пассаж
Вариант опыта
Без антивирусного
препарата (контроль 1)
Виразол 25 мг/л (контроль 2)
Тример 1, 10 М
–8
Тример 1, 10 –7 М
Тример 2, 10 –8 М
Тример 2, 10 –7 М
0
37,9
4-й пассаж
5-й пассаж
нр
некроз
вит
нр
некроз
вит
нр (А/В)
0
100
0
0
100
0
0
100/100
0
62,1
91,3
0
8,7
20,0
0
80,0/13,8
0
0
100
0
26,2
73,8
0
7,9
92,1/67,9
0
0
100
0
24,1
75,9
0
27,0
73,0/55,4
0
0
100
0
30,6
69,4
0
13,9
86,1/59,7
10,7
0
89,3
0
30,8
69,2
0
27,8
72,2/44,6
11,5
0
88,5
0
23,6
76,4
0
16,7
83,3/56,3
14,3
0
85,7
0
29,0
71,0
0
31,0
69,0/41,9
ьн
Тример 2, 10 –6 М
вит
ая
Тример 1, 10 –6 М
некроз
ак
ад
Та б л и ц а
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
При введении в культуру in vitro использовали модифицированную агаризованную питательную среду Мурасиге – Скуга (МS) с добавлением биологически активных веществ (цитокининов, ауксинов).
Этап микроразмножения. Культивировали на мофицицированной среде MS, с добавлением
1 мг/л 6-бензиладенина (6-БА), 2 мг/л гибберелловой кислоты (ГК3). Длительность одного пассажа – 5 недель.
Автоклавирование сред с добавлением 6-БА и ГК3 в лабораторных сосудах объемом 250 мл
длилось 25 мин.
Олигоаденилаты добавляли в питательную среду на 3-м, 4-м и 5-м пассажах этапа микроразмножения в стерильных условиях ламинар-бокса методом холодной стерилизации, используя
фильтры с диаметром пор 20 мкм.
Варианты опыта: без антивирусного препарата (контроль 1); виразол 25 мг/л (контроль 2);
тример 1 – 10 –8 М; 10 –7 М; 10 –6 М; тример 2 – 10 –8 М; 10 –7 М; 10 –6 М.
Анализируемые показатели: доля некротичных растений-регенерантов, %; доля витрифицированных растений-регенерантов, %; доля нормально развитых растений-регенерантов, %; коэффициент размножения.
Статистическую обработку данных проводили используя ANOVA (одно- и двухфакторный
анализ) и критерий Дункана при Р = 0,95 для сравнения средних значений в программе
Statistica 6.0. Одинаковое буквенное значение в строках или в столбцах означает недостоверность различий между средними значениями.
Результаты и их обсуждение. Сорт Новодворская. Этап микроразмножения. Виразол в концентрации 25 мг/л являлся токсичным для микрорастений в условиях in vitro, вызывая их некроз
на протяжении трех пассажей (табл. 1). В результате чего к концу 5-го пассажа доля нормально
развитых растений-регенерантов составила 13,8 % от количества, высаженных на 3-м пассаже.
ал
П р и м е ч а н и е. вит – витрификация, нр – нормально развитые, А – доля нормально развитых растений
на 5-м пассаже, В – доля нормально развитых растений от количества высаженных растений на 3-м пассаже. То же
для табл. 5.
ци
он
При первом контакте с растениями токсичностью характеризовался и тример 2: доля некротических растений варьировала от 10,7 до 14,3 % в зависимости от его концентрации. С 4-го пассажа потеря растений на средах с олигоаденилатами проходила по причине витрификации,
и к концу 5-го пассажа максимальная доля нормально развитых растений отмечалась на средах
с тримером 1 во всех концентрациях и тримером 2 в концентрации 10 –7 М (табл. 1).
Отмечено, что процесс геммагенеза достоверно зависел от присутствия олигоаденилатов
в средах для микроразмножения (р < 0,01). На контрольной среде без добавления антивирусных
препаратов коэффициент размножения был достоверно ниже (2,4) по сравнению с коэффициентом размножения на средах с олигоаденилатами (от 3,1 до 3,8) (табл. 2).
На
42
2.
Коэффициент размножения растений-регенерантов сорта Новодворская
4-й пассаж
5-й пассаж
Среднее по пассажам
Без антивирусного препарата (контроль 1)
2,0 ± 0,23
2,9 ± 0,23
2,1 ± 0,09
2,4 ± 0,18a
Виразол 25 мг/л (контроль 2)
1,6 ± 0,09a
2,0 ± 1,00a
5,2 ± 0,44c
2,9 ± 0,65ab
Тример 1, 10 М
3,0 ± 0,31
2,5 ± 0,09
3,7 ± 0,32
Тример 1, 10 –7 М
3,7 ± 0,47cd
3,2 ± 0,29ab
3,5 ± 0,77b
Тример 1, 10 М
3,3 ± 0,38
2,7 ± 0,49
3,3 ± 0,29
Тример 2, 10 –8 М
3,2 ± 0,29c
4,1 ± 0,12b
4,2 ± 0,45bc
Тример 2, 10 –7 М
2,9 ± 0,19bc
3,4 ± 0,18ab
4,2 ± 0,32bc
3,5 ± 0,23bc
Тример 2 ,10 М
4,7 ± 0,48
2,0 ± 0,38
3,7 ± 0,43
3,4 ± 0,44bc
–8
ab
bc
–6
c
ab
d
a
b
ab
3,1 ± 0,22b
3,5 ± 0,29bc
3,1 ± 0,22bc
3,8 ± 0,23c
b
ау
кБ
–6
a
a
ар
ab
ус
3-й пассаж
ел
Вариант опыта
и
Та б л и ц а
Данные с одинаковыми буквами по столбцам статистически не различаются при р < 0,05.
П р и м е ч а н и е.
То же для табл. 6.
Та б л и ц а
3.
ем
ия
н
Вероятно, это связано с тем, что олигоаденилаты обладают свойствами цитокининов. В среднем по пассажам вид 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов и их концентрация достоверно не влияли на интенсивность закладки и роста пазушных почек. На средах с олигоаденилатами минимальный коэффициент размножения отмечался на среде с тримером 1 в концентрации 10 –8 М (3,1).
Эффективность микроразмножения при использовании 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов. Эффективность
размножения оценивали по количеству растений, которые можно практически получить с учетом
потери растений за счет некроза и витрификации. Максимальное количество растений возможно
получить при использовании тримера 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М – 491,7 и 466,5 (табл. 3).
Вероятно, это связано с тем, что тример 2 в этих концентрациях обладает высокой цитокининовой
активностью: одна меристема за три пассажа дает в среднем 55,1 и 41,4 растений-регенерантов
(табл. 4). Это подтверждают и наши предыдущие исследования на примере подвоя Измайловский [6].
Выход растений сорта Новодворская при использовании 20 растений-регенерантов
для исследований
ак
ад
Среднее количество растений-регенерантов, шт.
Вариант опыта
2-й пассаж (без 2-5А)
3-й пассаж
4-й пассаж
5-й пассаж
выжившие/количество полученных растений при пересадке
Без антивирусного препарата (контроль)
20
20/40
40/116
116/243,6
Тример 1, 10 –8 М
20
20/64
47,2/118,1
108,8/402,4
Тример 1, 10 –7 М
Тример 1, 10 –6 М
Тример 2, 10 М
ая
–8
Тример 2, 10 –7 М
Тример 2, 10 М
20/58
44,0/140,9
102,8/359,9
20/40
27,8/74,9
64,5/212,9
20
17,9/57,2
39,6/162,2
117,1/491,7
20
17,7/51,3
39,2/133,4
111/466,5
20
17,1/34,3
24,3/121,7
83,9/268,7
ьн
–6
20
20
4.
Потенциал одной меристемы сорта Новодворская в зависимости от вида и концентрации
олигоаденилатов, применяемых на 3–4–5 пассажах
ал
Та б л и ц а
Вариант опыта
Без антивирусного препарата (контроль)
Среднее количество растений-регенерантов, шт.
2-й пассаж (без 2-5А)
3-й пассаж
4-й пассаж
5-й пассаж
1
2,0
5,8
12,2
Тример 1, 10 М
1
3,0
7,5
27,8
Тример 1, 10 -7 М
1
3,7
11,8
41,4
Тример 1, 10 М
1
3,3
8,9
29,4
ци
он
-8
-6
Тример 2, 10 М
1
3,2
13,12
55,1
Тример 2, 10 -7 М
1
2,9
9,86
41,4
Тример 2, 10 М
1
2,0
10,0
32,0
-8
На
-6
43
5.
Развитие растений-регенерантов подвоя Измайловский на 3–4–5-м пассажах
при воздействии антивирусных препаратов, %
ем
ия
н
Та б л и ц а
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Расчеты эффективности использования виразола в культуре in vitro не проводили по причине недостаточного развития растений на этих средах (размер растения составил 0,2 см), а для
успешного укоренения и адаптации длина растения должна быть 1,5–2,0 см.
Таким образом, установлено, что для растений сорта Новодворская высокую цитокининовую
активность на фоне невысокой потери растений от витрификации по сравнению с другими вариантами проявлял тример 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М, способствуя к концу 5-го пассажа
образованию из одной жизнеспособной меристемы в среднем 55,1 и 41,4 растений-регенерантов
соответственно.
Подвой Измайловский. Этап микроразмножения. Виразол к концу 5-го пассажа вызвал
100%-ную некротизацию эксплантов подвоя. На средах с олигоаденилатами у растений-регенерантов подвоя отмечался меньший процент потери растений за счет витрификации и некротизации по сравнению с сортом Новодворская (табл. 1 и 5). Вероятно, растения сортов более чувствительны к выбранным концентрациям олигоаденилатов и содержанию цитокининов (6-БА и
олигоаденилаты) в среде в целом. В отличие от сорта для подвоя максимальная доля нормально
развитых конгломератов отмечалась на средах с тримером 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М
(100 % для обеих концентраций). На этих средах не отмечались витрификация и некротизация.
3-й пассаж
Вариант опыта
некроз
вит
Без антивирусного препарата
(контроль 1)
0
0
Виразол 25 мг/л (контроль 2)
90
0
Тример 1, 10 М
0
0
–8
Тример 1, 10 М
0
0
Тример 1, 10 –6 М
0
0
–7
Тример 2, 10 –7 М
Тример 2, 10 –6 М
5-й пассаж
нр
некроз
вит
нр
некроз
вит
нр (А/В)
100
5
0
95
0
0
100/95
10
95
0
5
100
0
0/0
100
0
45,5
54,5
0
0
100/54,5
100
5,3
5,3
89,4
0
10
90/80,5
100
0
0
100
0
28,6
71,4/71,4
0
0
100
0
0
100
0
0
100/100
0
0
100
0
0
100
0
0
100/100
0
0
100
0
12,5
87,5
0
11,1
88,9/77,8
ак
ад
Тример 2, 10 –8 М
4-й пассаж
ьн
ая
Геммагенез растений на 3-м и 4-м пассажах не зависел от наличия в среде антивирусных препаратов и их концентраций. Зависимость была отмечена на 5-м пассаже с уровнем достоверности p < 0,001: максимальный коэффициент размножения был отмечен у растений, культивируемых на среде с тримером 1 в концентрации 10 –7 М и тримером 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М
(табл. 6). Минимальное значение коэффициента размножения отмечалось на средах с высоким
содержанием (10 –6 М) тримера 1 и тримера 2 (3,5 и 3,2 соответственно).
Та б л и ц а
6.
Коэффициент размножения растений-регенерантов подвоя Измайловский
Вариант опыта
4-й пассаж
5-й пассаж
Среднее по пассажам
1,7 ± 0,17a
5,1 ± 0,88b
3,1 ± 0,42a
3,3 ± 0,57b
Виразол 25 мг/л (контроль 2)
3,2 ± 0,73b
3,0*
0
2 ± 0,59a
Тример 1, 10 М
1,3 ± 0,07
3,5 ± 0,87
Тример 1, 10 –7 М
2,7 ± 0,87ab
2,7 ± 0,26ab
4,9 ± 0,37bcd
3,4 ± 0,47b
Тример 1, 10 М
2,2 ± 0,23
2,5 ± 0,44
ab
3,5 ± 0,39
2,7 ± 0,27b
Тример 2, 10 –8 М
1,9 ± 0,10ab
3,9 ± 1,31b
5,3 ± 0,64cd
3,7 ± 0,65b
Тример 2, 10 М
1,6 ± 0,12
ab
3,1 ± 0,59
6,1 ± 0,95
3,6 ± 0,73b
Тример 2, 10 –6 М
2,0 ± 0,06ab
5,0 ± 0,64b
3,2 ± 0,2a
3,4 ± 0,47b
ал
3-й пассаж
Без антивирусного препарата
(контроль 1)
ци
он
–8
–6
–7
На
44
a
ab
a
ab
ab
4,3 ± 0,5
abc
d
3 ± 0,53b
7.
Выход растений подвоя Измайловский при использовании 20 растений-регенерантов
для исследований
ел
Та б л и ц а
ар
ус
и
Эффективность микроразмножения при использовании 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов. Максималь­
ное количество растений возможно получить при использовании питательной среды, содержащей тример 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М – 785,5 и 605,1 (табл. 7). Эти концентрации тримера 2 являлись оптимальными для развития конгломератов (способствовали активной закладке
пазушных почек, в результате чего потенциал одной меристемы составил в среднем 39,3 и 30,3
растений-регенерантов) и не оказывали негативного влияния на морфофизиологические процессы растений (отсутствие некротизации и витрификации) (табл. 8 и 5).
ау
кБ
Среднее количество растений-регенерантов, шт.
Вариант опыта
3-й пассаж
2-й пассаж (без 2-5А)
4-й пассаж
5-й пассаж
выжившие/количество полученных растений при пересадке
20
20/34
32,3/164,7
164,7/510,6
Тример 1, 10 -8 М
20
20/26
14,2/49,6
49,6/213,3
Тример 1, 10 М
20
20/54
48,3/130,3
117,3/574,8
Тример 1, 10 М
20
20/44
44/110
78,5/274,9
Тример 2, 10 -8 М
20
20/38
38/148,2
148,2/785,5
-7
-6
Тример 2, 10 -7 М
Тример 2, 10 -6 М
Та б л и ц а
8.
ем
ия
н
Без антивирусного препарата (контроль)
20
20/32
32/99,2
99,2/605,1
20
20/40
35/175
155,6/497,8
Потенциал одной меристемы подвоя Измайловский в зависимости от вида и концентрации
олигоаденилатов, применяемых на 3–4–5-м пассажах
Среднее количество растений-регенерантов, шт.
Вариант опыта
Введено
Без антивирусного препарата (контроль)
Тример 1, 10 М
–7
Тример 1, 10 –6 М
Тример 2, 10 –8 М
Тример 2, 10 –7 М
Тример 2, 10 –6 М
4-й пассаж
5-й пассаж
1
1,7
8,7
26,9
1
1,3
4,6
19,5
ак
ад
Тример 1, 10 –8 М
3-й пассаж
1
2,7
13,8
35,7
1
2,2
5,5
19,3
1
1,9
7,4
39,3
1
1,6
4,9
30,3
1
2,0
10,0
32,0
ци
он
ал
ьн
ая
Заключение. Для растений-регенерантов сорта Новодворская тример 2 при первом контакте
с растением являлся более фитотоксичным. Концентрации 10 –8 М и 10 –7 М тримера 2 и 10 –7 М
тримера 1 являлись оптимальными для нормального развития конгломератов и получения максимального количества растений из одной меристемы. Растения-регенеранты подвоя Измайлов­
ский оказались более устойчивыми к выбранным концентрациям тримера 1 и тримера 2. К концу 5-го пассажа максимальный коэффициент размножения отмечался на средах с тримером 1
в концентрации 10 –7 М и с тримером 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М. Для эффективного производства сертифицированного посадочного материала для растений рода Prunus L. (на примере
сорта Ново­дворская и подвоя Измайловский) в культуре in vitro рекомендуем использовать тример 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М, с помощью которого получается максимальный выход
нормально развитых растений.
Бабоша А. В., Бойко В. В., Морозова З. Р. // Физиол. растен. 2002. Т. 49, № 3. С. 444–450.
Гончарук В. М., Быховец С. А. // Защита растений на рубеже XXI века. 2001. С. 287–289.
Квасюк Е. И.. Кулак Т. И., Зинченко А. И. и др. // Биоорган. химия. 1996. Т. 22, № 3. С. 208–214.
Колбанова Е. В., Кухарчик Н. В., Кулак Т. И. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2012. № 3. С. 49–54.
На
1.
2.
3.
4.
Литература
45
T. A. KRASINSKAYA, N. V. KUKHARCHIK, T. I. KULAK
ел
ар
ус
и
5. Колбанова Е. В., Кухарчик Н. В., Кулак Т. И. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2012. № 2. С. 33–38.
6. Красинская Т. А., Кухарчик Н. В., Кулак Т. И. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 1. С. 48–53.
7. Красинская Т. А., Кухарчик Н. В., Кулак Т. И. // Материалы VII междунар. науч. конф. «Регуляция роста, развития и продуктивности растений». Минск, 26–28 октября 2011 г. Мн., 20111. С. 112.
8. Кулак Т. И., Олейникова И. А., Ткаченко О. В. и др. // Докл. НАН Беларуси. 2011. Т.55, № 5. С. 58–62.
9. Тальянкий М. Э., Малышенко С. И., Федина А. Б. и др. // Докл. АН СССР. 1987. Т. 293, № 1. С. 253–256.
10.Ткачук З. Ю., Артеменко В. С., Семерникова Л. И. // Биополимеры и клетка. 1993. Т. 9, № 2. С. 9–18.
11.Cieslinska M. // J. Fruit Ornamental Plant Res. 2007. Vol. 15. P. 117– 124.
12.Devash Y., Gera A., Willist D. et. al. // The Journal of Biological Chemistry. 1984. Vol. 28, № 8. P.2482–3486.
13.Player M., Torrence P. // Pharmacol. Ther. 1998. Vol. 78, № 2. P. 55–113.
Summary
ау
кБ
MORPHOGENESIS OF PRUNUS REGENERANTS IN VITRO WITH USING OF 2',5'-OLYGOADENYLATES
AT THE MICROPROPAGATION STAGE
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
It was established that Trimer 2 – analog 2ʹ,5ʹ-olygoadenylate with 9-(2,3-аngidro-β-D-ribophyranosyl)аdenin fragment – is more phytotoxic for regenerants of cv. Novodvorskaya at the first contact with nutrition medium than Trimer 1 (analog of 2ʹ,5ʹ-olygoadenylate with virazol fragment).
Concentrations 10 –8 М and 10 –7 М of Trimer 2 and 10 –7 М of Trimer 1 are optimal for normal plant development and
maximum micropropagation rate from one meristem. The maximum micropropagation rate was noted on the medium with
Trimer 1 at the concentration 10 –7 М and with Trimer 2 at the concentration 10 –8 М and 10 –7 М for cv. Izmailovsky regenerants
at the end of 5-th subculture.
We recommend to use Trimer 2 at the concentration of 10 –8 М and 10 –7 М for effective production of Prunus plants in
culture in vitro.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 634.11:631.527
ел
О. Ю. УРБАНОВИЧ1, П. В. КУЗМИЦКАЯ1, З. А. КОЗЛОВСКАЯ2, Н. А. КАРТЕЛЬ1
ау
кБ
АЛЛЕЛЬНЫЙ СОСТАВ ГЕНОВ Md-ACS1, Md-ACO1 И Md-Exp7 СОРТОВ ЯБЛОНИ
(Malus è domestica) С РАЗЛИЧНЫМ СРОКОМ ХРАНЕНИЯ ПЛОДОВ
Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Минск, e-mail: O.Urbanovich@igc.bas-net.by,
Институт плодоводства,Минская обл., Минский р-н, пос. Самохваловичи, e-mail: zoya-kozlovskaya@tut.by
1
2
(Поступила в редакцию 16.01.2012)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Способность плодов яблони длительное время сохранять вкусовые качества в процессе хранения является важным коммерческим признаком. Сорта яблони, характеризующиеся
длительным периодом хранения плодов, получают дополнительные преимущества при реализации, существующие сорта значительно различаются по этому показателю. Плоды таких сортов,
как Папировка и Белый налив, пригодны к употреблению в течение 1–2 недель после уборки,
тогда как яблоки сорта Fuji могут в соответствующих условиях сохранять товарные качества
более полугода [1].
На длительность хранения яблок оказывает влияние растительный гормон этилен, синтез
которого происходит в клетках растений [2]. Он регулирует многие процессы, связанные с созреванием, такие как цвет плодов, формирование мякоти плодов, синтез ароматических компонентов и др. [3, 4]. Показано, что этилен является ключевым фактором, влияющим на изменения
в структуре клеток, которые приводят к их размягчению [5, 6]. Путь биосинтеза этилена был
установлен в 80-е годы [7]. Он контролируется двумя ферментами ACC (1-aminocyclopropane-1carboxylate) synthase и ACO (1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxydase) [8–10].
ACC синтаза кодируется семейством генов ACS, к которому относятся, в частности, MdACS1, Md-ACS2, Md-ACS3 [11, 12]. Ген Md-ACS1 экспрессируется в период созревания плодов
яблони [12]. Значение других членов семейства связывают с реакцией на повреждения, вегетативным ростом, ранней стадией в созревании плодов. Считается, что они находятся под контролем различных регуляторных механизмов [13]. Ген Md-ACS1 картирован в группе сцепления 15
генома яблони [14]. В геномной библиотеке широко распространенного коммерческого сорта
Golden Delicious, характеризующегося длительным периодом хранения плодов, была найдена
аллельная форма гена, альтернативная Md-ACS1-1 – Md-ACS1-2. В ее промоторной области обнаружена вставка мобильного генетического элемента SINE, что приводит к снижению транскрипции гена и, как следствие, снижению уровня этилена. Продукт транскрипции аллеля MdACS1-2 не обнаруживается при созревании плодов сорта Golden Delicious. Гомозиготным по аллелю Md-ACS1-2 оказался и сорт Fuji, синтезирующий низкие количества этилена и имеющий
длительный срок хранения плодов [15]. Была показана прямая взаимосвязь между генотипом,
продукцией этилена и лежкостью плодов яблони [14, 16, 17]. Так, три возможные комбинации
аллелей гена Md-ACS1 1/1, 1/2 и 2/2 соответствуют высокому, среднему и низкому уровню биосинтеза этилена соответственно [14, 16–18]. Аллельный состав по гену Md-ACO1 играет второстепенную роль в формировании уровня продукции этилена, но гомозиготность по Md-ACO1-1
усиливает эффект присутствия аллеля Md-ACS1-2 [14]. На сроки хранения плодов влияет также
процесс размягчения мякоти плода, в котором принимает участие фермент экспансин. Было показано, что один из гомо­логов экспансина Md-Exp7 ассоциирован со степенью размягчения плодов яблони и груши [19].
47
1.
Последовательность праймеров
Расположение
в геноме
Т°отж
Библиографическая
ссылка
F CAT AGA AGG TGG CAT GAG CA
R TTT CTC CTC ACA CCC AAA ACC
LG1
60
[19]
F AGAGAGATGCCATTTTTGTTCGTAC
R CCTACAAACTTGCGTGGGGATTATAAGTGT
LG15
58
[18]
F TCC CCC CAA TGC ACC ACT CCA
R GAT TCC TTG GCC TTC ATA GCT TC
LG10
65
[14]
ал
ACS1-5
ьн
Название маркера
Md-Exp7ssr
Последовательность праймеров, использованных для идентификации генов Md-Exp7,
Md-ACS1 и Md-ACO1
ая
Та б л и ц а
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Целью данного исследования является определение разнообразия аллельного состава генов
Md-ACS1, Md-ACO1 и Md-Exp7 в геноме сортов яблони с различными сроками хранения плодов
и оценка их корреляции с данным признаком.
Объекты и методы исследования. Объектом исследования служили 127 сортов и образцов
яблони, произрастающих в саду РУП «Институт плодоводства». Сформированная выборка была
представлена сортами различного генетического происхождения селекции Беларуси, России,
Украины, Германии, США и других стран. В нее были включены как современные, так и старые
сорта, традиционно выращиваемые в Беларуси. Для каждого сорта уточнялась родословная.
Препараты ДНК были получены из фрагмента листа отдельного растения. Выделение ДНК
проводили с помощью Genomic DNA Purification Kit (Thermo scientific (EC)) согласно рекомендованному протоколу.
Для идентификации генов Md-Exp7, Md-ACS1 и Md-ACO1 применяли молекулярные маркеры,
выявляемые в результате ПЦР. Название, последовательность и температура отжига праймеров
представлена в табл. 1. Праймеры синтезированы компанией Праймтех (Беларусь).
Реакционная смесь для ПЦР объемом 20 мкл содержала 40 нг ДНК, 75 мМ Трис-HCl (pH 8,8
при 25 °C), 20 мМ (NH4)2SO4, 0,01%-ный Tween 20, 0,2 мМ dNTP, 200 мкМ каждого праймера,
1 ед. Taq-полимеразы. Концентрация MgCl2 в реакции с праймерами ACS1-5 и Md-Exp7ssr составляла 1,5 мМ, с праймерами Md-ACO1 – 1 мМ. Реакцию проводили в следующем режиме:
94° – 4 мин; 40 циклов 94° – 40 с, Т°отж – 1 мин, 72° – 2 мин; 72° – 8 мин. Т°отж указана в табл. 1.
Продукты амплификации с праймерами ACS1-5 и Md-ACO1 разделяли в 1%-ном агарозном
геле в Трис-ацетатном буфере. Гели документировали с помощью фотографирования после
окрашивания этидиум бромидом. В качестве маркера молекулярного веса использовали 100 bp
DNA Ladder Plus (Thermo scientific (EC)).
Продукты амплификации с праймером Md-Exp7ssr разделяли методом электрофореза в секвенирующем акриламидном геле. Для проведения электрофореза использовали ДНК-секвенатор
ALFexpress II (Amersham Biosciences). Разделение продуктов амплификации осуществляли
в 6%‑ном акриламидном геле толщиной 0,3 мм. Электрофорез проводили в 1 x ТВЕ-буфере
(0,089 М Трис, 0,089 М борная кислота, 0,002 М EDTA рН 8,0) при следующих условиях: 400–
600 B, 40 мА, 50 Вт, 55 °C, интервал детекции 0,5 с, время проведения 1–2 ч. Результаты электрофоретического разделения документировались автоматически с помощью программного обеспечения секвенатора.
Корреляционной тест был проведен с помощью программы R 2.14.1, тип корреляции – корреляция Пирсона.
Md-ACO1
ци
он
Результаты и их обсуждение. Состав аллелей генов Md-Exp7, Md-ACS1 и Md-ACO1 был
определен в 127 образцах яблони из коллекционного сада РУП «Институт плодоводства».
Анализируемые сорта различались по срокам хранения плодов (табл. 2). В группу с длительным
сроком хранения было включено 55 сортов, плоды которых могут храниться в соответствующих
условиях от 3 мес и больше. В среднюю группу отнесены 34 образца со сроком хранения плодов
от 1 до 3 мес. Группа с малым сроком хранения представлена 38 образцами, плоды которых хранятся менее месяца.
На
48
№
п/п
Название сорта
Продолжительность хранения
1
2
3
Аллели генов
Md-ACS1
Md-ACO1
4
5
Cox’sOrangePeppin
дл
1/2
2/2
Elise
дл
2/2
2/2
3
Empire
дл
1/2
1/2
4
Fiesta
дл
1/2
1/2
Florina
дл
1/2
6
Freedom
дл
1/2
7
GoldenDelicious
дл
1/2
8
Jonafree
дл
9
Jupiter
дл
Kent
дл
11
Lawfam
дл
12
Lawfam (сеянец)
дл
13
Ottava
дл
14
Pinova
дл
15
RedBoskoop
16
Redcraft
Relinda
Revena
19
Tellisaare
20
Topaz
21
Алеся
22
Амулет
23
Антей
24
Бабушкино
25
Банановое
202
202
202
2/2
202
202/214
2/2
202
1/2
1/2
202/214
1/1
1/2
202
1/2
2/2
198/202
1/1
2/2
202
1/1
2/2
198/202
2/2
2/2
202/214
2/2
2/2
202
дл
1/1
2/2
198/202
дл
1/2
1/2
202
дл
2/2
1/2
202/214
дл
1/2
1/2
202/214
дл
1/1
2/2
202/210
дл
2/2
2/2
202/214
дл
1/2
2/2
202
дл
1/1
1/2
198/202
дл
1/1
2/2
198/202
ак
ад
17
18
198/202
2/2
ем
ия
н
10
6
ау
кБ
5
Md-Exp7
ел
1
2
и
Состав аллелей генов Md-Exp7, Md-ACS1 и Md-ACO1 в геноме образцов яблони
ус
2.
ар
Та б л и ц а
дл
1/1
2/2
198/202
дл
1/2
2/2
198/202
Белорусский синап
дл
1/2
2/2
198/202
27
Белорусское малиновое
дл
1/1
2/2
198/202
28
Вербное
дл
1/1
2/2
198
29
Весялина
дл
1/2
2/2
202
Ветеран
дл
1/1
2/2
202
31
Дарунак
дл
1/1
2/2
198/214
32
Едера
дл
1/1
2/2
198/202
33
Заря Алатау
дл
1/2
2/2
202
Заславское
дл
1/2
1/2
202
Имант
дл
1/1
1/2
202/214
дл
1/1
2/2
202
Минкар
дл
1/1
2/2
198/202
Надзейны
дл
1/1
2/2
202/214
34
35
36
37
38
Лошицкое
Несравненное
дл
1/1
2/2
198/202
40
Память Вавилова
дл
1/1
2/2
198/202
41
Память Коваленко
дл
1/1
2/2
198/214
42
Память Пашкевича
дл
1/2
2/2
198/202
43
Память Сикоры
дл
1/2
2/2
202/210
На
ци
он
39
ал
30
ьн
ая
26
49
2
3
44
Память Сюбаровой
дл
1/1
2/2
45
Перлына Киева
дл
1/2
2/2
46
Поспех
дл
1/1
2/2
47
Ребристое
дл
2/2
2/2
198/202
48
Свежесть
дл
1/1
1/2
202/214
2/2
198/202
2/2
198/202
2/2
198/214
2/2
198
1/2
2/2
202
1/1
2/2
202
1/2
2/2
198/210
1/1
2/2
198/202
1/1
2/2
202
2/2
2/2
202
1/1
2/2
202
ср
1/1
2/2
202/214
ср
2/2
1/2
202
ср
1/1
1/1
200/202
ср
1/1
1/2
202
ср
1/1
2/2
202
ср
1/2
1/2
202/214
ср
1/1
2/2
202
Серуэл
дл
1/2
Синап орловский
дл
1/1
Старт
дл
1/2
Стойкое
дл
1/1
53
Чаравница
дл
54
Чулановка
дл
Щедрое
дл
84-39--58
ср
57
84-50--9
ср
58
Alkmene
ср
59
Auxis
ср
60
BM41497
61
Galamast
M. sieboldii 25-175
McIntosh
64
Melba
65
Reanda
66
Retina
67
Sawa
68
Wealthy
ак
ад
62
63
ем
ия
н
55
56
ау
кБ
51
52
198
198/202
202/214
ел
49
50
ус
1
ар
4
и
Продолжение табл. 2
ср
1/2
2/2
202/214
ср
1/2
2/2
202/210
69
X1924
ср
1/2
1/1
202/214
70
Антоновка обыкновенная
ср
1/1
2/2
198/202
Белорусское сладкое
ср
1/1
2/2
202/214
Болотовское
ср
1/1
1/2
202/214
73
Веньяминовское
ср
1/2
2/2
202/214
74
Имрус
ср
1/1
2/2
198/214
75
К:1210
ср
1/2
2/2
202
К:1343
ср
1/2
2/2
202
К:1430
ср
1/1
2/2
202/214
Кандиль орловский
ср
1/1
1/2
198/214
Коваленковское
ср
1/1
2/2
202
ая
71
72
76
80
81
82
83
ср
1/1
2/2
202
ср
1/2
2/2
202
Минское
ср
1/2
1/2
202
Орловское полесье
ср
1/1
2/2
202/214
Осмоловка
ср
1/2
2/2
202/214
ци
он
84
Коштеля
Лучезарное
ал
78
79
ьн
77
85
Пепин литовский
ср
1/2
2/2
198/202
86
Пепин литовский улучшенный
ср
1/1
2/2
202
87
СООP-10
ср
1/1
2/2
202/214
88
Сябрына
ср
1/2
2/2
202/214
На
50
3
4
89
Черное дерево
ср
1/2
2/2
90
Discovery
мал
2/2
2/2
91
Gravenstein
мал
1/1
1/2
92
Hibernae
мал
1/1
2/2
93
Hislop
мал
1/1
1/2
94
JayDarling
мал
1/1
95
KBM F2
мал
1/1
мал
1/1
мал
1/1
98
Redfree
мал
99
SR0523
мал
100
Witos
мал
101
Афродита
мал
102
Белорусское летнее
мал
Белый налив
мал
Боровинка
мал
105
Долго
106
Елена
107
Ермак
108
Женева (F1 M.Nedzvezkyana)
109
Коробовка крупноплодная
110
Креб ГК-1, var. Nedzvezkyana
111
Медуница
202
198/202
202/212
198/202
2/2
202
1/2
200/212
2/2
200
1/1
2/2
202
1/1
2/2
198/202
1/2
2/2
202/214
1/2
2/2
202/214
1/1
2/2
198/202
1/1
2/2
198/202
1/1
2/2
202/210
ем
ия
н
103
104
202
ел
Nora
Redsilver
198/202
ау
кБ
96
97
1/2
ус
2
ар
1
и
Окончание табл. 2
мал
1/1
1/2
198
мал
1/1
2/2
202/210
мал
1/1
1/2
198/202
мал
1/2
2/2
202/210
мал
1/1
2/2
198/202
мал
1/1
1/2
200/202
мал
1/2
1/2
198/202
Мечта
113
Народное
мал
1/1
2/2
198/202
мал
1/1
2/2
202/206
114
Новинка осени
мал
1/1
2/2
198/202
115
Новое сладкое
мал
1/1
2/2
198/202
ак
ад
112
116
Орловим
мал
1/1
2/2
198/202
117
Осеннее полосатое
мал
1/1
2/2
198/202
118
Память Исаева
мал
1/1
2/2
202
Папировка
мал
1/1
2/2
198/202
Пепинка золотистая
мал
1/2
2/2
198/202
ая
119
120
Первинка
мал
1/1
2/2
198/210
Скала
мал
1/2
2/2
210/214
123
Слава победителям
мал
1/1
2/2
202
Солнышко
мал
1/1
2/2
202/214
Строевсое
мал
1/1
2/2
202/214
Утро
мал
1/1
2/2
198/202
Юбиляр
мал
1/1
2/2
198/202
125
126
127
ал
124
ьн
121
122
ци
он
П р и м е ч а н и е.
срок хранения плодов.
дл – длительных срок хранения плодов, ср – средний срок хранения плодов, мал – малый
На
В исследованной выборке образцов яблони был определен аллельный состав гена гомолога
экспансина Md-Exp7. Для данного гена описаны 3 аллеля длиной 214, 202 и 198 п.н., выявляемые
с помощью маркера Md-Exp7SSR [19]. Увеличение длины аллелей ассоциировано с усилением процесса размягчения мякоти плодов [19].
51
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Состав аллелей гена Md-Exp7, выявленный у анализируемых образцов яблони с помощью
маркера Md-Exp7SSR, представлен в табл. 2. Аллель длиной 214 п.н., ассоциированный с усилением процесса размягчения мякоти плода, обнаружен у 23,6 % сортов с длительным сроком хранения, у 41,2 % со средним и 13,2 % с малым сроком хранения плодов. Данный аллель представлен
у сор­тов, имеющих в родословной потомков вида M. floribunda, которые используются в селекции в качестве источников гена устойчивости к парше Rvi6(Vf ). Распределение аллеля длиной
214 п. н. среди исследованных сортов подтверждает вывод F. Costa et al. о том, что донором его
является вид M. floribunda [19]. В старинных сортах, таких как Антоновка обыкновенная,
Бабушкино, Белый налив, Коробовка крупноплодная и др., распространены в основном аллели
длиной 198 и 202 п.н. Кроме описанных ранее, в геноме исследованных сортов яблони обнаружены также аллели длиной 212, 210, 206, 200 п.н. Аллель длиной 210 п.н. присутствует в сортах
Память Сикоры, Щедрое, Теллисааре, Скала, Первинка, Елена, Боровинка, Wealthy и Крэбе ГК-1.
Сорта, в которых выявлен данный аллель, относятся к старым сортам, традиционно выращиваемым на территории России, Украины, Беларуси, либо являются непосредственными потомками
таких сортов. Сорт Wealthy (USA), вероятно, является потомком сорта Боровинка, либо связан
с ним общим происхождением. На это указывает близкий состав SSR аллелей этих двух сортов [20]. Аллель длиной 210 п.н. представлен у сортов как с длинным, так средним и малым
сроком хранения плодов. Влияние его на признак хранения не ясно. Аллели длиной 200, 206,
212 п. н. можно отнести к редким. Они обнаружены у сортов, не имеющих большого коммерческого значения, с малым сроком хранения плодов (табл. 2, рис. 1). Для 127 исследованных образцов расчетное значение коэффициента корреляции аллелей гена Md-Exp7 со сроком хранения
плодов было низким и составило 0,13. Вполне вероятно, что на значение коэффициента корреляции повлиял состав выборки исследованных сортов. В анализируемую выборку входили как старинные, так и современные сорта, которые значительно различались по происхождению. В целом в группе сортов с длительным сроком хранения чаще встречались генотипы 198/202 (34 %)
и 202/202 (31 %), со средним сроком хранения – 202/202 (41 %) и 202/214 (35 %), с малым – 198/202
(36 %) и 202/202 (16 %).
Рис. 1. Состав аллелей маркера Md-Exp7SSR среди сортов яблони с длинным, средним и малым сроком хранения плодов, %
Ген Md-ACS1 был идентифицирован с помощью кодоминантного маркера ACS1-5, косегрегированного с промоторной областью гена [16]. Продукт амплификации размером 489 п. н. свидетельствует о наличии аллеля Md-ACS1-1, а фрагмент 655 п. н. – аллеля Md-ACS1-2 [18]. MdACS1-2 – гомозиготный генотип, для которого характерен низкий синтез этилена, был детекти-
На
52
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
рован у сортов Alkmene, Discovery, Elise, Gala mast, Ottawa, Pinova, Relinda, Topaz, Ребристое.
Все сорта с данным генотипом относятся к современным. У старинных сортов генотип MdACO1-2/2 не представлен. По всей видимости, на распространение данного фаворитного для хранения плодов яблони аллеля оказывает влияние селекционный отбор.
В целом алели, ассоциированные с низким синтезом этилена, были представлены как в сортах с длительным сроком хранения, так и в сортах с коротким или средним сроком хранения
(рис. 2). Генотип Md-ACO1-1/1 чаще встречается у сортов с малым сроком хранения плодов
(81,58 %). Данный генотип представлен у 47,27 и 58,82 % сортов с длительным и средним сроком
хранения соответственно. Аллель Md-ACO1-2/2 представлен у 10,91 % сортов с длительным,
у 5,88 % со средним и 2,63 % с малым сроком хранения плодов. Расчетное значение коэффициента корреляции маркера с признаком составило 0,252.
Рис. 2. Распределение аллелей гена Md-ACS1 среди сортов яблони с длинным, средним и малым сроком хранения
плодов, %. 1–1 – генотип Md-ACO1-1/1, 1–2 генотип – Md-ACO1-1/2, 2–2 генотип – Md-ACO1-2/2
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
Аллельный состав гена Md-ACO1 был определен с помощью молекулярного маркера
Md‑ACO1. Аллелю Md-ACO1-1 соответствует фрагмент амплификации длиной 525 п. н., аллелю
Md-ACO1-2 – длиной 587 п. н. В 17 сортах из 127 исследованных представлены аллели
Md‑ACO1-1/2. Генотип Md-ACO1-1/1, также ассоциированный с низким синтезом этилена, обнаружен у образца X1924 и гибрида M. sieboldii 25/175. Не было выявлено сортов, содержащих гомозиготные аллели Md‑ACS1-2 и Md-ACO1-1 одновременно. Следует отметить, что именно при
сочетании этих двух генотипов наблюдается максимальное влияние гена Md-ACO1 на увеличение сроков хранения плодов яблони [14]. В комбинации с аллелем Md-ACS1-1 действие гена
Md‑ACO1 незначительно [14]. Для отбора фаворитной комбинации аллелей этих генов при селекции на длительный срок хранения плодов можно успешно использовать молекулярные маркеры
к данным генам [21].
Полученные результаты предполагают, что помимо генов Md-Exp7, Md-ACS1 и Md-ACO1
на сроки хранения плодов яблони оказывают влияние и другие факторы или гены. В частности,
показано, что наблюдается определенная зависимость между составом аллелей гена Md-ACS1,
сроком хранения плодов и сезонными сроками их созревания [16]. Плоды поздносозревающих
сортов с генотипом Md-ACS1-2/2 хранятся дольше и более устойчивы к размягчению, чем летние
сорта с генотипом Md-ACS1-1/1. Для создания сортов с длительным сроком хранения плодов
предпочтительно сочетание аллелей Md-ACS1-2/2 с сортом с поздним сроком созревания.
Вероятность того, что срок хранения плодов не будет длительным, увеличивается для сортов,
созревающих в ранние и средние сроки, в комбинации с генотипом Md-ACS1-1/1 [16].
Отсутствие в сортах яблони аллелей генов Md-ACS1 и Md-ACO1, ассоциированных с низким
синтезом этилена, не означает, что сроки хранения плодов таких сортов будут малыми. Так, например, сорта белорусской селекции Имант, Поспех, Надзейны, Вербное, имеющие генотип
53
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Md‑‑ACS1-1/1, хранятся в соответствующих условиях более 6 мес. Очевидно, что длительный
срок хранения этих сортов определяется другими факторами, генами или аллелями. Вероятно,
генотип Md-ACS1-1/1 ассоциирован с различными сроками хранения плодов яблони.
Высказывалось предположение, что известный аллельный состав гена Md-ACS1 не объясняет
всего разнообразия проявления фенотипических вариаций в сроках хранения и размягчения
плодов [16]. Кроме того, на территории Беларуси, Украины и средней полосы России исторически сложился и поддерживался сортимент сортов, отличный от европейского, что обусловлено
более жесткими погодными условиями этих регионов. Возможно, в некоторых местных сортах
распространены другие аллели генов, влияющие на сроки хранения плодов, которые пока не известны.
Следует отметить, что продолжительность хранения плодов яблони является достаточно
сложным признаком. В частности, непосредственно на синтез этилена оказывают влияние
MdERFs (ethylene-response factors) [22]. К генетическим факторам, влияющим на продолжительность хранения плодов яблони, относят различия в уровне транскрипции гена MdPG1, кодирующего полигалактуроназу [23]. Показана важная роль в регуляции созревания плодов
гена Md‑ACS3 [23]. Выявлены QTL локусы, влияющие на размягчение плодов и текстуру мякоти, на LG01, LG08, LG10, LG15 группах сцепления [24–26]. Длительность хранения плодов зависит от процессов, связанных с разрушением или изменением, гидролизом компонентов клеточной стенки – целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина, белков [27]. Возможно также, что некоторые генетические факторы, влияющие на длительность хранения плодов яблони, пока
не установлены.
Заключение. В результате проведенного исследования в геноме 127 сортов и образцов яблони определен аллельный состав генов Md-ACS1, Md-ACO1 и Md-Exp7, ассоциированных с разной
продукцией этилена и степенью размягчения плодов. Генотипы, ассоциированные с низким
и высоким синтезом этилена, выявлены как у сортов с коротким, так и с длинным сроком хранения плодов. Ряд сортов с длительным сроком хранения плодов не содержит фаворитных аллелей
генов Md-ACS1, Md-ACO1 и Md-Exp7. Вероятно, на продолжительность хранения плодов яблони
оказывают влияние другие факторы или гены. Результат генотипирования сортов яблони может
быть использован в селекционных программах.
Литература
ци
он
ал
ьн
ая
1. Kondo S., Uthaibutra J., Gemma H. // J. Jpn. Soc. Hortic. Sci. 1991. Vol. 60. P. 505–511.
2. Capitani G., Hohenester E., Feng L. et al. // J. Mol. Biol. 1999. Vol. 294. P. 745–756.
3. Oetiker J. H., Yang S. F. // Acta Hortic. 1995. Vol. 398. P. 372–394.
4. Giovannoni J. J. // Plant Cell. 2004. Vol. 16. P. 170–180.
5. Abeles F. B., Biles C. L. // Sci Hort. 1991. Vol. 47. P. 77–87.
6. Gussman C. D., Goffredz J. C., Gianfagna T. J. // Hort. Science. 1993. Vol. 28. P. 135–137.
7. Yang S. F., Hoffman N. E. // Ann. Rev. Plant Physiol. 1984. Vol. 35. P. 155–189.
8. Yang S. F. // Hort. Science. 1985. Vol. 20. P. 41–45.
9. Bleecker A. B., Kende H. // Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. 2000. Vol. 16. P. 1–18.
10.Barry C. S., Llop-Tous M. I., Grierson D. // Plant Physiol. 2000. Vol. 123. P. 979–986.
11.Rosenfield C., Kiss E., Hrazdina G. // Plant Physiol. 1996. Vol. 112. P. 17–35.
12.Dong J. G., Kim W. T., Yip W. K. et al. // Planta. 1991. Vol. 185. P. 38–45.
13.McMurchie E. J., McGlasson W. B., Eaks I. L. // Nature. 1972. Vol. 237. P. 235–236.
14.Costa F., Stella S., Van de Weg W. E. et al. // Euphytica. 2005. Vol. 141. P. 181–190.
15.Sunako T., Sakuraba W., Senda M. et al. // Plant Physiol. 1999. Vol. 119. P. 1297–1303.
16.Oraguzie N. C., Iwanami H., Soejima J. et al. // Theor. Appl. Genet. 2004. Vol. 108. P. 1526–1533.
17.Harada T., Sunako T., Wakasa Y. et al. // Theor. Appl. Genet. 2000. Vol. 101. P. 742–746.
18.Sunako T., Sakuraba W., Senda M. et al. // Plant Physiol. 1999. Vol. 119. P. 1297–1303.
19.Costa F., Van de Weg W. E., Stella S. et al. // Tree Genet. and Genom. 2008. Vol. 4. P. 575–586.
20.Urbanovich O. Y., Kazlovskaya Z. A. // Acta Hortic. 2009. Vol. 839. P. 479–486.
21.Zhu Y., Barritt B. H. // Tree Genet. and Genom. 2008. Vol. 4. P. 555–562.
На
54
и
ар
ус
22.Wang A., Tan D., Takahashi A. et al. // J. of Experim. Botany. 2007. Vol. 58, N 13. P. 3743–3748.
23.Wang A., Yamakake J., Kudo H. et al. // Plant Physiol. 2009. Vol. 151, N 1. P. 391–399.
24.King G. J., Maliepaard C., Lynn J. R. et al. // Theor. Appl. Genet. 2000. Vol. 100. P. 1074–1084.
25.Maliepaard C., Sillanpaa M. J., van Ooijen J. W. et al. // Theor. Appl. Genet. 2001. Vol. 103. P. 1243–1253.
26.Seymour G. B., Manning K., Eriksson E. M. et al. // J. Exp. Bot. 2002. Vol. 53. P. 2065–2071.
27.Payasi A., Mishra N. N., Chaves A.L.S. et al. // Physiol. Mol. Biol. Plants. 2009. Vol. 15, N 2. P. 103–113.
O. Yu. URBANJVICH, P. V. KUZMITSKAYA, Z. A. KAZLOUSKAYA, N. A. KARTEL
ел
ALLELIC DIVERSITY OF Md-ACS1, Md-ACO1 AND Md-Exp7 GENES OF APPLE CULTIVARS
(malus è domestica) WITH DIFFERENT STORABILITY
Summary
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
Allelic diversity of these genes Md-ACS1, Md-ACO1 and Md-Exp7 associated with fruit ethylene production and firmness
was determined for 127 apple cultivars and hybrids. The genotypes associated with low and high ethylene production were
detected in cultivars as with short and long shelf life. Some tested cultivars having long shelf life even did not contain the favourable alleles of the Md-ACS1, Md-ACO1 and Md-Exp7 genes. This is the evidence of presence other factors, which have
essential impact on shelf life of apple cultivars tested. The results of genotyping apple cultivars can be use in marker-assisted
selection for breeding apple cultivars for better storability and long shelf life.
ар
В. П. ДОМАНСКИЙ, Н. В. КОЗЕЛ
ел
УДК 577.342
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
ау
кБ
особенНости выращивания Spirulina platensis ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
СветодиодныХ источникОВ света
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск, e-mail: kmu@tut.by
(Поступила в редакцию 13.12.2012)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. В настоящее время широко обсуждается вопрос использования в качестве альтернативных источников освещения для выращивания растений новых высокоэффективных светодиодных ламп, обладающих низким энергопотреблением, высоким коэффициентом светоотдачи и длительным сроком службы [1, 2]. Однако до сих пор остается невыясненным ряд вопросов. Во-первых,
ведутся дискуссии по поводу возможности полноценного роста и развития растительного организма и формирования урожая при выращивании под светодиодами. Во-вторых, остается открытым
вопрос оптимального сочетания светодиодов с разными спектральными характеристиками.
Целью нашей работы было проведение сравнительного анализа эффективности использования в качестве источников освещения для выращивания сине-зеленой водоросли Spirulina
platensis новых сверхъярких светодиодов по сравнению с энергосберегающими люминесцентными лампами низкого давления и выяснение механизмов, определяющих особенности роста
Spirulina под светодиодными осветителями.
Интерес к таким исследованиям обусловлен не только выяснением теоретических аспектов
влияния светодиодных источников на рост и развитие фотосинтезирующих организмов,
но и возможностью практического применения этих источников для выращивания хозяйственно
ценных видов, в частности Spirulina platensis, которая уже около 40 лет является объектом промышленной биотехнологии для получения биомассы, используемой для лечения и профилактики болезней, в качестве витаминно-кормовой добавки к рационам кормления сельскохозяйственных животных, для промышленного получения из нее различных ценных веществ – β-каротина,
фикоцианина, полиненасыщенных жирных кислот [3]. В связи с ростом стоимости электроэнергии изучение использования светодиодных источников для выращивания Spirulina с целью снижения затрат на производство этой водоросли является весьма актуальным.
Объект и методы исследования. В качестве объекта исследования использовали трихомную сине-зеленую водоросль Spirulina (Arthrospira) platensis (штамма IBCE S-2 из коллекции
Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси) [4]. Водоросль выращивали в стеклянных бюксах объемом 20 мл (рабочий объем 15 мл) на среде Зарроука [5] в режиме 14 ч света – 10 ч темноты при температуре 25 ± 2 °С в течение 7 дней. Продуктивность Spirulina определяли по изменению биомассы, которую оценивали по поглощению и светорассеянию суспензии
в зеленой области спектра при 560 нм на спектрофотометре Metertech SP-830 Plus (Тайвань).
Для контроля изменений пигментного состава Spirulina дополнительно регистрировали суммарное поглощение и светорассеяние суспензии при 490 нм (позволяет судить о накоплении каротиноидов), 620 нм (основной максимум поглощения фикоцианина) и 680 нм (основной максимум
поглощения хлорофилла a) на спектрофотометре Metertech SP-830 Plus, а также регистрировали
спектры поглощения нативной культуры на спектрофотометре с интегрирующей сферой СФ-14
(Россия). Для выращивания Spirulina platensis использовали светодиодный осветитель с различными комбинациями синего (450–465 нм), голубого (465–485 нм), зеленого (520–535 нм), желтого
(590–595 нм), оранжевого (610–620 нм), красного (630–650 нм) и белого светодиодов (потребляе-
На
56
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
мая мощность одного светодиода около 1 Вт), а также энергосберегающую люминесцентную
лампу Philips PL-S 11W/640/2P с потребляемой мощностью 11 Вт, цветовой температурой 4100 К
и светоотдачей 64 лм/Вт в качестве контроля. Интенсивности световых потоков лампы и светодиодного осветителя изначально были выравнены по энергии и составляли 0,5 мВт/см2. В работе
были использованы сверхъяркие светодиоды Luxeon Rebel (Philips) и XLamp (Cree). В статье
представлены данные 3 опытов в 3-кратной биологической повторности. Статистическую обработку данных проводили в программе SigmaPlot 11.0.
Результаты и их обсуждение. На первом этапе исследования мы использовали для выращивания Spirulina platensis только красный и синий светодиоды в соотношении 2 : 1 по энергии излучения соответственно. Попытка использовать именно такие светодиоды для культивирования
водорослей не случайна, так как в фотосинтезирующих организмах в качестве основных пигментов-светосборщиков выступают хлорофилл и каротиноиды, которые наиболее эффективно
поглощают свет в синей и красной области спектра. Именно этими критериями руководствуется
большинство исследователей, применяя в разных комбинациях только синие и красные светодиоды для выращивания растений. Однако культивирование Spirulina под таким осветителем не
принесло положительных результатов. Так, установлено, что использование для культивирования водоросли только красного и синего светодиодов приводит к замедлению роста Spirulina
по сравнению с культурой, выращиваемой под люминесцентной лампой (таблица, рис. 1). Также
нами было зафиксировано преимущественное снижение содержания ценного биоантиоксиданта
фикоцианина, участвующего в клетках водоросли в процессе фотосинтеза, по отношению
к остальным светособирающим пигментам. На это указывает большее снижение поглощения
суспензии при 620 нм, а также снижение отношения максимумов при 620 и 440 нм в спектрах поглощения нативной культуры водоросли, выращенной под светодиодами (таблица, рис. 1).
Изменение продуктивности и содержания пигментов у Spirulina platensis при выращивании
под светодиодными осветителями по сравнению с люминесцентной лампой Philips (контроль)
Поглощение (с учетом светорассеяния) суспензии Spirulina, % к контролю
Светодиод
Длина волны регистрации, нм
ак
ад
490
Красный + синий (2 : 1)
Красный + синий + зеленый (2 : 1 : 1)
Оранжевый
Белый
Красный + желтый + голубой + синий (3 : 3 : 1 : 1)
560
620
680
95,5 ± 3,3
95,0 ± 3,6
91,5 ± 3,7
93,5 ± 2,8
98,8 ± 3,4
96,8 ± 1,6
94,2 ± 1,2
95,8 ± 1,5
98,9 ± 0,6
96,8 ± 1,1
88,3 ± 2,5
89,8 ± 2,4
86,1 ± 1,1
86,9 ± 0,8
81,5 ± 1,0
83,5 ± 2,8
121,6 ± 4,9
114,5 ± 1,8
116,5 ± 4,3
116,4 ± 0,7
На
ци
он
ал
ьн
ая
Причин замедления роста Spirulina может
быть несколько. Это и интенсивное поглощение
фотосинтетически активного света тонким слоем
суспензии, и фотоповреждение клеточных компонентов при насыщении фотосинтеза, и невозможность использования всего потенциала фотосинтетического аппарата Spirulina, включающего,
кроме хлорофилла и каротиноидов, также и фикоцианин. Мы предположили, что, несмотря на высокую энергетическую эффективность светодиодных источников света, для создания полноценного осветителя на основе светодиодов необходим
индивидуальный подбор интенсивностей светового потока, а также подбор спектрального состава для Spirulina с целью достижения максимальной продуктивности и высокой антиоксидантной
ценности водоросли.
Рис. 1. Спектры поглощения нативной культуры
Spirulina platensis, выращенной под люминесцентной
лампой Philips или светодиодным осветителем
(красный + синий в соотношении 2 : 1)
57
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Для решения этой задачи на втором этапе исследования изучали рост Spirulina под осветителями с разными светодиодами. Были использованы следующие варианты светодиодных источников:
1) синий, 2) голубой, 3) зеленый, 4) оранжевый, 5) белый, 6) красный + синий + зеленый в соотношении 2 : 1 : 1 по энергии излучения, 7) красный + желтый + голубой + синий в соотношении
3 : 3 : 1 : 1 по энергии излучения соответственно. Было установлено, что использование отдельно синего и голубого (варианты 1, 2) светодиодов для выращивания водоросли является бесперспективным, так как, несмотря на высокое поглощение света суспензией в этих областях, интенсивность
роста снижается практически в 2 раза. Также крайне низкий рост водоросли зафиксирован, как
и ожидалось, при использовании зеленого светодиода (вариант 3). При использовании в качестве
осветителя оранжевого и белого светодиодов, а также совместно красного, синего и зеленого (варианты 4, 5, 6) был зарегистрирован более интенсивный рост водоросли по сравнению с вариантами 1–3. Полученные результаты указывают на необходимость наличия в спектре источника освещения для выращивания Spirulina длинноволновой составляющей. Однако в большинстве экспериментов интенсивность роста водоросли не достигала значений, полученных при использовании
люминесцентной лампы (таблица). Лишь в единичных экспериментах при использовании оранжевого (вариант 4) светодиода и совместно красного, синего и зеленого светодиодов в соотношении
2 : 1 : 1 (вариант 6) продуктивность Spirulina была сопоставимой с таковой при выращивании под
люминесцентной лампой. Также важно отметить, что во всех перечисленных вариантах зафиксировано снижение фикоцианина по отношению к хлорофиллу и каротиноидам, что хорошо детектируется по уменьшению поглощения света при 620 нм, определяемого фикоцианином, относительно коротковолновой полосы поглощения остальных пигментов (таблица). Этот факт объясняется неоптимальным спектральным составом используемых светодиодных осветителей.
ая
Рис. 2. Изменение продуктивности (А560) и содержания фикоцианина (А620) у Spirulina platensis при выращивании
под люминесцентной лампой Philips или светодиодным осветителем (красный + зеленый + синий в соотношении
2 : 1 : 1) в зависимости от интенсивности света
ци
он
ал
ьн
Ценную информацию для выяснения механизмов, определяющих особенности роста
Spirulina под светодиодными осветителями, дает также анализ световых кривых накопления
биомассы водоросли и синтеза фикоцианина (рис. 2). Из приведенного рисунка видно, что при
использовании светодиодного осветителя с красным, синим и зеленым светодиодами наблюдается существенное (до 1,5 раза) замедление скорости роста Spirulina и снижение накопления
в клетках фикоцианина при увеличении интенсивности освещения. Представленные кривые
указывают на протекание процессов, схожих с фотоингибированием фотосинтеза в растительных организмах [6]. Мы предполагаем, что в случае использования светодиодного осветителя
с неоптимальным спектральным составом может также происходить фотоингибирование фотосинтетических процессов у Spirulina, вызванное развитием фотоокислительного стресса при облучении суспензии водорослей высокими дозами света, наиболее эффективно поглощаемого светособирающими пигментами [6, 7].
На
58
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
На основании полученных данных было решено
использовать более сложную осветительную установку, содержащую красный, желтый, голубой и синий светодиоды в соотношении 3 : 3 : 1 : 1 по энергии
излучения соответственно (вариант 7). При таком соотношении уменьшается доза света, наиболее эффективно поглощаемого фотосинтетическими пигментами, что может снизить степень фотодеструктивных
процессов в клетках водоросли. Этот подход дал положительный результат. Нам удалось добиться боле
высокой (примерно на 15 %) интенсивности роста
Spirulina, чем при культивировании под люминесцентной лампой (таблица). При этом снижения коли- Рис. 3. Спектры поглощения нативной культуры
чества фикоцианина относительно остальных фото- Spirulina platensis, выращенной под люминесцентсинтетических пигментов не происходило (таблица, ной лампой Philips или светодиодным осветителем (красный + желтый + голубой + синий в соотрис. 3). Важно отметить, что потребляемая энергия
ношении 3 : 3 : 1 : 1)
сконструированного осветителя равна 3,3 Вт, что
в 3 раза ниже энергопотребления люминесцентной
лампы с соответствующим световым потоком.
Заключение. Комбинирование различных светодиодов для создания полноценного спектрального состава позволило сконструировать высокоэффективный осветитель для выращивания сине-зеленой водоросли Spirulina. Использование, кроме «классических» синего и красного
светодиодов, дополнительно желтого и голубого позволяет повысить на 15 % продуктивность
Spirulina по сравнению с продуктивностью водоросли при выращивании под люминесцентной
лампой, при этом сохранив высокую антиоксидантную ценность биомассы Spirulina.
Примененный подход будет полезен при разработке осветителей для выращивания и других фотосинтезирующих организмов.
ак
ад
Литература
ая
1. Мартиросян Ю. Ц., Кособрюхов А. А., Креславский В. Д. и др. // С.-х. биология. 2008. № 3. С. 102–105.
2. Бахарев И., Прокофьев А., Туркин А., Яковлев А. // Современные технологии автоматизации. 2010. № 2. С. 76–82.
3. Мельников С. С., Самович Т. В., Мананкина Е. Е., Будакова Е. А. // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2011.
№ 3. С. 41–45.
4. Мельников С. С., Мананкина Е. Е., Будакова Е. А., Шалыго Н. В. Каталог генетического фонда хозяйственно полезных видов водорослей. Мн., 2011.
5. Supapon C., Kalyanee P., Peerada P. et al. // Stand. Genomic Sci. 2012. Vol. 6, N 1. P. 43–53.
6. Li H., Tong Y., Li B. et al. // J. Genet. Genomics. 2010. Vol. 37, N 6. P. 399–412.
7. Foyer C. H. // Physiol. Plantarum. 1994. Vol. 92, N 4. P. 696–717.
V. P. Domanskii, N. V. Kozel
ьн
Features of growing Spirulina platensis uSING THE LED sources light
Summary
На
ци
он
ал
The perspective the use of LED lighting for growing Spirulina platensis is demonstrated. The mechanisms affecting the
efficiency of such lighting for growing Spirulina are examined.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 581.174.032.3./036/1
ел
Л. Ф. КАБАШНИКОВА, Л. М. АБРАМЧИК, Е. В. СЕРДЮЧЕНКО, Л. В. КАПЫЛОВА
ау
кБ
РЕАКЦИЯ ПРОРОСТКОВ ЯЧМЕНЯ (HORDEUM VULGARE) ПРИ СОЧЕТАННОМ
ДЕЙСТВИИ ГИПЕРТЕРМИИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск, e-mail: kabashnikova@ibp.org.by
(Поступила в редакцию 27.12.2012)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. В последние годы все больше возрастает актуальность изучения физиолого-биохи­
мических процессов у высших растений при стрессовых условиях с целью повышения их устойчивости к неблагоприятным факторам воздействия [1]. В связи с глобальным потеплением климата увеличивается размер площадей, на которых растения подвергаются действию водного дефицита. Недостаток влаги вызывает изменения ростовых, морфологических, анатомических
и биохимических показателей в растениях [2], что препятствует реализации потенциала продуктивности возделываемых культур. Особое внимание уделяется характеристике показателей, связанных с функционированием фотосинтетического аппарата (ФСА), так как фотосинтез является основным процессом, обеспечивающим образование биомассы растений, и до сих пор не определено, повреждение каких участков ФСА при водном дефиците приводит к торможению
фотосинтеза.
В ходе эволюции у растений выработалась уникальная стратегия адаптации к биотическим
и абиотическим стрессам, позволяющая приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям
окружающей среды. В настоящее время особенно интенсивно изучаются физиологические и молекулярные основы ответа растений на разные виды стрессов, в том числе и на водный дефицит
[3, 4]. Недостаток влаги, как и другие абиотические стрессы (засоление, низкие и высокие температуры), приводит к усиленному образованию активных форм кислорода (АФК), таких как
•–
супер­оксид-анион радикал (О2 ), пероксид водорода (Н2О2) и гидроксильный радикал (.ОН) [5, 6].
АФК вызывают деградацию белков, окисление липидов, выцветание пигментов. Обезвреживание
АФК является общим ответом на большинство видов стрессов. Детоксикация АФК осуществляется системой антиоксидантной защиты, включающей как неэнзиматические компоненты
(аскорбат, глутатион, γ-токоферол, каротиноиды), так и ферменты [5, 6]. С помощью этих защитных механизмов происходит обезвреживание и удаление токсических продуктов, что предотвращает их разрушительное действие. Необходимо отметить, что влияние различных стрессов
на активность ферментов антиоксидантной защиты зависит от вида растений, стадии развития
и интенсивности стрессового воздействия.
Целью данной работы являлось изучение влияния водного дефицита, вызванного сочетанным действием гипертермии и обезвоживания, на структурно-функциональное состояние фотосинтетического аппарата и окислительный статус проростков ячменя.
Материалы и методы исследования. Для проведения опытов использовали 6-дневные зеленые проростки ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Магутны. Проростки выращивали в лабораторных условиях при 16-часовом фотопериоде, на полихроматичном белом свету (120 мкмоль · квантов · м–2 · с–1), при температуре 22/16 °С (день/ночь), на специальных сетках на слое фильтровальной бумаги, увлажненной водой.
Водный дефицит создавали путем погружения срезанных листьев проростков ячменя
в 3%‑ный раствор полиэтиленгликоля 6000 (Sigma), который позволяет создать осмотический
На
60
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
потенциал – 0,28 МПа, и помещали в термостат на 1 ч при температуре 40 °С. Контролем служили растения такого же возраста, находящиеся в условиях нормального водоснабжения.
Относительное содержание воды определяли по формуле
RWC = (FW – DW) / (TW – DW) ç 100 %, где RWC – относительное содержание воды; DW – сухая биомасса проростка; FW – сырая биомасса проростка; TW – биомасса листа при достижении
его клетками состояния полного тургора в результате 24-часовой инкубации в дистиллированной воде.
Водный дефицит листьев ячменя вычисляли по формуле WD = (TW – FW) / TW ç 100 %, где
WD – водный дефицит.
Спектры флуоресценции нативных листьев регистрировали при температуре жидкого азота
(–196 °С) на флуориметре Solar LSF 222 (Беларусь). Флуоресценцию хлорофилла (Хл) возбуждали синим светом с длиной волны 440 нм. Спектры флуоресценции регистрировали в диапазоне
600–760 нм.
Количество пигментов в ацетоновых экстрактах определяли по спектрам поглощения, снятым
на спектрофотометре Uvikon 931 (Германия). Расчет проводили по формулам, предложенным в [7].
Определение содержания пероксида водорода в экстрактах листьев проводили с помощью
флуоресцентного метода, в основе которого лежит реакция окисления скополетина в присутствии Н2О2, катализируемая пероксидазой хрена [8].
Пероксидазную активность измеряли используя бензидин и пероксид водорода по [9].
Пероксидное окисление липидов (ПОЛ) тестировали по количеству малонового диальдегида
(МДА), содержание которого определяли по цветной реакции с тиобарбитуровой кислотой с последующим измерением оптической плотности на спектрофотометре Uvikon 931 (Германия) при
длине волны 532 нм [10]. Количество МДА рассчитывали используя молярный коэффициент
1,55 · 105 М–1 · см–1. Статистическую обработку данных проводили по [11].
Флуоресцентные параметры фотосистемы (ФС2) измеряли на флуориметре Teaching-РАМ
(pulse amplitude modulation) (Walz, Германия). Перед измерением листья адаптировали к темноте
в течение 15 мин. Включение модулированного с низкой частотой (32 Гц) слабого света (630 нм,
0,04 мкмоль · квантов · м–2 · с –1) возбуждало фоновую флуоресцентно F0. Световой импульс (λ =
663 нм) высокой интенсивности (3300 мкмоль · квантов · м–2 · с –1) увеличивал квантовый выход
флуоресценции до максимального уровня Fm. Потенциальный квантовый выход фотохимичеcких
реакций ФС 2 был рассчитан по формуле: Fv / Fm = (Fm – F0) / Fm.
Результаты и их обсуждение. Для создания дефицита влаги и исследования его влияния на
структурные и функциональные показатели ФСА зеленых проростков ячменя использовали осмотически активное вещество – полиэтиленгликоль (ПЭГ), который не токсичен, не попадает
в растение и вызывает водный стресс у растений, уменьшая водный потенциал в питательной
среде. Известно, что в природных условиях растение подвергается действию одновременно нескольких повреждающих факторов и водный стресс, как правило, возникает при сочетании таких факторов, как высокая температура и обезвоживание. В предварительных экспериментах
путем использования различных концентраций ПЭГ, температуры и продолжительности их действия было установлено, что физиологически обратимый водный дефицит в лабораторных условиях возникает при погружении срезанных листьев ячменя в 3%-ный раствор ПЭГ и инкубации
их в термостате при 40 °С в течение 1 ч. Такая процедура обработки листьев 7-дневных проростков ячменя приводит, по нашим данным, к снижению относительного содержания воды (RWC)
до 72 % и развитию водного дефицита (WD) до 21 % в опытных образцах, тогда как в контроле
эти величины составляют 90 и 8 % соответственно.
Исследование количества фотосинтетических пигментов, которое, как правило, рассматривается в качестве интегрального показателя эффективности поглощения солнечной энергии поверхностью листа и является индикатором физиологического состояния растения, показало, что
в условиях нашего эксперимента (обезвоживания) не происходит заметного изменения содержания хлорофилловых пигментов и каротиноидов в расчете на единицу сырой массы (табл. 1).
Из чего можно заключить, что система биосинтеза фотосинтетических пигментов зеленых проростков ячменя устойчива к данному виду стресса.
61
Содержание фотосинтетических пигментов и антоцианов в листьях 7-дневных проростков
ячменя в норме и в условиях дефицита влаги (мкг/г сырой массы)
Хл а
Хл b
Контроль
1323 ± 0,09
Водный дефицит
1294 ± 0,04
Вариант
Каротиноиды
Хл а/Хл b
451 ± 0,031
1775 ± 0,12
339 ± 0,024
2,93 ± 0,02
5,24 ± 0,03
411 ± 0,015
1705 ± 0,06
346 ± 0,010
3,14 ± 0,02
4,92 ± 0,02
Антоцианы
79,1 ± 0,063
95,2 ± 0,085
Представлены средние арифметические значения из 4 независимых экспериментов.
ел
П р и м е ч а н и е.
Хл/кароти­
ноиды
Хл (а+b)
ус
и
1.
ар
Та б л и ц а
2.
Влияние дефицита влаги на соотношение основных максимумов низкотемпературной
флуоресценции (–196 °С) в листьях 7-дневных проростков ячменя
ал
Та б л и ц а
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
Результаты количественной оценки содержания непластидных пигментов флавоноидной
природы антоцианов, выполняющих важную роль в защите растений при стрессовых воздействиях, показали, что в условиях обезвоживания их количество увеличивалось на 20 % по сравнению с контрольным вариантом. По-видимому, одним из факторов, обеспечивающих адаптацию растений ячменя в условиях дефицита влаги, является синтез и накопление антоцианов.
Для получения информации о структурном состоянии главных интегральных компонентов
хлоропластных мембран при обезвоживании было проведено исследование низкотемпературных
спектров флуоресценции (НТСФ) зеленых проростков ячменя при температуре жидкого азота.
Флуоресценция Хл а в зеленых листьях при температуре жидкого азота характеризуется спектром с основным максимумом при 740 нм, который обусловлен свечением Хл ФС 1, и макси­
мумом с небольшим плечом в коротковолновой области при 685 нм, вызванным свечением
Хл ФС 2 [12]. Установлено, что дефицит влаги не оказывал влияния на структуру спектра флуоресценции: все характерные для зеленых проростков ячменя растений полосы флуоресценции сохраняются, не изменялось также и положение основных максимумов флуоресценции по сравнению с контрольным образцом. Однако действие обезвоживания сказалось на интенсивности свечения основных максимумов флуоресценции Хл. В опытном образце было зарегистрировано
снижение максимума длинноволновой составляющей флуоресценции Хл при 740 нм, принадлежащей реакционному центру (РЦ) ФС 1. При этом в условиях дефицита влаги обнаружено также
значительное падение интенсивности свечения флуоресценции и в коротковолновой области
спектра, излучаемой антенной РЦ ФС 2. Среднее значение отношения интенсивностей I740 / I685
для этого варианта составляет 6,67 (табл. 2), что превышает уровень контрольного варианта
на 38 %. Как видно из таблицы, возрастание уровня стехиометрического отношения главных пигмент-белковых комплексов (ПБК) обусловлено более существенным снижением интенсивности
флуоресценции Хл ФС 2 зеленых проростков ячменя. Уменьшение свечения в коротковолновой
области спектра свидетельствует о том, что меньшее количество квантов света поступает в РЦ
ФС 2. По-видимому, основной причиной данного факта могут быть нарушения в структурной
организации светособирающего комплекса (ССК) фотосинтетических мембран в условиях нашего эксперимента, в результате чего снижается его способность поглощать энергию квантов света
и эффективность ее передачи РЦ. В связи с этим уменьшается интенсивность флуоресценции
ФС 2 и значительно уменьшается поступление энергии в ФС 1. Нельзя исключать, однако, и прямого негативного влияния действия водного дефицита на структурные компоненты ФС 1 и ФС 2.
I740 (отн.ед)
I685 (отн.ед)
I740 / I685
Контроль
8,20 ± 0,07
1,70 ± 0,30
4,82 ± 0,12
ПЭГ+ТШ
6,00 ± 0,24
0,90 ± 0,31
6,67 ± 0,19
ци
он
Вариант
Таким образом, полученные данные свидетельствует о наличии значительных структурных
перестроек ФСА в зеленых проростках ячменя, испытывающих недостаток влаги.
Другим важным фактором, регулирующим функционирование ФСА растений, считается фотохимическая активность ФС 2 [13]. Действие обезвоживания на функциональное состояние фотосинтетического аппарата изучали с использованием метода индукции флуоресценции Хл, позволяюще-
На
62
3.
Влияние дефицита влаги на параметры флуоресценции Хл а в 7-дневных проростках
ячменя
Вариант
F0
Fv / Fm
Fm
Контроль
0,176
0,760
0,735
ПЭГ+ТШ
0,176
0,708
0,603
ау
кБ
Та б л и ц а
ел
ар
ус
и
го оценить изменение фотохимической активности ФС 2, которая является наиболее чувствительным компонентом ФСА зеленых проростков ячменя к различного рода стрессовым воздействиям.
Анализ полученных данных показал, что в условиях водного дефицита в листьях ячменя
происходит уменьшение выхода максимальной флуоресценции Fm. При этом уровень F0 оставался практически неизменным. В таких условиях потенциальный квантовый выход фотохимических реакций ФС 2 (отношение (Fm – F0) / Fm) в контрольном варианте составлял 0,799, в то время
как при недостатке влаги значения этого показателя уменьшались до 0,708. Негативное действие
дефицита влаги на активность ФС 2 листьев ячменя проявляется также в уменьшении константы фотохимического тушения флуоресценции Хл (qP) и, соответственно, снижении эффективного квантового выхода фотохимических реакций ФС 2 по отношению к контролю (табл. 3).
Yield
qP
qN
0,633
0,917
0,253
0,542
0,749
0,311
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Принято считать, что снижение выхода Fm по отношению к контрольным растениям при неизменном выходе F0 обусловлено усилением процессов нефотохимического тушения флуоресценции Хл (qN). Данный процесс рассматривается как наиболее важный защитный механизм
ФСА растений от стресс-индуцированных повреждений, обеспечивающий обезвреживание избытка поглощенной энергии фотонов путем рассеяния энергии в электронтранспортной цепи
(ЭТЦ), и основным механизмом которого является увеличение протонного трансмембранного
градиента [14]. Использование метода флуоресцентного анализа показало усиление процессов
нефотохимического тушения флуоресценции Хл у растений, подвергнутых обезвоживанию
(табл. 3, рис. 1). Из результатов нашего эксперимента следует, что одним из важных механизмов,
способствующих преодолению негативного действия водного стресса в зеленых проростках, является усиление нефотохимического тушения флуоресценции Хл. Таким образом, полученные
данные свидетельствуют, что параметры индукции флуоресценции Хл а являются весьма чувствительными к действию дефицита влаги, которая не проявилась еще на показателях водного
обмена и на содержании фотосинтетических пигментов, что позволяет использовать эти показатели для ранней экспресс-диагностики состояния растений в условиях водного дефицита.
На
Рис. 1. Влияние водного дефицита на уровень нефотохимического тушения флуоресценции Хл в листьях 7-дневных
проростков ячменя
63
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Известно, что в неблагоприятных условиях окружающей среды
в растениях усиленно образуются
АФК и активируются деструктивные
процессы [6, 15]. С изменением состояния мембран и деградацией липидов связывают начальный этап реакции клеток растений на действие
различных стрессов, запускающий
включение других защитных механизмов. Для оценки величины окислительных процессов определяли
накопление устойчивого продукта
липопероксидации клеточных мембран – МДА, количество которого
характеризует интенсивность ПОЛ
и является одним из важнейших поРис. 2. Влияние водного дефицита на содержание продуктов ПОЛ
в листьях 7-дневных проростков ячменя
казателей устойчивости растений
к стрессу [6]. Как видно из рис. 2
вод­ный стресс, создаваемый совместным действием ПЭГ и повышенной температуры, вызывает
развитие окислительных процессов в клетках растений ячменя, что выражается в резком увеличении содержания МДА. Активное протекание окислительных процессов в клетках растений
в стрессовых условиях обусловлено генерацией АФК, которые особенно интенсивно образуются
в хлоропластах в результате нарушения равновесия между скоростью реакций переноса электронов в ЭТЦ и скоростью фиксации СО2. Изучение влияния обезвоживания на интенсивность генерации одного из АФК – пероксида водорода (Н2О2) – в листьях ячменя выявило рост содержания Н2О2 в опытном варианте на 20 % по отношению к контрольному уровню (рис. 3). Для оценки окислительного статуса проростков ячменя в условиях водного дефицита представлялось
важным оценить также и состояние компонентов антиоксидантной защиты клетки. Известно,
что важной каталитической системой, задействованной в регуляции уровня пероксида водорода,
является пероксидаза, с помощью которой происходит обезвреживание и удаление токсических
продуктов, что предотвращает их разрушительное действие. В условиях нашего эксперимента
Рис. 3. Влияние водного дефицита на содержание пероксида водорода и активность пероксидазы в листьях 7-дневных
проростков ячменя
На
64
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
установлено, что повышение пула Н2О2 в растениях ячменя под действием водного дефицита сопряжено с повышением пероксидазной активности (рис. 3). Значительное повышение активности пероксидазы и одновременное увеличение содержания пероксидов, зарегистрированное
нами, свидетельствует о более сложном взаимоотношении компонентов антиоксидантной системы клетки и требует дальнейшего детального исследования состояния других ферментов, участвующих в детоксикации АФК, в частности каталазы и супероксиддисмутазы (СОД). Так как
одной из возможных причин повышения содержания пероксида водорода в растительной ткани
в стрессовых условиях может быть увеличение активности СОД, которая катализирует превращение супероксидного радикала в пероксид водорода [16], что в свою очередь может способствовать накоплению последнего даже на фоне роста активности пероксидазы.
Заключение. Результаты нашей работы показали, что в условиях сочетанного действия гипертермии и обезвоживания в зеленых проростках ячменя развиваются признаки окислительного стресса, о котором можно судить по усилению процессов переокисления липидов клеточных
мембран и пула, участвующего в запуске защитных систем клетки пероксида водорода. На фоне
этого наблюдается увеличение активности одного из ключевых антиоксидантных ферментов пероксидазы и низкомолекулярных антиоксидантов, в частности антоцианов. Показателем окислительного стресса, развивающегося в хлоропластах, является также изменение стехиометрического отношения главных интегральных пигментных компонентов фотосинтетических мембран
хлоропластов и снижение фотохимической активности ФС 2. При этом функционирование фотосинтетического аппарата в условиях дефицита влаги включает повышенную способность растений ячменя рассеивать избыток поглощенной энергии света в виде тепла, защищая тем самым
компоненты электронтранспортной цепи хлоропластных мембран фотосинтетического аппарата
от сверхвосстановленности.
В целом полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что ответная реакция проростков ячменя в условиях сочетанного действия гипертермии и обезвоживания включает индукцию накопления активных форм кислорода, в частности пероксида водорода, активацию
ПОЛ мембранных липидов, что в свою очередь вызывает активацию антиоксидантного фермента пероксидазы и увеличение содержания антоцианов. Однако активация антиоксидантной системы не предотвращает нарушение структурно-функционального состояния фотосинтетических мембран на уровне стехиометрии и функциональной активности фотосистем фотосинтеза.
Литература
На
ци
он
ал
ьн
ая
1. Шакирова Ф. М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа, 2001.
2. Тарчевский И. А. Фотосинтез и засуха. Казань, 1964.
3. Chaves V. V., Oliveira V. V. // J. Exp. Bot. 2004. Vol. 55. P. 2365–2384.
4. Flexas J., Bota J., Galmes J. et al. // Physiol. Plant. 2006. Vol. 127. P. 343–352
5. Мерзляк М. Н. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительной клетки // Итоги
науки и техники. Сер. Физиол. растен. М., 1989. Т. 6.
6. Foyer C. N., Noctor G. // Plant Cell. 2005. Vol.17. P. 1866–1875.
7. Шлык А. А. Биохимические методы в физиологии растений. М., 1971. С. 154–170.
8. Okuda T., Matsuda Y., Yamanaka A. et al. // Plant Physiol. 1991. Vol. 97, № 3. P. 1265–1267.
9. Гавриленко В. Ф., Ладыгина М. Е., Хандобина Л. М. Большой практикум по физиологии растений. М., 1975.
10.Курганова Л. Н., Веселов А. П., Синицына Ю. В., Еликова Е. А. // Физиол. растен. 1999. Т. 46, № 2. С. 218–222.
11.Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика. 3-е изд., испр. Мн., 1973.
12.Ладыгин В. Г., Вайшля О. Б. // Физиол. растен. 2005. Т. 52, № 2. С. 172–183.
13.Корнеев Д. Ю. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлорофилла. Киев, 2002.
14.Krause G. H., Weis E. // Annu. Rev. Plant. Physiol. Mol. Biol. 1991. Vol. 42. P. 313–349.
15.Барабой В. А. // Успехи совр. биологии. 1991. Т. 111. С. 923–932.
16.Колупаев Ю. Е., Карпец Ю. В., Ястреб Т. О., Мусатенко Л. И. // Физиол. и биохим. культ. растен. 2010. Т. 42,
№ 3. С. 210 – 217.
65
и
L. F. KABASCHNIKOVA, L. M. ABRAMCHIK, E. V. SERDIUCHENKO, L. V. KAPYLOVA
ус
RESPONSE OF BARLEY SEEDLINGS (HORDEUM VULGARE) TO THE COMBINATION ACTIONS
OF HYPERTHERMIA AND DEHYDRATION
ар
Summary
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
The effect of water deficit on the structural and functional characteristics of the photosynthetic apparatus and oxidative
status of green barley seedlings was studied. It is proved that under conditions of water deficit the decrease of photosynthetic
activity of PS 2 and the stoichiometric ratio change in the photosynthetic membranes integral pigment components take place.
The functioning of the photosynthetic apparatus under drought conditions includes the heightened ability of barley plants to
dissipate excess of absorbed light energy as heat, thus protecting the components of electron-transport chain in chloroplast
membranes photosynthetic apparatus from overreduction. It was discovered that under conditions of water deficit in the green
barley seedlings the signs of oxidative stress develop, that one can see on enhancing of lipid peroxidation process in cell membranes and a pool of hydrogen peroxide participating in the launch of the cell defensive systems. In this case, it is observed the
synthesis increase of a key antioxidant enzymes peroxidase and low molecular weight antioxidants.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 581.1+577.34.05
ел
М. С. РАДЮК, И. Н. ДОМАНСКАЯ, Е. А. БУДАКОВА, Е. А. СПИВАК, Н. В. ШАЛЫГО
ау
кБ
ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНТИМИКРОБНЫХ БЕЛКОВ В ПРОРОСТКАХ
ЯЧМЕНЯ (HORDEUM VULGARE)
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск, еmail: radmes@mail.ru
(Поступила в редакцию 10.01.2013 )
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Антимикробные белки (АМБ) являются компонентами защитных систем многоклеточных организмов. В настоящее время известно около 1000 АМБ, с различной структурой,
составом и механизмом действия. Большинство из них имеют широкий спектр антипатогенной
активности [1–4]. АМБ растений относятся к цистеин-богатым соединениям, в молекулах которых содержится четное число остатков цистеина (2–10), образующих дисульфидные связи, которые придают молекулам высокую структурную устойчивость. АМБ обладают рядом общих
свойств: небольшим размером молекул, положительным зарядом и амфифильностью структуры.
Эти свойства позволяют АМБ воздействовать на мембраны микроорганизмов, нарушая их проницаемость. По величине молекул АМБ делятся на две основные группы: с молекулярной массой больше 10 кДа и молекулярной массой меньше 10 кДа. По гомологии аминокислотных
последовательностей, расположению остатков цистеина в полипептидной цепи и пространственной структуре различают несколько типов АМБ растений: дефензины, тионины, неспецифические липидпереносящие белки, 2S-альбумины, гевеино- и ноттиноподобные белки, макроциклические пептиды, глицин-богатые пептиды и 4-Cys-пептиды [3, 4].
Особое место среди АМБ занимают растительные дефензины – белки широкого спектра действия, обладающие фунгицидной, инсектицидной и в меньшей степени антимикробной активностью [5]. Впервые дефензины растений были выделены из семян пшеницы и ячменя в 1990 г. [6].
Сначала они получили название γ-тионины из-за сходства по размеру (5 кДа) и числу дисульфидных мостиков с тионинами. Однако затем было выявлено структурное и функциональное
подобие этих белков с антимикробными дефензинами насекомых и млекопитающих, на основании чего и было предложено название – растительные дефензины [7, 8]. Характерно, что дефензины растений могут синтезироваться также в ответ на абиотические стрессы: засуху [9], засоление [10] и пониженные температуры [11]. Принципиальное отличие растительных дефензинов
от других антимикробных белков растений заключается в их нетоксичности для клеток млекопитающих и растений [8, 12].
Нетоксичность для клеток млекопитающих растительных дефензинов, обладающих фунгицидными, антибактериальными и инсектицидными свойствами, делает их пригодными для создания трансгенных растений с повышенной устойчивостью к патогенам. Получены растения табака и томата, трансформированные смысловыми генами дефензина редьки [8, 13]. В растения
рапса внедрен ген дефензина гороха [14], а растения картофеля трансформированы генами дефензина люцерны [15]. Гены дефензина из редьки были использованы для агробактериальной
трансформации белорусских сортов картофеля Дельфин и Живица [16].
Тионины представляют собой семейство основных белков (pI > 8) с низким молекулярным весом (около 5 кДа), богатых основными и серосодержащими аминокислотами: аргинином, лизином и цистеином. Все тионины содержат 3–4 дисульфидные связи, придающие этим белкам высокую структурную стабильность. Тионины токсичны в отношении бактерий, грибов, дрожжей,
67
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
при этом они токсичны также для клеток растений и млекопитающих [7, 17]. Тионины были изолированы из семян пшеницы (пуротионин) и других злаковых культур, таких как ячмень (αи β-гордотионины) [18], овес (α- и β-авенотионины) [19] и рожь (секалетионин) [20]. Три сходных
с пуротионином белка были выделены из листьев и стеблей омелы и получили название вискотоксинов [21]. Отдельная группа тионинов была выделена из листьев ячменя [22–24]. Пред­
полагалось, что у злаковых культур тионины присутствуют только в эндосперме семян. Однако
в работе [22] было продемонстрировано, что в листьях этиолированных растений присутствует
мРНК, близкая по своему составу к мРНК гордотионинов семян. После освещения растений содержание этой мРНК резко уменьшается. В работе [23] было показано, что белок, соответствующий этой мРНК, представляет собой предшественник тионинов с молекулярной массой около
15 кДа, состоящий из сигнальной последовательности, собственно тионина и кислого сегмента.
После процессинга масса белка уменьшается до размера приблизительно 5,5 кДа. Вначале тионины были обнаружены в клеточных стенках молодых проростков ячменя, выросших в темноте.
Впоследствии близкие по своим свойствам тионины были обнаружены и внутри клеток растений
в вакуолях [24]. При этом оказалось, что внутриклеточных тионинов намного больше, чем тионинов, прочно связанных с клеточными стенками. По результатам работы [24] общее содержание
тионинов примерно в 40 раз больше, чем количество тионинов в клеточных стенках.
Тионины, как правило, определяют с помощью дорогостоящего метода высокоэффективной
жидкостной хроматографии, который позволяет идентифицировать отдельные АМБ. В то же
время часто возникает потребность в определении общего пула тионинов. В связи с этим целью
настоящей работы стала разработка метода определения общего пула тионинов в надземной части растений на примере проростков ячменя.
Материалы и методы исследования. Для работы использовали зеленые проростки ячменя
(Hordeum vulgare L. ) сорта Гонар, выращенные на воде при температуре 24 °C и освещенности
100 µЕ · м–2 · с –1 с фотопериодом 14 ч или в полной темноте (этиолированные).
Выделение тионинов из растительной ткани, получение их производных, разделение тионинов и производных в полиакриламидном геле подробно описано ниже.
В качестве стандарта использовали АМБ – дефензины, выделенные из семян редьки посевной (Raphanus sativus) и рапса (Brаssica nаpus). Дефензины экстрагировали, как описано в работе [8]. Для этого 0,1 г семян растирали в 1 мл 0,1 М Трис-HCl буфера pH 8,5 и центрифугировали
в течение 15 мин при 13 000 g, используя центрифугу без охлаждения фирмы Biofuge pico,
Germany. Осадок отбрасывали, а супернатант нагревали в термоблоке (Termomixer comfort,
Germany) при температуре 80 °C в течение 10 мин. Денатурированные белки осаждали в течение
10 мин при скорости 13 000 g, используя указанную выше центрифугу. К супернатанту добавляли сульфат аммония в концентрации 80 % от насыщения и оставляли на 1 ч при температуре
0 °C, используя криоблок. Осадок отделяли центрифугированием в течение 15 мин при 13 000 g
и температуре +4 °C, используя центрифугу с охлаждением (Sigma 1-15R, Germany), после чего
осадок растворяли в 0,1 мл 0,1 М Трис-HCl буфера pH 8,5.
Для проверки антипатогенного действия тионинов использовали тест с Fusarium oxysporum.
Для этого в стерильных условиях на чашки Петри с агаризованной средой Чапека выкладывали
диски с мицелием грибов Fusarium oxysporum, затем на расстоянии 2–3 см от дисков помещали
стерильные бумажные диски с экстрактом тионинов ячменя и выдерживали в термостате (ШСТ
ГП-40-4хх, Беларусь) в темноте при 26–27 °C в течение 3 сут.
Для количественной оценки содержания АМБ гель окрашивали с помощью Coomassie R-250
по [25], затем гель сканировали (HP Scanjet G3110). Количество АМБ рассчитывали в относительных единицах, используя программу TotalLab TL 120.
Белок определяли по методу Бредфорд [26].
Результаты и их обсуждение. Работу начали с отработки метода выделения АМБ из отрезков
листьев ячменя, в которых AMБ представлены тионинами [23, 24]. Тионины ячменя стабилизированы четырьмя дисульфидными связями и устойчивы к нагреванию, что позволяет использовать
это свойство для отделения их от других белков. У тионинов ячменя есть еще одно характерное
На
68
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
свойство, которое может облегчить их
идентификацию. В листьях ячменя тионины накапливаются только в темноте, тогда
как на свету синтез предшественников тионина и его процессинг блокируется [23].
Поэтому тионины в зеленых листьях присутствуют в малых количествах.
Взяв за основу метод выделения тионинов из листьев ячменя, описанный в работе
[24], мы модифицировали его, включив этап
нагревания, которое используется при экстракции дефензинов из семян редьки [8].
Предлагаемая схема выделения тионинов
представлена на рис. 1. Сначала навеску листьев 6-дневных зеленых и этиолированных
проростков ячменя весом 5 г (этиолированные листья срезали и взвешивали в темноте
при слабом зеленом свете) измельчали, помещали в фарфоровую ступку, добавляли
0,3 мл 1М Трис-HCl буфера pH 8,5 и растирали до получения гомогенной массы.
Полученный гомогенат фильтровали через
2 слоя капроновой ткани, нагревали в течение 15 мин при 80 °C, затем центрифугировали 15 мин при 13 000 g. Осадок отбрасывали. К супернатанту добавляли сульфат
аммония из расчета 0,35 г/мл, выдерживали
при температуре +4 °C в течение 30 мин
и центрифугировали 15 мин при 13 000 g.
Осадок отбрасывали. К супернатанту добавляли сульфат аммония в количестве
0,15 г/‌мл, выдерживали при температуре
+4 °C в течение 60 мин и центрифугировали
15 мин при 13 000 g. Супернатант удаляли,
осадок растворяли в 0,1 мл 0,1 М Трис-HCl Рис. 1. Схема выделения, модификации и разделения тионибуфера pH 8,5. Полученный раствор тионинов из проростков ячменя
нов можно хранить в холодильнике при
+4 °C до использования, но не более 1 сут.
Большинство АМБ растений существуют в виде олигомеров (тетрамеров или тримеров), которые после восстановления дисульфидных групп распадаются до димеров и мономеров [2].
Для восстановления дисульфидных групп к 0,1 мл полученного раствора АМБ добавляли 20 мкл
10 % SDS-Na, 2 мкл меркаптоэтанола и инкубировали в течение 10 мин при 60 °C, используя термоблок, после чего смесь охлаждали на воздухе до комнатной температуры. К невосстановленному экстракту белков добавляли только SDS-Na и инкубировали его при тех же условиях.
Следующий этап предусматривает защиту сульфгидрильных групп (алкилирование). Для алкилирования использовали 4-винилпиридин, который необратимо связывает SH-группы и препятствует повторному образованию дисульфидных связей [27]. 4-Винилпиридин (0,5 мкл) добавляли
к раствору восстановленных тионинов и выдерживали в течение 1 ч при комнатной температуре.
Разделение тионинов и их производных осуществляли методом денатурирующего гельэлектрофореза на установке Amersham Biosciences, USA. Перед стартом к растворам белков добавляли подкрашенный бромфенолом голубым 30%-ный глицерин из расчета 10 мкл глицерина
69
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
на 50 мкл экстракта. На старт в лунки помещали по 20 мкл растворов, содержащих одинаковое
количество белка. Гель-электрофорез проводили используя 15%-ный разделяющий и 5%-ный
концентрирующий гели и трициновый буфер (0,1 М, рН 8,25) согласно протоколу [25]. Следует
отметить, что глициновый буфер для этих целей использовать нельзя. Электрофорез проходил
при напряжении 40 В до вхождения белков в разделяющий гель, после чего напряжение увеличивали до 100 В и продолжали его еще в течение 4 ч. Как было отмечено в методике, визуализацию белков в геле проводили используя краситель Coomas­sie R-250.
На рис. 2, а представлен внешний вид окрашенного геля невосстановленных тионинов после
разделения экстрактов, тионинов после восстановления, а также тионинов после восстановления и
алкилирования, полученных из этиолированных и зеленых листьев ячменя. Прежде всего видно, что в экстракте без этапа восстановления дисульфидных групп тионинов в этиолированных
листьях присутствуют белки, которым соответствует широкая полоса в области 15 кДа. После
восстановления АМБ из этиолированных листьев полоса в области 15 кДа уменьшается, а вместо нее появляются полосы белков размером
больше и меньше 10 кДа. В экстракте из зеленых листьев эти белки как в восстановленном
образце, так и в невосстановленном состоянии практически отсутствуют. Из полученных данных можно сделать вывод, что этап
«восстановление тионинов» необходим для
более четкой идентификации белковых полос. АМБ размером около 15 кДа в невосстановленном виде, по-видимому, являются тримерами и тетрамерами, а белки размером
больше и меньше 10 кДа в восстановленном
виде, присутствующие на электрофореграммах, – димерами и мономерами тионинов.
На это указывает их высокое содержание в
этиолированных проростках ячменя и практически полное отсутствие в зеленых растениях, что согласуется с данными работы [24].
Оказалось, что белки, связывающие 4-винилпиридин через сульфгидрильные группы,
более интенсивно окрашиваются Coomassie
R-250, чем обычные белки, что позволяет
идентифицировать в геле белки, обогащенные цистеином, в частности AMБ. На рис. 2, б
представлены результаты гель-электрофореза
экстрактов из этиолированных листьев в отсутствии и в присутствии 4-винилпиридина.
Можно видеть, что полосы белков в области
больше или меньше 10 кДа в значительной
степени более интенсивно (приблизительно
Рис. 2. Электрофореграммы белков экстрактов этиолиров 2 раза) окрашиваются в присутствии 4-виванных (Этио) и зеленых (Зел) листьев ячменя до и после
нилпиридина, чем те же белки без его добавих восстановления с помощью меркаптоэтанола (а), эксления. Это может свидетельствовать о том,
трактов этиолированных листьев ячменя до (–4-VP) и после (+4-VP) алкилирования сульфгидрильных групп белчто этап алкилирования важен для идентификов 4-винилпиридином (б) и белков экстрактов семян
кации тионинов.
рапса (Рп) и редьки (Рд) до и после их восстановления с
Следует отметить, что белок размером
помощью меркаптоэтанола (в). М – белковые маркеры.
10 кДа,
присутствующий в экстрактах как
Цифры над полосами белковых маркеров обозначают
их молекулярный вес в кДа
этиолированных, так и зеленых листьев,
На
70
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
по‑видимому, не является тионином, поскольку синтез его на свету не блокируется. На это также
указывает менее интенсивная окраска соответствующей ему полосы белков в присутствии 4-винилпиридина. Это свидетельствует о низком содержании в этом белке цистеина, что не характерно для тионинов.
Дефензины семян рапса и редьки, молекулярный вес, вторичная структура и свойства которых очень близки к тионинам, могут служить в качестве стандартов АМБ [8]. Хорошо известно,
что в семенах крестоцветных находится значительное количество дефензинов, которые легко
экстрагируются в водные растворы из разрезанных семян или при их растирании [8].
Сопоставительный анализ АМБ, выделенных из этиолированных проростков ячменя, и АМБ, выделенных из семян
редьки и рапса, показал, что в невосстановленном состоянии
дефензины рапса и редьки находятся в виде тримеров и тетрамеров с молекулярным весом между 15 и 20 кДа (рис. 2, в).
После восстановления меркаптоэтанолом белки распадались
до димеров, вес которых больше 10 кДа, и мономеров с весом меньше 10 кДа. Полученные данные соответствуют
свойствам дефензинов редьки, описанным в работе [8].
Сравнение электрофореграмм, представленных на рис. 2, а
и в, дополнительно свидетельствует в пользу того, что белки, выявляемые с использованием гель-электрофореза экстрактов из этиолированных листьев ячменя размером меньше и больше 10 кДа, представляют собой тионины.
Следует отметить, что экстракт белков, полученный из Рис. 3. Влияние экстракта этиолироэтиолированных листьев ячменя с помощью модифициро- ванных листьев ячменя на развитие
ванного нами метода, подавляет рост мицелия грибов мицелия гриба Fusarium oxysporum.
Fusarium oxysporum (рис. 3). Эти результаты служат под- Концентрация экстракта на диске 2
была в 2,5 раза больше, чем на диске 1
тверждением принадлежности выделенных белков антимикробным белкам – тионинам.
Заключение. Модифицирован метод выделения АМБ – тионинов из проростков ячменя.
Показано, что дополнительные этапы при выделении тионинов (нагревание, а также восстановление дисульфидных связей и алкилирование сульфгидрильных групп) позволяют более качественно разделять и идентифицировать тионины. С использованием Fusarium oxysporum продемонстрированы антипатогенные свойства тионинов, выделенных из этиолированных проростков ячменя.
Литература
На
ци
он
ал
ьн
1. Castro M. S., Fontes W. // Protein Pept. 2005. Vol. 12. P. 13–18.
2. Padovan L., Scocchi M., Tossi A. // Curr. Protein Pept. Sci. 2010. Vol. 11. P. 210–219.
3. Одинцова Т. И., Коростылева Т. В., Уткина Л. Л. и др. // Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012. Т. 16,
№ 1. С. 107–115.
4. Егоров Ц. А., Одинцова Т. И. // Биоорг. химия. 2012. Т.38, № 1. С. 7–17.
5. Комалетдинова Ф. М. // С.- х. биология. 2009. № 5. С. 8–16.
6. Mendez E., Moreno A., Colilla F. et al. // Eur. J. Biochem. 1990. Vol. 194. P. 533–539.
7. Broekaert W. F., Cammue B.P.A., De Bolle M.F.C. et al. // Crit. Rev. Plant Sci. 1997. Vol. 16. P. 297–323.
8. Terras F.R.G., Eggermont K., Kovaleva V. et al. // Plant Cell. 1995. Vol. 7. P. 573–588.
9. Maitra N., Cushman J. C. // Plant Physiol. 1998. Vol. 118. P. 1536.
10.Yamada S., Komori T., Imaseki H. // Plant Physiol. 1997. Vol. 115. P. 314.
11.Koike M., Okamoto T., Tsuda S. et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002. Vol. 298, N 1. P. 46–53.
12.Osborn R. W., De Samblanx G. W., Thevissen K. et al. // FEBS Lett. 1995. Vol. 368. P. 257–262.
13.Parashina E. V., Serdobinskii L. A., Kalle E. G. et al. // Rus. J. Plant Physiol. 2000. Vol. 47. P. 417–423.
14.Wang Y. P., Nowak G., Culley D. et al. // Mol. Plant Microbe Interact. 1999. Vol. 12. P. 410–418.
15.Gao G. H., Liu W., Dai J. X. et al. // Biochemistry. 2001. Vol. 40. P. 10973–10978.
16.Шахбазов А. В., Панюш А. С., Чернин Л. С., Картель Н. А. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2006. № 2.
С. 50–54.
71
ел
ар
ус
и
17.Stec B. // Cell. Mol. Life Sci. 2006. Vol. 63. P. 1370–1385.
18.Ponz F., Paz-Ares J., Hernández-Lucas C. et al. // EMBO J. 1983. Vol. 2, N 7. P. 1035–1040.
19.Bekes F., Lasztity R. // Cereal Chem. 1981. Vol. 58. P. 360–361.
20.Hernandez-Lucas C., Carbonero P., Garcia-Olmedo F. // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1978. Vol. 26,
N 4. P. 794–796.
21.Samuelsson G. // System. Zool. 1973. Vol. 22. P. 566–569
22.Bohlmann H., Apel K. // Mol. Gen. Genet. 1987. Vol. 207. P. 446–454.
23.Bohlmann H., Clausen S., Behnke S., Giese H. et al. // The EMBO Journal. 1988. Vol. 7, N 6. P. 1559–1565.
24.Reimann-Philipp U., Schrader G., Martinoia E. et al. // The Journal of Biological Chemistry. 1989. Vol. 264, N 15.
P. 8978–8984.
25.Schagger H., von Jagow G. // Analyt. Biochem. 1987. Vol. 166. P. 368–379.
26.Bradford M. // Analyt. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248–254.
27.Fullmer C. S. // Analyt. Biochem. 1984. Vol. 142. P. 336–339.
ау
кБ
M. C. RADYUK, I. N. DOMANSKAJA, E. A. BUDAKOVA, E. A.SPIVAK, N. V. SHALYGO
PECULIARITIES OF ANTIMICROBIAL PROTEINS DETERMINING IN BARLEY SEEDLINGS
(HORDEUM VULGARE)
Summary
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Method for thionins extraction from barley seedlings was modified. It was shown that additional procedures such as heating, disulfide bond reduction as well as sulfhydric group alkylation were necessary to improve thionins separation and identification. Antipathogenic properties of thionins extracted from etiolated barley seedlings were shown with use of Fusarium
oxysporum.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 579.66:577.15+577.113.3
ел
А. И. БЕРЕСНЕВ, Л. А. ЕРОШЕВСКАЯ, С. В. Квач, А. И. Зинченко
ау
кБ
СИНТЕЗ КИНЕТИНРИБОЗИДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАКТЕРИАЛЬНОЙ
ПУРИННУКЛЕОЗИДФОСФОРИЛАЗЫ
Институт микробиологии НАН Беларуси, Минск, e-mail: zinch@mbio.bas-net.by
(Поступила в редакцию 18.03.2013)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Модифицированные нуклеозиды часто используются как противовирусные и противоопухолевые средства, а также для синтеза олигонуклеотидных лекарственных субстанций
[1–3]. Кинетинрибозид (синонимы: N6-фурфуриладенозин; 6-фурфуриламино-9-β-D-рибофура­
нозилпурин) – модифицированный аналог аденозина, который обладает цитотоксической активностью в отношении опухолевых клеток человека и животных [4–7], в связи с чем может быть
использован для производства противоопухолевых лекарственных средств.
Химические методы синтеза кинетинрибозида характеризуются многостадийностью и низкими выходами целевого продукта [8, 9]. Из ферментативных способов получения этого нуклеозида следует отметить один из первых по времени опубликования в печати способ [10], сущность
которого состоит в трансгликозилировании кинетина при последовательном действии двух бактериальных ферментов – уридинфосфорилазы и пуриннуклеозидфосфорилазы (ПНФазы) в составе иммобилизованных клеток Escherichia coli. Донором рибофуранозного остатка выступает
уридин. Процесс ведут при 60 °C в калий-фосфатном буфере (рН 7,6). В отличие от режимов
процесса выход реакции синтеза целевого продукта в работе не указан.
В работе [11] кинетинрибозид получают путем замены гуанина в молекуле гуанозина на кинетин под действием ПНФазы рекомбинантного штамма E. coli. Гуанозин и кинетин берутся в молярном соотношении (1,5−3,0) : 1. Процесс ведут при 50 °C в калий-фосфатном буфере (рН 7,0).
Данные о выходе реакции синтеза целевого продукта в работе, к сожалению, не приведены.
Более полно описан способ получения кинетинрибозида [12], заключающийся в том, что кинетин инкубируют при 37 °C с гуанозином и клетками Aerobacter aerogenes (Kruse) Beijerinck
(ATCC-9621), проявляющими ПНФазную активность, в ацетатном буфере (рН 5,9), содержащем
2 мМ KH2PO4. Указанный способ иллюстрирует схема на рис. 1.
На
Рис. 1. Схема ферментативного синтеза кинетинрибозида из кинетина и гуанозина [12]
73
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Как следует из этой схемы, вначале под действием фермента происходит фосфоролиз гуанозина до α-D-рибофуранозо-1-фосфата и гуанина, а затем замещение фосфата в молекуле α-Dрибофуранозо-1-фосфата на кинетин с образованием кинетинрибозида и выделением неорганического фосфата (Pi) в среду. Выход реакции синтеза кинетинрибозида без выделения его из реакционной смеси составляет 78 % в расчете на затраченный кинетин. Недостаток способа
состоит в сравнительно невысоком выходе целевого продукта, который неминуемо должен дополнительно снизиться после изолирования его из многокомпонентной реакционной смеси.
В настоящей работе нами продемонстрирована возможность повышения выхода кинетинрибозида в реакции ферментативного трансгликозилирования кинетина за счет использования
в качестве донора рибофуранозы бариевой, кальциевой или магниевой соли α-D-рибофуранозо1-фосфата.
Материалы и методы исследования. В работе использовали сконструированный нами ранее рекомбинантный штамм E. coli [13], продуцирующий гомологичную ПНФазу. Посевной материал для ферментаций получали путем глубинного культивирования бактерий в двухлитровых колбах Эрленмейера, содержащих по 0,5 л солевой питательной среды (1 % триптон, 0,5 %
дрожжевой экстракт, 0,05 М Na2HPO4, 0,05 М KH2PO4, 0,025 М (NH4)2SO4, 0,75 % (w/v) глицерин,
0,075 % глюкоза, 2 мМ MgCl2, 50 мкг/мл канамицин) на шейкере при 37 °С и 240‒250 об/мин.
В оптимизированных условиях (37 °С, скорость вращения мешалки 150 об/мин, объем подачи
воздуха по отношению к объему питательной среды – 1 : 1, избыточное давление 0,1 атм) в ферментере Biotron LiFlus SP 60 L (Корея), содержащем 40 л солевой питательной среды с 0,5 % триптона, проводили препаративную наработку бактериальных клеток. Культивирование штамма
проводили до оптической плотности культуральной жидкости 5,0 (λ = 600 нм), после чего вносили
α-D-лактозу до концентрации 0,4 %, снижали температуру до 25 °С и продолжали культивирование дополнительно в течение 9 ч. По окончании процесса ферментации бактериальную биомассу
осаждали центрифугированием с использованием центрифуги Avanti J-26XP (США) с проточным
ротором при 20 000 g после чего ресуспендировали в 10 мМ К-фосфатном буфере (рН 7,0).
Ферментативную активность ПНФазы определяли по скорости синтеза аденозина из аденина [14], используя инозин в качестве донора углеводного остатка. Активность фермента определяли на начальной стадии реакции, когда выход продукта не превышал 10–15 % от максимального. За единицу активности фермента принимали такое его количество, которое способно образовать 1 мкмоль аденозина за 1 мин протекания реакции.
α-D-рибофуранозо-1-фосфат синтезировали по известному методу [15]. Спектры поглощения
записывали на регистрирующем спектрофотометре UV-1202 фирмы Shimadzu (Япония).
Приведенные в работе экспериментальные данные представляют собой доверительные интервалы среднего арифметического для 95%-ного уровня вероятности.
Результаты и их обсуждение. Указанная выше цель достигнута нами благодаря тому, что
кинетин (акцептор рибофуранозного остатка) инкубировали в Трис-HCl-буфере (рН 7,5) с эквимолярным количеством бариевой соли α-D-рибофуранозо-1-фосфата (донор рибозного остатка)
и рекомбинантной бактериальной ПНФазой. При этом под действием фермента происходило замещение фосфата в молекуле α-D-рибофуранозо-1-фосфата на кинетин с образованием кинетинрибозида. Схему синтеза иллюстрирует рис. 2.
Рис. 2. Схема ферментативного синтеза кинетинрибозида из кинетина и бариевой соли α-D-рибофуранозо-1-фосфата
На
74
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Выбор рН реакционной смеси был обусловлен тем, что, по данным литературы [16], при этих
режимах ПНФаза E. coli проявляет максимальную активность. Трис-HCl-буфер – часто используется в энзимологии, в том числе в реакциях, катализируемых нуклеозидфосфорилазами [17].
В отличие от способа получения кинетинрибозида из кинетина и гуанозина [12], в настоящей
работе в реакционную смесь донор вносится в виде бариевой соли этого органического фосфата.
При этом фосфат, под действием фермента вытесняемый кинетином из α-D-рибофуранозо-1фосфата, выпадает в осадок в виде водонерастворимой бариевой соли. Это удаление из раствора
неорганического фосфата (который требуется ПНФазе для фосфоролиза нуклеозидов) делает невозможным обратный процесс − фосфоролиз целевого продукта. Таким образом, реакция синтеза целевого продукта становится необратимой, что в результате приводит к почти количественной трансформации исходного кинетина в кинетинрибозид.
Следует подчеркнуть, что процедура выделения целевого продукта из конечной реакционной смеси в предлагаемом техническом решении должна значительно упроститься, поскольку
из продуктов реакции в конечном растворе находится практически только кинетинрибозид, в отличие от реакционной смеси, получаемой согласно сообщению [12], где кроме целевого продукта присутствуют остатки непрореагировавших исходных субстратов, неорганический фосфат,
а также α-D-рибофуранозо-1-фосфат (промежуточный продукт) и гуанин (побочный продукт).
При получении кинетинрибозида в оптимальных условиях проведения процесса смесь
(20 мл), содержащую 43 мг кинетина (10 ммоль), 76,4 мг бариевой соли α-D-рибофуранозо-1фосфата (10 ммоль), ПНФазу (200 ед. активности), 50 мМ Трис-HCl-буфер (рН 7,5), инкубировали при 37 °С с перемешиванием. Ход реакции контролировали с помощью тонкослойной хроматографии. Спустя 60 мин количество образовавшегося целевого продукта в расчете на внесенный кинетин составило 99,6 мол.%. После центрифугирования выделение целевого продукта
из полученного супернатанта проводили с использованием адсорбционной хроматографии
на колонке с силикагелем, согласно известному методу [11]. В результате получили 63,66 мг целевого вещества, что соответствует 92%-ному выходу в расчете на взятый в реакцию кинетин.
При хроматографировании на тонкослойных пластинках Silufol-UV254 фирмы Serva (Германия)
в системе растворителей хлороформ – этанол в соотношении 4 : 1 (об/об) подвижность целевого
продукта совпадала с Rf контрольного препарата кинетинрибозида фирмы Sigma (США).
Т. пл. целевого продукта 152–154 °С; лит. данные [9]: 151–153 °С.
УФ-спектр: (рН 7), λмакс нм (e): 268 (19000); (рН 1), λмакс нм (e): 267 (18500); (рН 13), lмакс нм (e):
269 (19100).
На следующем этапе работы была изучена возможность использования для синтеза кинетинрибозида ПНФаз различного происхождения. Условия постановки этих экспериментов соответствуют описанным выше, за исключением того, что объем реакционной смеси составлял 5 мл,
и в качестве биокатализатора использовали ПНФазы, изолированные из клеток различных
штаммов E. coli. Достигнутые выходы реакции синтеза кинетинрибозида (без выделения целевого продукта) представлены в табл. 1.
1.
Сравнительная оценка эффективности использования ПНФазы различных
микроорганизмов для получения кинетинрибозида
ал
Та б л и ц а
Источник фермента
Выход реакции синтеза кинетинрибозида, %
Относительная эффективность, %
99,6 ± 0,35
100,0
Klepsiella pneumonia DSM-681
99,7 ± 0,3
100,1
Proteus mirabilis DSM-788
99,7 ± 0,3
100,1
E. coli БИМ В-200Д
99,5 ± 0,35
99,9
E. coli БИМ В-389Д
99,2 ± 0,45
99,6
Бактериальная ПНФаза фирмы
Sigma (США)
99,7 ± 0,3
100,1
На
ци
он
E. coli БИМ В-452Д [13]
75
2.
Сравнительная оценка эффективности использования различных солей α-Dрибофуранозо-1-фосфата при синтезе кинетинрибозида
Соль α-D-рибофуранозо-1-фосфата
Выход реакции синтеза кинетинрибозида, %
Бариевая
99,7 ± 0,3
Кальциевая
99,2 ± 0,4
Магниевая
99,1 ± 0,45
Натриевая
84,0 ± 0,5
Относительная эффективность, %
ау
кБ
Та б л и ц а
ел
ар
ус
и
Из данных табл. 1 следует, что в предлагаемом способе синтеза кинетинрибозида могут быть
использованы ПНФазы, продуцируемые различными штаммами бактерий.
В табл. 2 суммированы результаты экспериментов по синтезу кинетинрибозида из солей
α-D-рибофуранозо-1-фосфата, образованных различными металлами. Условия этого эксперимента соответствуют описанным в предыдущем разделе работы, за исключением того, что вместо бариевой соли α-D-рибофуранозо-1-фосфата использовали его натриевую, кальциевую или
магниевую соли. Достигнутые выходы реакции синтеза кинетинрибозида (без выделения целевого продукта из реакционной смеси) представлены в табл. 2.
100,0
99,5
99,4
84,3
ак
ад
ем
ия
н
Из данных табл. 2 следует, что в предлагаемом техническом решении в качестве донора рибозного остатка могут быть использованы соли таких металлов, которые образуют с неорганическим фосфатом водонерастворимые осадки.
Заключение. Разработан способ получения кинетинрибозида, заключающийся в том, что
смесь эквимолярных количеств бариевой, кальциевой или магниевой соли α-D-рибофуранозо-1фосфата и кинетина инкубируется в Трис-HCl-буфере (рН 7,5) с ПНФазой рекомбинантного
штамма E. coli. При этом под действием фермента происходит замещение фосфата в молекуле
α-D-рибофуранозо-1-фосфата на кинетин с образованием кинетинрибозида, а фосфат выпадает
в осадок в виде водонерастворимой соли. Использование предлагаемого способа получения кинетинрибозида обеспечивает по сравнению с известными ферментативными способами получения этого нуклеозида следующие преимущества:
– увеличение выхода реакции синтеза целевого продукта в расчете на исходное модифицированное азотистое основание (кинетин) с 78 до 99,2–99,7 %;
– получение конечной реакционной смеси, в которой отсутствуют примеси, способные затруднить выделение целевого продукта в индивидуальном состоянии.
Литература
ци
он
ал
ьн
ая
1. Garg R., Gupta S. P., Gao H. et al. // Chem. Rev. 1999. Vol. 99, N 12. P. 3525–3602.
2. Sjoberg Herrstrom A., Wang L., Eriksson S. // Antimicrob. Agents Chemother. 2001. Vol 45, N 3. P. 739–742.
3. Mikhailopulo I. A., Miroshnikov A. I. // Acta Natur. 2010. Vol. 2, N 2. P. 36−58.
4. Griffaut B., Bos R., Maurizis J. C. et al. // Int. J. Biol. Macromol. 2004. Vol. 34. P. 271–275.
5. Tiedemann R. E., Mao X., Shi C. X. et al. // J. Clin. Invest. 2008. Vol. 118. P. 1750–1764.
6. Rajabi M., Gorincioi E., Santaniello E. // Nucleosides, Nucleotides, Nucleic Acids. 2012. Vol. 31, N 6. P. 474−481.
7. McDermott S. P., Eppert K., Notta F. et al. // Blood. 2012. Vol. 119, N 5. P. 1200−1207.
8. Kissman H. M., Weiss M. J. // J. Org. Chem. 1956. Vol. 21, N 9. P. 1053−1055.
9. Svarnas G., Rutner H. Patent N 3150124 US; 1964.
10.Mikhailopulo I. А., Kvasyuk Е. I., Lyakhovets V. I. et al. // Nucleic Acids Res. Symp. Ser. 1984. N 14. P. 291.
11.Roivainen J., Elizarova T., Lapinjoki S. et al. // Nucleosides, Nucleotides, Nucleic Acids. 2007. Vol. 26, N 8–9.
P. 905−909.
12.Takeda Chem. Industries Ltd. Patent N 1063951 GB; 1967.
13.Квач С. В., Ерошевская Л. А., Зинченко А. И. и др. Патент № 13127 BY; 2010.
14.Квач С. В., Шахбазов А. В., Зинченко А. И., Картель Н. А. // Микробная биотехнология: фундаментальные
и прикладные аспекты: сб. науч. тр. Т. 1 / Под ред. Э. И. Коломиец и А. Г. Лобанка. Мн., 2007. С. 117–125.
15.Sakai T., Tochikura T., Ogata K. // Agric. Biol. Chem. 1966. Vol. 30, N 3. P. 245−253.
16.Krenitsky T. A., Koszalka G. W., Tuttle J. V. // Biochemistry. 1981. Vol. 20, N 12. P. 3615−3621.
17.Miroshnikov A. I., Esipov R. S., Muravyova T. I. et al. // Open Conf. Proc. J. 2010. Vol. 1. P. 98–102.
На
76
и
A. I. BERASNEU, L. A. EROSHEVSKAYA, S. V. KVACH, A. I. ZINCHENKO
ус
SYNTHESIS OF KINETIN RIBOSIDE USING BACTERIAL PURINE NUCLEOSIDE PHOSPHORYLASE
Summary
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
Synthesis of kinetin riboside from barium, calcium or magnesium salt of α-D-ribofuranosyl-1-phosphate and kinetin using purine nucleoside phosphorylase of recombinant strain of Escherichia coli is described. Under the enzyme action, kinetin
substitution for phosphate occurs in α-D-ribofuranosyl-1-phosphate molecule resulting in kinetin riboside production and
precipitation of inorganic phosphate as water insoluble salt. Kinetin riboside is produced in the reaction mixture with 99.2–
99.7% yield based on kinetin amount. The final reaction mixture is free of contaminating nucleic compounds capable to interfere with recovery of pure end product.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 639.21:567.5(476)
ел
А. В. ЗУБЕЙ
ау
кБ
ВИДОВОЙ СОСТАВ и размерно-возрастная характеристика РЫБ
СУБФОССИЛЬНОЙ КОЛЛЕКЦИИ АРХЕОЛОГИЧЕСКОГО ПАМЯТНИКА ТУРОВ-2004
Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам Минск, e-mail: zubey@mail.ru
(Поступила в редакцию 04.10.2012)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Изучение фауны рыб с использованием археоихтиологических данных разных
исторических периодов дает более полное представление о качественном составе промысловых
уловов древних людей в водоемах/водотоках Беларуси. Кроме того, по субфоссильным остаткам
рыб можно характеризировать состояние древнего рыболовного промысла.
Цель данной работы – установление видового состава рыб коллекции субфоссильных остатков
(костей и чешуи) промысловых видов рыб археологического памятника Туров-2004 и сравнение видового состава и возраста рыб из уловов древних людей с современными промысловыми уловами.
Материалы и методы исследования. Материалом для исследования послужили субфоссильные остатки рыб из раскопов археологического памятника Туров-2004, который расположен
в Житковичском районе Гомельской области на территории современного города Туров на правом берегу р. Припять, притока первого порядка р. Днепр. При проведении археологических раскопок древнего города были выявлены артефакты, относящиеся к периоду XІІІ–XVI вв. н.э.,
но большинство находок субфоссильных остатков рыб археологи относят к периоду XІІІ–
XIV вв. н.э. и поэтому мы принимаем именно эту датировку [1]. Определение видов рыб по субфоссильной чешуе проведено с использованием общепринятой методики, возраст рыб по субфоссильной чешуе и костям определяли согласно установленной методике [2,3].
Сличение субфоссильной чешуи проводили по коллекции эталонов чешуй современных промысловых видов рыб Беларуси, собранной и определенной автором данной публикации (коллекция эталонов чешуй современных промысловых видов рыб водоемов Беларуси находится
в ГНПО «НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам»). Кроме того, были использованы данные
Э. А. Лешкевич, полученные по субфоссильным костям промысловых рыб [1]. Данные, полученные авторами по субфоссильным костям и чешуе рыб, были суммированы для дальнейшего анализа. Для сравнения видового состава уловов из р. Припять в древности и на момент проведения
исследований были проанализированы данные рыбопромысловой статистики за период 2005–
2010 гг. Возрастные показатели промысловых видов рыб из уловов XXI в. взяты из данных мониторинга промыслового лова на р. Припять в Мозырском районе за 2006–2008 гг.
Результаты и их обсуждение. Совместная коллекция субфоссильных остатков чешуи и костей рыб археологического памятника Туров-2004 состоит из 1145 элементов. Из них 689 экз.
чешуи и 155 экз. костей рыб определены до вида, 163 экз. субфоссильных остатков принадлежат
семейству Карповые (7 экз. костей, 144 экз. субфоссильной чешуи и 111 обломков чешуи карповых рыб), не определенны 27 костей, неопределенных чешуй нет.
Видовой состав рыб субфоссильной коллекции археологического памятника Туров-2004.
Коллекция субфоссильных остатков промысловых рыб археологического памятника Туров-2004
состоит из 27 видов рыб, относящихся к 5 семействам (рис. 1).
Наиболее многочисленно представлено сем. Карповые – 17 видов рыб. Вторым по числу видов рыб является сем. Окуневые, представленное 5 видами рыб. Меньшим числом видов (тремя)
На
78
и
ус
ар
ел
ау
кБ
Рис. 1. Таксономический состав коллекции субфоссильных остатков промысловых рыб археологического памятника
Туров-2004
представлено сем. Осетровые. По одному виду рыб в коллекции субфоссильных остатков промысловых рыб археологического памятника Туров-2004 были представлены сем. Щуковые
и Сомовые (табл. 1).
1.
Видовой состав рыб, количество (экз.) и доля (%) субфоссильных остатков рыб
из раскопов археологического памятника Туров-2004
№ п/п
Вид рыб
1
Щука обыкновенная
2
Лещ
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Жерех обыкновенный
Подуст обыкновенный
Язь
Рыбец
Осетр черноморско-азовский
Окунь речной
Плотва обыкновенная
Севрюга черноморско-азовская
Вырезуб
Сом обыкновенный
Чехонь
Густера
Белоглазка
Линь
Ерш обыкновенный
Синец
Карась обыкновенный
Елец обыкновенный
Стерлядь
Голавль
Усач обыкновенный
Чешуя
Совместно
экз.
%
экз.
57
36,2
364
52,9
421
49,9
1
0,7
87
12,7
88
10,4
0
0
2
0
23
17
10
16
4
16
0
0
0
5
0
0
2
0
2
0
0
0
0
1,3
0
14,8
11,0
7,0
10,3
2,6
10,3
0
0
0
3,2
0
0
1,3
0
1,3
0
0
48
42
34
32
0
4
7
0
12
0
14
12
11
2
6
3
1
3
0
2
1
7,1
6,2
5,0
4,7
0
0,6
1,0
0
1,7
0
2,1
1,7
1,6
0,2
0,9
0,4
0,1
0,4
0
0,2
0,1
48
42
36
32
23
21
17
16
16
16
14
12
11
7
6
3
3
3
2
2
1
5,7
5,0
4,3
3,8
2,8
2,5
2,0
1,9
1,9
1,9
1,7
1,4
1,3
0,8
0,7
0,4
0,4
0,3
0,2
0,2
0,1
Красноперка
0
0
1
0,1
1
0,1
Ерш-носарь
Ерш Балона
Судак обыкновенный
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0,1
0,1
0,1
1
1
1
0,1
0,1
0,1
Всего
155
100
689
100
844
100
ьн
ая
ак
ад
%
ци
он
25
26
27
Кости
экз.
ал
24
ем
ия
н
Та б л и ц а
%
На
Наиболее полно во всех раскопах представлены кости щуки, осетра и сома, а по количеству
чешуи превалировала щука, а также лещ и жерех.
79
Та б л и ц а
2.
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Из субфоссильных остатков, таксономическая принадлежность которых определена до вида,
преобладают чешуя и кости сем. Щуковые, которое представлено в коллекции одним видом.
Высокую долю этого вида в коллекции можно объяснить массовостью этой рыбы в уловах древних горожан и хорошей сохранностью субфоссильной чешуи щуки. Сем. Карповые занимает
второе место по количеству субфоссильных остатков, определенных до вида, – 336 экз. и по их
доле в коллекции 39,8 %. Сем. Осетровые занимает третье место по доле субфоссильных костей
(4,9 %). Сем. Окуневые представлено в коллекции меньшим числом субфоссильных остатков
рыб – 3,5 % и занимает четвертое место. Последнее место по количеству субфоссильных остатков (1,9 %) занимает сем. Сомовые, представленное, как и Щуковые, одним видом рыб.
Возраст и линейные размеры рыб археологического памятника Туров-2004 (по субфоссиль‑
ным остаткам). В результате исследований субфоссильных остатков промысловых рыб археологического памятника Туров-2004 был определен возраст для 240 экз. древних рыб. Их возраст
колеблется от 4 до 19 полных лет, таким образом, в уловах древних людей нами было отмечено
15 возрастных групп (табл. 2).
Количество (экз.) рыб разного возраста из коллекции субфоссильных остатков рыб
археологического памятника Туров-2004
Возраст рыб, полных лет
4
5
6
7
Щука
5*
16
8
14
Лещ
0
0
0
0
Жерех
0
0
1
3
Язь
0
0
0
10
Подуст
0
2
4
4
Рыбец
0
0
5
6
Сом
0
0
0
0
Чехонь
0
0
2
2
Вырезуб
0
0
2
0
Белоглазка
0
0
0
0
Карась обыкновенный
0
0
0
Линь
0
0
0
Густера
0
0
0
8
9
10
11
21
8
5**
0
8
7
3
n
12
13
14
15
16
17
19
3**
1***
0
0
0
1***
0
0
82
12
6
12
2
4
2
0
0
0
46
8
8
2
0
0
0
0
0
0
0
29
4
8
0
0
0
0
0
0
0
0
25
ем
ия
н
Вид рыб
5
5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
20
3
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
16
0
***
***
0
***
***
***
***
***
6
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
***
***
0
0
0
0
0
0
0
2
***
0
***
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
ак
ад
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Синец
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
Всего
5
18
23
40
41
40
35
12
14
2
4
3
2
1
1
240
ьн
ая
* Не отмеченные символами данные – возраст рыб определен только по чешуе.
** Возраст рыб определен по костям и чешуе.
*** Возраст рыб определен только по костям.
ци
он
ал
Кроме определения возраста, по субфоссильным костям была восстановлена длина рыб.
По единичным экземплярам костей была восстановлена длина плотвы (17 см) и окуня (23 см),
здесь и далее длина рыб приведена из работы Э. А. Лешкевич, определенная по костным субфоссильным остаткам [1]. Для линя по basioccipitalle восстановлена длина 38 см. По одной из pharyn‑
gea вырезуба была восстановлена длина одной рыбы – 66 см. По 10 экз. marginalia сома восстановлена длина рыб, которая колебалась от 70 до 150 см. Размеры щук были восстановлены по двум
типам костей dentale и cleithrum, длина рыб колебалась от 20 (dentale) до 120 см (cleithrum).
В связи с тем что выборка линейных размеров рыб, полученная по субфоссильным остаткам,
была малочисленной, сравнение восстановленных длин рыб с длиной рыб из современных уловов не проводили.
Анализ видового состава рыб из промысловых уловов XІІІ–XIV и начала XXI вв. Для сравнения видового состава уловов из р. Припять в древности и на момент проведения исследований
На
80
3.
Качественный состав современных промысловых уловов рыб из р. Припять за 2005–2010 гг.
№ п/п
Товарный сорт
Виды рыб, его составляющие
Лещ
Лещ
2
Судак
Судак обыкновенный
3
Щука
Щука обыкновенная
4
Окунь
Окунь речной
5
Плотва
Плотва обыкновенная
6
Густера
Густера
7
Карп
Карп обыкновенный (сазан)
8
Линь
Линь
9
Ерш
Ерш обыкновенный
Ерш-носарь
Ерш Балона
10
Жерех
11
Язь
ау
кБ
ел
1
ар
Та б л и ц а
ус
и
были проанализированы данные рыбопромысловой статистики за вторую пятилетку текущего
века. Исходя из статистических данных, в период 2005–2010 гг. промыслом в вышеуказанном
водоеме было охвачено 18 товарных сортов промысловых рыб (табл. 3).
ем
ия
н
Жерех обыкновенный
Язь
12
Сом
13
Красноперка
Сом обыкновенный
14
Толстолобик
15
Карась
16
Чехонь
17
Синец
18
Белоглазка
Красноперка
Толстолобик пестрый
Толстолобик белый
Карась серебряный
Карась обыкновенный
ак
ад
Чехонь
Синец
Белоглазка
На
ци
он
ал
ьн
ая
Таким образом, исходя из того что товарные сорта ерш, карась и толстолобик состоят соответственно из трех, двух и двух видов рыб, промыслом в р. Припять охвачены 22 вида рыб.
Согласно данным рыбопромысловой статистики, из современных промысловых уловов исчезли
все представители сем. Осетровые, а также вырезуб, усач, голавль, елец, подуст и рыбец, но появились интродуцированные в данный водоток виды рыб – карп, карась серебряный, толстолобики белый и пестрый. Причины отсутствия вышеперечисленных видов рыб неоднозначны.
Так, стерлядь, усач, подуст и рыбец внесены в последнее издание Красной книги и подлежат выпуску из промысловых снастей в живом виде, поэтому и не учитываются данными рыбопромысловой статистики [4]. Елец в настоящее время встречается в Житковичском и Мозырьском районах Гомельской области, но в промысловых уловах не фиксируется, так как не задерживается
орудиями лова [5]. В промысловых уловах отсутствует голавль, который и по литературным
данным за последнее десятилетие не отмечается [6, 7].
Анализ возраста рыб из уловов XІІІ–XIV и начала XXI вв. Для сравнения возрастного состава
рыб, добытых древними жителями города в XІІІ–XIV вв., с возрастным составом рыб современности был определен возраст по чешуе для ряда видов рыб. Рыбы были взяты из данных мониторинга промыслового лова на р. Припять в Мозырском районе за 2006–2008 гг. Для сравнения
возрастной структуры уловов были отобраны три наиболее многочисленно представленных
вида рыб – щука, лещ и жерех (табл. 4).
Для наглядности сравнения абсолютные цифры количества особей рыб каждой возрастной
группы как из древних, так и современных уловов были переведены в доли (%) и на основе этих
данных были построены графики (рис. 2–4).
81
Вид рыб
Количество (экз.) рыб разного возраста из неводных уловов р. Припять (Мозырский район)
и
4.
Возраст рыб, полных лет
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Щука
5
22
25
16
5
1
0
0
0
0
0
0
0
Лещ
0
46
32
15
7
13
21
19
18
1
5
5
3
Жерех
0
7
11
4
2
0
1
0
0
0
0
0
14
n
0
74
4
189
0
25
ар
1
ус
Та б л и ц а
0
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
При сравнении промысловой нагрузки на вышеперечисленные виды рыб оказалось, что основу уловов в XІІІ–XIV вв. составляли особи старших возрастных групп (от 4+ для всех вышеперечисленных видов рыб). Напротив, основу уловов щуки, леща и жереха в начале XXI в. из
р. Припять составляли особи младших возрастных групп – от 1+ до 3+.
Так, щука в уловах XІІІ–XIV вв. была представлена 13 возрастными группами (4+–16+), больше
всего рыб вылавливали в возрасте 8+ (25,6 %). В уловах начала XXI в. этот вид рыб был представлен только 6 возрастными группами (1+–6+), а наибольшая доля рыб добыта в возрасте 3+ – 32,8 %.
В уловах XІІІ–XIV вв. лещ представлен 7 возрастными группами (6+–15+), наибольшая доля
рыб вылавливалась в возрасте 10+ и 12+ – по 26,1 % каждая. В промысловых уловах начала XXI в.
этот вид рыб отмечен наибольшим количеством возрастных групп – 13. Леща вылавливали в возрасте 2+–14+, но наиболее массовой в уловах была представлена возрастная группа 2+ – 24,3 %.
Жерех в древних уловах отмечен по 6 возрастным группам, от 6+ до 11+, наибольшее количество жереха добывали в возрасте 9+ и 10+, по 27,6 % каждая. В рыбном промысле начала XXI в.
отмечено меньшее количество возрастных групп этого вида – 5, от 2+ до 5+ и 7+, а наибольшая
доля этой рыбы была выловлена в возрасте 3+ (44 %).
Анализ экологических групп промысловых рыб субфоссильной коллекции. В результате анализа рыб субфоссильной коллекции можно выделить следующие экологические группы рыб.
Группа общепресноводных (озерно-речных) рыб, самая многочисленная, включает 12 видов
рыб – щука обыкновенная, лещ, густера, язь, плотва обыкновенная, красноперка, карась золотой,
линь, сом обыкновенный, ерш обыкновенный, окунь речной и судак обыкновенный.
Кроме общепресноводных рыб, необходимо выделить группу реофилов (их 11): стерлядь, белоглазка, синец, жерех обыкновенный, чехонь, усач обыкновенный, подуст обыкновенный, елец
обыкновенный, голавль, ерш-носарь и ерш Балона. Все виды-реофилы и общепресноводные сохранились до настоящего времени в реках бассейна р. Днепр на территории Беларуси.
На
82
Рис. 2. Доля щуки разного возраста в уловах XIII–XIV и XXI вв.
и
ус
ар
ел
ау
кБ
ем
ия
н
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
Рис. 3. Доля леща разного возраста в уловах XIII–XIV и XXI вв.
Рис. 4. Доля жереха разного возраста в уловах XIII–XIV и XXI вв.
83
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Последней, самой малочисленной, являлась группа проходных рыб, в нее входили 4 вида
рыб: осетр русский, севрюга, вырезуб и рыбец. Из вышеперечисленных рыб на территории
Беларуси севрюга перестала отмечаться с конца XVI в., осетр русский и вырезуб исчезли в начале ХХ в. после строительства на р. Днепр в 1931 г. плотины Днепрогэс, а рыбец сохранился только в виде непроходной формы (сырти).
Рыболовный промысел древние жители вели как в русле р. Припять, так и в придаточной системе реки (пойменных и старичных водоемах), окружавшей древний Туров. О том, что промысел велся в придаточной системе, свидетельствует большая доля субфоссильных остатков рыб,
принадлежащих группе общепресноводных – 74,5 %, что может свидетельствовать о значительной доле этой группы рыб в древнем рыбном промысле.
Заключение. В результате исследования субфоссильной коллекции археологического памятника Туров, датируемых периодом XІІІ–XIV вв. н.э., определены 27 видов рыб, относящихся к 5 семействам. Основными в коллекции субфоссильных остатков рыб археологического памятника
были щука (49,9 % от общего числа субфоссильных остатков рыб), лещ (10,4 %) и жерех (5,7 %).
Меньшую долю (12,9 %) в коллекции составили язь, рыбец, осетр русский, окунь и плотва.
Менее 2,0 %, но более 1 % представляют такие виды рыб, как севрюга, сом, вырезуб, чехонь, густера и белоглазка. Остальные виды рыб занимают в коллекции только 3,5 % и имеют доли меньше
1 %, это стерлядь, синец, усач, карась золотой, голавль, елец, красноперка, линь, ерш обыкновенный, ерш-носарь, ерш Баллона и судак. В данный момент на территории Беларуси не встречаются
осетр русский, севрюга, вырезуб, а рыбец представлен туводной формой. Все остальные виды рыб,
диагностированные нами, встречаются в районе исследований и в настоящее время. Проведя анализ возраста рыб из уловов XІІІ–XIV вв. и начала XXI вв., установили следующее. В древности
промысловая нагрузка приходилась на более старшие возрастные группы: щука – 8+, лещ – 10+–
12+, жерех – 9+–10+. В отличие от древнего промысла современные уловы рыб из р. Припять базируются в основном на младших возрастных группах рыб: щука 3+, лещ 2+, жерех 3+.
Автор публикации благодарит П. Ф. Лысенко и Н. П. Александрович за сбор и предоставление археоихтиологического материала.
ак
ад
Литература
ьн
ая
1. Ляшкевіч Э. А. // Тураўшчына. Мінулае, сучаснасць, будучыня. Тураў. Мн., 2005. Вып. 4. С. 118–121
2. Лебедев В. Д. Пресноводная четвертичная ихтиофауна Европейской части СССР. М., 1960. С. 62.
3. Правдин И. Ф. Руководство по изучению рыб. Л., 1966.
4. Красная книга Республики Беларусь. Животные. Мн., 2004.
5. Зубей А. В. // Матеріали міжнар. наук.-практ. конф. „Збереження та відтворення біорізноманіття природнозаповідних територій”, присвяченій 10-річчю Рівненського природного заповідника (м. Сарни, 11–13 червеня
2009 року). Рівне, 2009. С. 417–425.
6. Плюта М. В., Ризевский В. К., Новик И. В. // Материалы III междунар. науч.-практ. конф. «Современные экологические проблемы устойчивого развития полесского региона и сопредельных территорий: наука, образование,
культура». Мозырь, 2007. Ч. 1. С. 193–196.
7. Валетов В. В., Лебедев Н. А., Ризевский В. К. // Вестн. Мозырского гос. педагогического ун-та им. И. П. Шамякина.
Мозырь, 2008. № 4 (21). С. 7–15.
А. V. ZUBEI
ци
он
ал
SPECIES COMPOSITION AND SIZE-AGE CHARACTERISTIC OF FISH’S SUBFOSSIL COLLECTION
OF ARCHAEOLOGICAL ITEMS TUROV-2004
Summary
На
Based on the study of osteological material from excavations of archaeological monument Turov-2004 (XII–XIII cc.) the
species composition of fishes is given (27 species). The age of 14 species of fish is determined. It is found that the main commercial species for the inhabitants of the town were Esox lucius L. (49,9 % of total subfossil remains), Abramis brama (L.)
(10,4 %) and Aspius aspius (L.) (5,7 %). The anadromous fish – Acipenser gueldenstaedtii Brandt, Acipenser stellatus Pall.,
Rutilus frisii (Nord.) – currently in Belarus do not occur, and Vimba vimba (L.) submitted not anadromous form. Fish catch
XІІІ–XIV centuries are based on the older age groups: pike – 8+, bream – 10+ – 12+, asp – 9+ – 10+. Unlike the ancient catches,
modern fish catches from p. Pripyat are based mainly on the younger age groups of fish: pike – 3+, bream – 2+, asp – 3+.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 595.7:502.62
ел
И. Ю. ГИГИНЯК
ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ЛИЧИНОК РУЧЕЙНИКОВ БЕЛАРУСИ
ау
кБ
Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам, Минск, e-mail: I.giginyak@gmail.com
(Поступила в редакцию 27.12.2012)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Ручейники (Trichoptera) – многочисленная и богатая видами группа амфибионтных насекомых, личиночные стадии которых населяют пресноводные водоемы и являются важнейшим компонентом водных экосистем. Представители отряда Ручейники входят в группу наиболее чувствительных к загрязнению организмов, служат хорошими индикаторами качества
воды и учитываются при расчете большинства биотических индексов.
В 2004 г. был составлен атлас европейских видов ручейников, в который вошли данные, собранные по всей Европе. Сведения по видовому разнообразию ручейников Беларуси в атлас
не включены [1]. В первом опубликованном списке ручейников Беларуси было указано 105 видов [2], позже было добавлено 10 новых видов [3]. За время исследований бентосных сообществ
пресноводных экосистем Беларуси, в которых учитывались личинки ручейников, было указано
140 видов Trichoptera.
Цель данной работы – составление актуального списка видов ручейников Беларуси.
Объекты и методы исследования. Основой для нашей работы послужил материал, собранный в 2003–2011 гг. в различных областях Беларуси. Исследования проведены на 73 реках,
39 озерах, 30 временных водоемах, 15 водохранилищах, 5 родниках, 4 каналах и 3 ручьях с различной степенью антропогенной нагрузки (рисунок).
Схематическое изображение мест сбора личинок ручейников
На
Отобрано и определено более 5100 экз. личинок ручейников. Дополнительно были проанализированы коллекционные материалы ГНПО «НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам».
85
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Результаты и их обсуждение. В результате выполненных нами исследований на территории
Беларуси идентифицированы личинки 80 видов ручейников, относящихся к 13 семействам.
Впервые для фауны Беларуси нами отмечено пять видов – Cyrnus trimaculatus (Curtis, 1834) из семейства Polycentropodidae; Hydropsyche guttata Pictet, 1834; Hydropsyche saxonica McLachlan,
1884 – семейство Hydropsychidae; Limnephilus flavospinosus (Stein, 1874) – семейство Limnephilidae;
Triaenodes reuteri McLachlan, 1880 из семейства Leptoceridae.
Нами были проанализированы литературные данные по бентосным сообществам, в которых
упоминались ручейники, учтены сведения автора и показано, что за период более 100 лет
для территории Беларуси было отмечено 145 видов, относящихся к 17 семействам. Самым многочисленным по числу видов является семейство Limnephilidae (54 вида). Менее многочисленные
семейства Leptoceridae (22 вида), Hydroptilidae (14 видов), Polycentropodidae (11 видов)
и Phryganeidae (11 видов). Остальные 12 семейств представлены единичными таксонами (от 1
до 8 видов). Следует отметить, что часть из 145 видов была определена по имаго (около 10 видов).
S. Czachowski отметил 8 видов как возможных для данной фауны [4], однако которые не были
обнаружены. Определение некоторых видов оставалось под вопросом [4], но и они вошли в общий список, как приведенные в литературе.
Список видов личинок ручейников, отмеченных в водных объектах Беларуси:
Семейство Rhyacophilidae Stephens, 1836
1. Rhyacophila fasciata Hagen, 1859 [5, 6]; 2. Rhyacophila nubila Zet­terstedt, 1840 [2, 5].
Семейство Hydroptilidae Stephens, 1836
3. Agraylea multipunctata Curtis, 1834 [6]; 4. Agraylea sexmaculata Cur­tis, 1834 [3]; 5. Ithytrichia
lamellaris Eaton, 1873 [2, 5, 7]; 6. Tricholeiochi­ton fagesii (Guinard, 1879) [8]; 7. Hydroptila cornuta
Mosely, 1922 [5, 7]; 8. Hy­droptila tineoides Dalman, 1819 [2]; 9. Hydroptila simulans Mosely, 1920 [5, 2];
10. Hydroptila sparsa Curtis, 1834 [5, 2]; 11. Hydroptila occulta (Eaton, 1873) [5, 2]; 12. Orthotrichia
costalis (Curtis, 1834) [2]; 13. Oxyethira flavicornis (Pictet, 1834) [5, 2]; 14. Oxyethira tristella Klapalek,
1895 [2]; 15. Oxyethira frici Klapalek, 1891 [3]; 16. Ptilocolepus granulatus (Pictet, 1834) [5, 2].
Семейство Philopotamidae Stephens, 1829
17. Philopotamus montanus (Donovan, 1813) (Григялис (1986)).
Семейство Ecnomidae Ulmer, 1903
18. Ecnomus tenellus (Rambur, 1842) [5, 3].
Семейство Polycentropodidae Ulmer, 1903
19. Cyrnus crenaticornis (Kolenati, 1859) [8, 3]; 20. Cyrnus insolutus McLachlan, 1878 [8]; 21. Cyrnus
flavidus McLachlan, 1864 [8, 3, 6]; 22. Cyrnus trimaculatus (Curtis, 1834) [9]; 23. Holocentropus stagna‑
lis (Albarda, 1874) [9]; 24. Holocentropus dubius (Rambur, 1842) [8, 7]; 25. Holocentropus picicornis
(Stephens, 1836) [8, 6]; 26. Neureclipsis bimaculata (Linnaeus, 1758) [3, 2, 6]; 27. Plectrocnemia con‑
spersa (Curtis, 1834) [2, 5]; 28. Polycentropus flavomaculatus (Pictet, 1834) [5, 2, 10]; 29. Polycentropus
irroratus Curtis, 1835 [10].
Семейство Psychomyiidae Walker, 1852
30. Lype reducta (Hagen, 1868) [7]; 31. Tinodes waeneri (Linnaeus, 1758) [11]; 32. Psychomyia
pusilla (Fabricius, 1781) [5, 2].
Семейство Hydropsychidae Curtis, 1835
33. Cheumatopsyche lepida (Pictet, 1834) [12]; 34. Нydropsyche angustipen­nis (Curtis, 1834) [5, 2, 6];
35. Hydropsyche bulgaromanorum Malicky, 1977 [13]; 36. Hydropsyche contubernalis McLachlan, 1816
[8, 6]; 37. Hydropsyche guttata Pictet, 1834 [9]; 38. Hydropsyche pellucidula (Curtis, 1834) [2, 5, 6];
39. Hydropsyche saxonica McLachlan, 1884 [14]; 40. Hydropsyche siltalai Doehler, 1910 [6].
Семейство Phryganeidae Leach, 1815
41. Agrypnia obsoleta (Hagen, 1864) [5, 2, 6, 10]; 42. Agrypnia pagetana Curtis, 1835 [3, 10];
43. Agrypnia varia (Fabricius, 1719) [5, 2]; 44. Hagen­ella clathrata (Kolenati, 1848) [5, 2]; 45. Oligostomis
reticulata (Linnaeus, 1761) [2, 13, 10]; 46. Oligotricha striata (Linnaeus, 1758) [2, 5, 13]; 47. Phryganea
bipunctata Retzius, 1783 [2, 5, 13, 10]; 48. Phryganea grandis Linnaeus, 1758 [5, 2, 3]; 49. Semblis
atrata (Gmelin, 1720) [5, 2]; 50. Semblis phalaenoides (Lin­naeus, 1758) [2, 7, 10]; 51. Trichostegia minor
(Curtis, 1834) [5, 2, 10].
На
86
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Семейство Brachycentridae Ulmer, 1903
52. Brachycentrus subnubilis Curtis, 1834 [2, 5, 7]; 53. Brachycentrus macu­latum (Fourcroy, 1785).
Семейство Goeridae Ulmer, 1903
54. Goera pilosa (Fabricius, 1775) [2, 6]; 55. Silo pallipes (Fabricius, 1781) [2, 5]; 56. Silo graellsii
Pictet, 1816 [5].
Семейство Lepidostomatidae Ulmer, 1903
57. Crunoecia irrorata (Curtis, 1834) [5, 2]; 58. Lasiocephala basalis (Kole­nati, 1848) [5, 2];
59. Lepidostoma hirtum (Fabricius, 1775) [2].
Семейство Limnephilidae Kolenati, 1848
60. Anabolia furcata Brauer, 1815 (Радкевич (1969)); 61. Anabolia laevis (Zetterstedt, 1840) [2, 5, 6];
62. Anabolia nervosa (Curtis, 1834) [15]; 63. Ana­bolia soror McLachlan, 1875 [5]; 64. Chaetopteryx
fusca Brauer, 1815[2]; 65. Chaetopteryx sahlbergi McLachlan, 1876 (Радкевич (1969)); 66. Chaetop­teryx
villosa (Fabricius, 1798) [2, 5, 7]; 67. Drusus annulatus (Stephens, 1837) [5]; 68. Halesus digitatus (von
Paula Schrank, 1781) [2, 5, 10]; 69. Hale­sus interpunc­tatus (Zetterstedt, 1840) [16]; 70. Halesus radiatus
(Curtis, 1834) [2, 5, 10]; 71.Halesus tesselatus (Rambur, 1842) [5, 2, 10]; 72. Glyphotaelius pel­lucidus
(Retzius, 1783) [10]; 73. Grammotaulius atomarius (Fabricius, 1719) [5]; 74. Grammotaulius nigropunc‑
tatus (Retzius, 1783) [5,2]; 75. Grammo­taulius nitidus (Mueller, 1764) [5, 10]; 76. Limnephilus affinis
Curtis, 1834 [5]; 77. Limnephilus auricula Curtis, 1834 [2, 5, 10]; 78. Limnephilus bino­tatus Curtis, 1834
[13]; 79. Limnephilus bipunctatus Curtis, 1834 [2, 5]; 80. Lim­nephilus borealis (Zetterstedt, 1840) [10, 5, 2];
81. Limnephilus centralis Cur­tis, 1834 [2]; 82. Limnephilus decipiens (Kolenati, 1848) [2, 5];
83. Limnephilus dispar McLachlan, 1875 [2, 5]; 84. Limnephilus elegans Curtis, 1834 [2,5]; 85. Lim­
nephilus extricates McLachlan, 1816 [2,5,10]; 86. Limnephilus flavicornis (Fabricius, 1787) [2, 13, 10];
87. Limnephilus flavospinosus (Stein, 1874) [9]; 88. Limnephilus fuscicornis (Rambur, 1842) [2];
89. Limnephilus fuscinervis (Zet­terstedt, 1840) [2, 6, 10]; 90. Limnephilus griseus (Linnaeus, 1758)
[2, 10]; 91. Limnephilus hirsutus (Pictet, 1834) [5, 2]; 92. Limnephilus ignavus McLachlan, 1816 [5, 2];
93. Limnephilus incisus Curtis, 1834 [2]; 94. Limnephilus lunatus Cur­tis, 1834 [2, 5, 10]; 95. Limnephilus
marmoratus Curtis, 1834 [2, 5, 10]; 96. Limnephilus nigriceps (Zetterstedt, 1840) [10]; 97. Limnephilus
politus McLach­lan, 1816 [2, 5]; 98. Limnephilus rhombicus (Linnaeus, 1758) [2, 6]; 99. Lim­nephilus seri‑
ceus (Say, 1824) [2]; 100. Limnephilus sparsus Curtis, 1834 [2, 5]; 101. Limnephilus stigma Curtis, 1834
[2, 5, 10, 6]; 102. Limnephilus subcentralis Brauer, 1815 [2, 10]; 103. Limnephilus vittatus (Fabricius,
1798) [2, 3]; 104. Nemotaulius punctatolineatus (Retzius, 1783) [2, 5]; 105. Parachiona picicor­nis (Pictet,
1834) [2, 5]; 106. Potamophylax cingulatus (Stephens, 1837) [2, 5, 10]; 107. Potamo­phylax latipennis
(Curtis, 1834) [2, 5, 10]; 108. Potamophylax nigricornis (Pictet, 1834) [2]; 109. Potamophylax rotundip‑
ennis (Brauer, 1815) [2, 10]; 110. Potamophylax stellatus (Curtis, 1834) [5]; 111. Phacop­teryx brevipennis
(CURTIS, 1834) [2, 10]; 112. Rhadicoleptus alpestris (Kole­nati, 1848) [2, 5]; 113. Ironoquia dubia
(Stephens, 1837) [2].
Семейство Apataniidae Wallengren, 1886
114. Apatania hispida (Forsslund, 1939) [2].
Семейство Sericostomatidae Stephens, 1836
115. Notidobia ciliaris (Linnaeus, 1761) [2, 5, 10]; 116. Sericostoma personatum (Kirby & Spence,
1826) [2, 5, 10].
Семейство Molannidae Wallengren, 1201
117. Molanna albicans (Zetterstedt, 1840) [5, 2]; 118. Molanna angustata Curtis, 1834 [2, 5, 6];
119. Molanna submarginalis McLachlan, 1872 [5, 2]; 120. Molannodes tinctus (Zetterstedt, 1840) [2, 10].
Семейство Beraeidae Wallengren, 1201
121. Ernodes articularis (Pictet, 1834) [2]; 122. Beraeodes minutus (Linnaeus, 1761) [2, 5, 13];
123. Beraea pullata (Curtis, 1834) [2, 5, 13].
Семейство Leptoceridae Leach in Brewster, 1815
124. Athripsodes aterrimus (Stephens, 1836) [2, 5, 13, 6]; 125. Athripsodes bilineatus (Linnaeus,
1758) [13, 6]; 126. Athripsodes cinereus (Curtis, 1834) [2, 5, 10]; 127. Athripsodes commutatus (Rostock,
1874) [2, 5]; 128. Ceraclea annulicornis (Stephens, 1836) [16]; 129. Ceraclea aurea (Pictet, 1834) [5, 2];
87
Литература
ау
кБ
ел
ар
ус
и
130. Ceraclea dissimilis (Stephens, 1836) [2, 5, 13]; 131. Ceraclea fulva (Rambur, 1842) [5]; 132. Ceraclea
nigronervosa (Retzius, 1783) [5, 3]; 133. Leptocerus interruptus (Fabricius, 1775) [2]; 134. Leptocerus
tineiformis Curtis, 1834 [2, 5]; 135. Mystacides azureus (Linnaeus, 1761) [2, 5, 10]; 136. Mystacides
longicornis (Linnaeus, 1758) [2, 5, 10]; 137. Mystacides nigra (Linnaeus, 1758) [5, 2]; 138. Oecetis furva
(Rambur, 1842) [2, 6]; 139. Oecetis lacustris (Pictet, 1834) [2, 10]; 140. Oecetis ochracea (Curtis, 1825)
[3, 6]; 141. Oecetis testacea (Curtis, 1834) [5, 3]; 142. Triaenodes bicolor (Curtis, 1834) [2, 5, 10, 3];
143. Triaenodes reuteri McLachlan, 1880 [10]; 144. Ylodes conspersus (Rambur, 1842) [2, 5]; 145. Ylodes
simulans (Tjeder, 1929) [13].
Заключение. В результате наших исследований и анализа литературных данных показано,
что на территории Республики Беларусь в разнотипных водоемах обитают личинки ручейников
145 видов, относящихся к 17 семействам. Во время наших исследований впервые для фауны
Беларуси отмечено пять видов – Cyrnus trimaculatus (Curtis, 1834) сем. Polycentropodidae;
Hydropsyche guttata Pictet, 1834 и Hydropsyche saxonica McLachlan,1884 сем. Hydropsychidae;
Limnephilus flavospinosus (Stein, 1874) – сем. Limnephilidae; Triaenodes reuteri McLachlan, 1880
сем. Leptoceridae.
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
1. Malicky H. // Atlas of European Trichoptera. Wiene: Springer-Verlag, 2004. P. 359.
2. Czachorowski S. // Braueria. 1997. № 25. P. 11.
3. Czachorowski S. // Braueria. 1998. № 25. P. 11.
4. Czachorowski S., Godunko R. // Trichopteron. 2006. № 21. P. 3–9.
5. Czachorowski S., Nesterovicz A. // VII Зоол. конф. Беларуси «Проблемы сохранения, изучения и использования
биологического разнообразия животного мира Беларуси». Мн., 1994. С. 98–100.
6. Giginyak I. // XXXVI Miedzynarodowe seminarium kol naukowych. Olsztyn, 10–11 maja 2007. P. 144–145.
7. Гигиняк И. Ю. // 3rd International conference “Research and conservation of biological diversity in Baltic region”,
Daugavpils University, Daugavpils, Latvia, 20–22 April, 2005. P. 145.
8. Мороз М. Д., Чахоровски С., Левандовски К., Гигиняк Ю. Г. // Весці НАН Беларусі. Сер. бiял. навук. 2004. № 3.
С. 78–82.
9. Гигиняк И. Ю., Байчоров В. М., Гигиняк Ю. Г. // Проблемы сохранения биологического разнообразия и использования биологических ресурсов: Материалы Междунар. науч. конф. и X зоол. конф. Минск, 18–20 ноября 2009 г.
Ч. 1. Сб. науч. работ / Под общей ред. М. Е. Никифорова. Мн., 2009. С. 86–87.
10.Гигиняк И. Ю. // Молодежь в науке-2007: Приложение к журналу «Весцi НАН Беларусі», в 4 ч. Сер. біял.
наук; Сер. мед. навук. 2008. Ч. 1. С. 16–69.
11.Каратаев А. Ю. // Биол. внутр. вод. Информ. бюл. 1988. С. 32–35.
12.Мороз М. Д., Чахаровски С., Левандовски К. // Parki Narodowe i Rezerwaty Przyrody. 2001. Vol. 20. N 4. P. 75–81.
13.Мороз М. Д., Чахоровский С., Левандовский К., Бучинский П. // Энтомол. обозрение. 2006. Т. LXXXV, № 4.
С. 749–715.
14.Гигиняк И. Ю. // Междунар. конф. молодых ученых: сб. тез. Молдова, Кишинев, 6–7 ноября 2008 г. С. 99.
15.Шалапенок Е. С. // Биологические основы рыбного хозяйства на внутренних водоемах Прибалтики: Тр. X науч.
конф. по внутренним водоемам Прибалтики. БГУ, Минск, 6–10 мая 1963 г. Мн., 1964. С. 196–201.
16.Тищиков Г. М., Тищиков И. Г. // Материалы междунар. конф. «Озерные экосистемы: биологические процессы,
антропогенная трансформация, качество воды». Мн., 2000. С. 448–458.
I. U. GIGINYAK
ал
ANALYSIS OF CADDISFLY LARVAE SPECIES DIVERSITY IN BELARUS
Summary
На
ци
он
It is noted that 80 species of Caddisfly larvae from 13 families inhabit different types of water bodies in Belarus. For the
first time for the fauna of Belarus five new species – Cyrnus trimaculatus (Curtis, 1834); Hydropsyche guttata Pictet, 1834;
Hydropsyche saxonica McLachlan; Limnephilus flavospinosus (Stein, 1874); Triaenodes reuteri (Mosely, 1939) are noted.
Taking to account literary data for a period of 100 years 145 species belonging to 17 families were noted for the territory of Belarus.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 591.53:599.742.7
ел
И. А. Соловей, Н. Н. Воробей, В. Е. Сидорович, А. А. Сидорович
ау
кБ
Сезонные и межгодовые изменения питания енотовидной собаки
(Nyctereutes procyonoides) в природном комплексе Красный Бор
(северная Беларусь)
Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам, Минск, e-mail: vadim.sidorovich@gmail.com
(Поступила в редакцию 16.01.2013)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Енотовидная собака относится к семейству собачьих, отряду хищных. Этот вид
не является аборигенным для Беларуси, а натурализовался в результате специальной интродукции, которая началась в 1930-х годах [1]. Высокие адаптивные способности енотовидной собаки,
такие как всеядность, высокий уровень рождаемости, моногамность и гибернация (единственный
представитель семейства собачьих, который впадает в спячку в неблагоприятный зимний сезон),
с одной стороны [2–5], и достаточно благоприятные условия среды обитания в Беларуси, такие
как плотность гидрографической сети, богатые почвы на глинистых грунтах и достаточно высокая доля заболоченных местообитаний, с другой стороны, способствовали быстрому распространению этого вида по всей территории страны. Уже в 1960-х годах енотовидная собака встречалась
почти повсеместно [6] и в настоящее время играет важную биоценотическую и эпидемиологическую роль [7, 8]. Поэтому изучение ее биологии, и особенно структуры рациона, имеет важное
научное и практическое значение, поскольку детальный анализ трофической ниши может предоставить необходимую информацию для оценки влияния енотовидной собаки на аборигенную
фау­ну и показать роль енотовидной собаки в функционировании сообществ животных [7, 9, 10].
В целом питание енотовидной собаки изучено как в границах естественного ареала, так и на
территориях, где этот вид был интродуцирован [11–15]. В Беларуси проведен сравнительный анализ рациона енотовидной собаки с аборигенными видами-генералистами хищных млекопитающих в теплый и холодный сезоны [16]. Выявлена высокая пищевая пластичность енотовидной собаки и существенное трофическое влияние на некоторые виды этих хищников со сходной трофической нишей (лесной хорек Mustela putorius, лисица Vulpes vulpes, барсук Meles meles, лесная
куница Martes martes). Тем не менее требуется дальнейшее более подробное изучение трофических
связей енотовидной собаки. Поэтому данная публикация направлена на анализ в следующих
аспектах: межгодовые вариации потребления различных видов и групп жертв и сезонность (более
детальное изучение изменчивости рациона, чем теплый или холодный сезоны). На основе имеющегося у нас опыта и результатов, опубликованных другими авторами [3, 11, 12, 15, 16], мы предположили, что в северной Беларуси питание енотовидной собаки изменяется в зависимости от обилия жертв, доступность которых связана со средой обитания, сезонной и межгодовой динамикой.
Материал и методы исследования. Исследования проводились в западной части огромного
лесного массива Поозерской пущи – в относительно естественном природном комплексе Красный
Бор в междуречье рек Свольна и Нища, что в Верхнедвинском и Россонском районах Витебской
обл. Рельеф и поверхностные отложения здесь образовались в процессе деятельности Поозерского
оледенения. Основными формами рельефа являются моренные холмы и гряды, озы, камы и дюны,
а также долины рек и озер. Поверхностные отложения представлены чередующимися глинистыми и песчаными фракциями, что в свою очередь отражается на экологической емкости местообитаний, наличии и обилии разных видов жертв енотовидной собаки. В Красном Бору перемежаются экологически бедные (с большей долей песчаной фракции в поверхностных отложениях) и эко89
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
логически богатые (с большей долей глинистой фракции) лесные экосистемы. В экологической
структуре относительно естественного природного комплекса Красный Бор лес составляет около
77 %, остальное пространство занято низинными болотами – 8 %, водными экосистемами – 5 %,
суходольными лугами – 1 %, сельскохозяйственными угодьями и поселениями – 2 %.
В Красном Бору доминируют хвойные виды деревьев: ель европейская Picea abies и сосна
обыкновенная Pinus sylvestris. Из лиственных деревьев представлены преимущественно мелколиственные виды, такие как ольха черная Alnus glutinosa, ольха серая A. incana, березы бородавчатая и пушистая Betula pendula, B. pubescens и осина Populus tremula. Широколиственные виды
деревьев, такие как дуб обыкновенный Quercus robur и липа мелколистная Tilia cordata, единично представлены в составе древостоя.
Для изучения межгодовой изменчивости рациона енотовидных собак нами ежегодно собирались их пищевые пробы. За период 1995–2012 гг. собрано и проанализировано около 5100 экскрементов, которые были взяты на латринах (уборные) этого хищника за сезон размножения.
Для изучения сезонной изменчивости в рационе енотовидных собак нами ежемесячно собиралось по 50 экскрементов из пяти известных латрин в течение двух лет (1997–1998) в урочище
Нитятцы. Эти латрины были расположены близко друг к другу (на площади около 2 га) и, предположительно, сделаны одной и той же семейной группой енотовидных собак.
Учитывая, что летом черника и брусника являются важными пищевыми объектами енотовидных собак и их детенышей, стоит отметить следующее. Известно, что урожаи черники довольно устойчивы, и неурожайные годы повторяются вдвое реже, чем средние и высокоурожайные. Так, урожаи ягодных культур были бедными в 1998, 2002 и 2004 и 2008 гг. Это было вызвано заморозками, произошедшими во время цветения ягодных кустарничков. В течение 17-летнего
исследования мы столкнулись с двумя ситуациями, сильно отличающимися в наличии ягод:
(1) богатый урожай, когда ягоды были везде доступны (здесь и далее нормальный урожай ягод)
и (2) спорадически относительно небольшое количество ягод (далее бедный урожай ягод).
Для изучения рациона енотовидной собаки использовали метод полного трофологического
анализа экскрементов. Вначале определяли наличие потребления дождевых червей по описанной
методике Крука. Для этого с экскремента брали небольшой навесок, который размачивался в воде
и весь этот объем просматривался под микроскопом для нахождения непереваренных остатков
хитинового образования окологлоточного нервного кольца (gizzard ring) дождевого червя [17].
У дождевого червя имеется только одно окологлоточное кольцо, таким образом можно подсчитать
количество потребленных особей. Дальше экскременты намывались от фекалия и непереваренные
остатки высушивались и взвешивались. Идентификация непереваренных остатков млекопитающих выполнялась двумя методами: во-первых, по найденным частям зубной системы при помощи
опубликованных определителей [18, 19]; во-вторых, по особенностям микроскопической структуры десяти разных волос [20, 21]. Таксономическая принадлежность остальных непереваренных
остатков определялась также по опубликованным определителям и атласам в отношении костей
земноводных, костей и покровов пресмыкающихся [22] и птичьих костей и перьев [23]. Наличие
насекомых, моллюсков и раков выявляли по остаткам хитинового покрова. Встречаемость остатков кормовых объектов, которые сложно подсчитать, например ягоды, плоды и вегетативные части
травянистой растительности, принималась нами за единицу при их наличии в экскременте независимо от количества, а единичные встречи растительности не учитывались.
Нами выделены следующие 15 кормовых объектов: дождевые черви, моллюски, насекомые,
раки, рыба, амфибии, рептилии, птицы и яйца птиц, мелкие грызуны и насекомоядные, среднеразмерные млекопитающие (ондатра, зайцы и др.), падаль копытных, травянистая растительность, ягоды и фрукты, зерно (овес, кукуруза и др.), несъедобные предметы (полиэтиленовая пленка и др.).
Рацион енотовидной собаки оценивался по частоте встречаемости кормовых объектов (%ЧВ)
в экскрементах и по потребленной биомассе (%ПБ). При расчете частоты встречемости кормовых объектов совокупность всех проанализированных экскрементов бралась за 100 %, относительно чего рассчитывалась доля каждой категории жертв. Далее, для пересчета такого рациона
в соответствующие пропорции по потребленной биомассе использовали коэффициенты перевариваемости [10], которые умножали на сухие массы остатков объекта. Разнообразие потребленных объектов питания (ширины трофической ниши) оценивалось индексом Левинса [24] с рас-
На
90
Та б л и ц а
1.
ау
кБ
ел
ар
ус
и
четом по обозначенным 15 кормовым объектам. Соответственно, значение индекса Левинса может изменяться от 1 до 15 и будет тем больше, чем больше кормовых объектов и чем больше
выравненность их доли в рационе.
Результаты и их обсуждение. Результаты изучения межгодовой изменчивости рациона енотовидной собаки приведены в табл. 1. Выявлено, что этот хищник в теплый сезон в основном
потреблял птиц и их яйца, млекопитающих и их падаль, ягоды и фрукты, несколько меньше насекомых и рыбу. Из ягод и фруктов енотовидные собаки в основном ели чернику, бруснику и голубику, которые зарегистрированы в 91 % случаев потребления этих кормовых объектов.
Из млекопитающих потреблялись в основном среднеразмерные виды (зайцы, ежи, ондатра и др.)
и падаль диких парнокопытных. Дождевые черви, моллюски, раки, амфибии, рептилии, травянистая растительность и семена зерновых культур (кукуруза, овес и др.) были менее важны.
Межгодовые особенности структуры рациона енотовидных собак в теплый период 1995–
2012 гг. в природном комплексе Красный Бор
Кормовые объекты
Минимум
Максимум
В среднем
Коэффициент
вариации, %
А. По частоте (%) встречаемости кормового объекта в экскрементах
Дождевые черви
0
Моллюски
Рыба
Амфибии
Рептилии
Птицы и яйца птиц
Мелкие грызуны и насекомоядные
Падаль копытных
Ягоды и фрукты
Зерно (овес, кукуруза и др.)
ак
ад
Среднеразмерные млекопитающие
Несъедобные предметы (полиэтиленовая пленка и др.)
127
15,2
4,0
93
92,0
72,3
17
0
14,6
1,6
219
ем
ия
н
Раки
5,4
51,6
1
Насекомые
Травянистая растительность
26,7
2,4
36,9
15,6
56
3,7
60,0
24,7
76
1,6
19,6
7,8
63
13,0
47,2
27,4
32
6,7
30,1
15,5
39
2,9
16,9
8,3
48
1,8
39,0
7,7
108
4,5
30,0
13,8
49
35,1
77,4
60,1
22
0
24,0
2,9
204
3,1
18,5
6,5
57
1,8
0,3
179
Б. По потребленной биомассе (%)
Дождевые черви
ая
Моллюски
Насекомые
Раки
ьн
Рыба
Амфибии
Рептилии
ал
Птицы и яйца птиц
0
0
2,2
0,7
94
7,5
27,4
14,8
42
0
6,2
0,6
267
0,5
18,7
7,1
56
1,4
19,9
7,2
75
0,7
7,8
3,3
67
6,1
32,8
17,9
45
Мелкие грызуны и насекомоядные
4,3
10,9
7,7
23
Среднеразмерные млекопитающие
2,0
15,3
8,3
39
1,4
11,3
6,0
55
Травянистая растительность
0,5
12,1
4,5
61
Ягоды и фрукты
10,1
30,5
19,7
34
ци
он
Падаль копытных
Зерно (овес, кукуруза и др.)
4,2
0,7
171
0,3
2,3
1,0
62
Ширина трофической ниши
5,8
8,9
6,9
12
На
0
Несъедобные предметы (полиэтиленовая пленка и др.)
91
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Межгодовые вариации в пропорциях основных вышеназванных кормовых объектов были относительно небольшими. Коэффициент вариации изменялся от 34 % для ягод и фруктов и до
56 % для рыбы, в среднем 42 %. Что касается потребления ягод, то, несмотря на небольшой многолетний коэффициент вариации, изменчивость абсолютных значений потребленной биомассы
этих кормовых объектов была достаточно велика в годы с богатым урожаем ягод и в неурожайные годы. В летние сезоны, когда урожай ягод был бедным, их пропорции в рационе были значительно меньше, чем в другие годы (в среднем 10,7 против 27,3 ПБ%, G = 7,5, р < 0,01). В годы
с малым урожаем ягод зарегистрировано более высокое потребление птиц и млекопитающих
по сравнению с годами с нормальным урожаем ягод (соответственно, 33,9 и 46,5 %, однако это
различие не было статистически достоверным, G = 2,1, р = 0,2). Ширина трофической ниши
по годам изменялась незначительно (5,8–8,9).
Данные о сезонной изменчивости рациона енотовидной собаки, собранные ежемесячно в течение двух лет, представлены в табл. 2. Результаты показывают, что рацион енотовидных собак изменяется по месяцам, но при этом многие кормовые объекты потребляются круглый год. Ширина
трофической ниши сильно варьировала по сезонам. Наиболее широкой она была в апреле-июле
(6,21–7,05), когда в рационе были представлены почти все виды и категории жертв, а их доли были
приблизительно сходны. Зимой (декабрь–март) трофическая ниша была довольно узкой (2,41–3,46),
потому что в этот период енотовидные собаки специализировались в питании на потреблении падали копытных. Еще один период, когда енотовидные собаки имели специализированное питание
(2,37–3,98), установлен в августе–октябре, когда интенсивно использовались ягоды.
Межмесячные изменения ПБ большинства кормовых объектов были довольно высоки (коэффициент вариации изменялся от 107 % для моллюсков до 164 % для дождевых червей). Исклю­
чение составляют наиболее часто употребляемые кормовые объекты, возможно, эти жертвы являются наиболее важными или многочисленными или примерно равнодоступными во все месяцы
года (коэффициент вариации 55–91 %). Это мелкие грызуны и насекомоядные, среднераз­мерные
млекопитающие, падаль копытных, насекомые и травянистая растительность. Как видим, потребление этих кормовых объектов мало изменяется не только по годам, но и сезонно. Сравнения
структуры рационов по месяцам индексом Морисита (ИМ) и G-тестом позволили выявить три
сезонных промежутка со сходным питанием: (1) весенне-летний (апрель-июнь), летне-осенний
(июль-ноябрь) и зимний (декабрь-март). Рацион енотовидных собак в эти сезонные периоды статистически достоверно отличается в переходные месяцы: (1) между мартом и апрелем (ИМ = 0,47;
G = 86,5, p < 0,01); (2) в июне и июле (ИМ = 0,69; G = 38,0, p = 0,01); (3) в ноябре и декабре
(ИМ = 0,59; G = 73,7, p < 0,01). Так, в весенне-летний период потреблялось наибольшее число разнообразных кормовых объектов с примерно равной их долей – это в основном амфибии, птицы
и их яйца, рыба, насекомые, среднеразмерные млекопитающие; в летне-осенний период основу
рациона енотовидных собак составляли ягоды и фрукты, а в зимний – падаль диких копытных.
Основные изменения в потреблении различных кормовых объектов енотовидными собаками
могут быть охарактеризованы следующим образом. Моллюски потреблялись в несколько большей пропорции только в декабре и январе (в среднем 4,5 против 0,7 % ПБ в другие месяцы;
G = 3,5, p = 0,05), а насекомые (главным образом жуки) – в апреле-ноябре (в среднем 7,4 против
1,1 % ПБ; G = 5,23, p = 0,02). Земноводные (в основном лягушки) потреблялись енотовидными
собаками в значительно более высокой пропорции в апреле-июне и октябре-ноябре (в среднем
17,1 против 1,9 % ПБ; G = 13,4, p < 0,01). В апреле-июле чаще, чем в другие месяцы, добывались
птицы и их яйца (в среднем 21,7 против 2,1 % ПБ; G = 18,8, p < 0,01), а также рыба (в среднем 11,4
против 1,1 % ПБ; G = 7,9, p < 0,01). В период с июля по начало ноября основной пищей енотовидной собаки были ягоды (в среднем 40,3 против 1,9 % ПБ в другие месяцы; G = 43,4, p < 0,01).
С июня до декабря (особенно поздней осенью) доля мелких млекопитающих в рационе енотовидной собаки была выше, чем в другие месяцы (в среднем 10,2 против 3,1 % ПБ; G = 3,99,
р = 0,04). В холодное время года (конец ноября – начало апреля) основу рациона этого хищника
составляла падаль копытных (в среднем 55,1 против 10,1 % ПБ в другие месяцы; G = 34,3,
p < 0,01). Другие сезонные изменения в питании енотовидной собаки были менее выраженными
и незначимыми, но следующие тенденции должны быть упомянуты. Доля дождевых червей
увеличивалась в августе–октябре (1,0–3,5(2,2) % против 0–0,4(0,1) % ПБ), а рептилий – в апреле–
июле (в 1,5–5,7(3,4) % против 0,2–0,7(0,5) % ПБ).
На
92
На
2.
ьн
ая
44,5
14,1
0,5
3,5
25,9
3,46
Травянистая растительность
Ягоды и фрукты
Зерно (овес, кукуруза и др.)
Несъедобные предметы (полиэтиленовая пленка и др.)
Ширина трофической ниши
по Левинсу
2,0
Среднеразмерные млекопитающие (ондатра, зайцы и др.)
Падаль копытных
2,3
Мелкие грызуны и насекомоядные
0,3
0,2
2,52
8,1
6,2
2,9
8,0
61,3
0,9
3,9
1,0
0,6
1,7
3,6
0
0,9
0,9
0
Maрт
5,6
3,8
17,2
5,7
27,0
11,5
0,3
5,2
0,7
0,3
Maй
4,0
8,0
30,5
3,6
10,4
9,0
0,5
8,5
1,3
0,1
Июнь
7,05
1,2
0,3
4,9
4,3
17,7
6,63
1,5
0
0,4
14,0
6,8
6,21
1,4
0
3,8
11,9
6,9
3,43
2,3
3,0
51,4
1,1
5,6
5,9
8,9
6,9
0,5
1,3
1,3
2,6
6,9
0,2
2,1
Август
и
3,0
15,3
9,2
0,8
1,8
54,2
4,0
3,5
0,5
0,3
3,5
0
0
2,1
4,8
0
Декабрь
ус
6,11
2,4
4,7
20,1
0,6
22,6
1,8
16,0
0,9
0,7
18,5
0,4
0,4
9,5
1,0
0,4
Ноябрь
ар
4,11
1,0
0,4
41,9
2,4
19,9
2,0
12,0
2,8
0,3
7,8
0,3
0,3
7,7
0,2
1,0
Октябрь
ел
2,59
1,2
1,4
60,2
1,0
3,9
3,1
9,9
3,9
0,7
1,2
0,4
0,4
8,8
0,4
3,5
Сентябрь
ау
кБ
6,41
0,7
0,7
29,5
3,0
9,9
7,7
6,3
19,0
1,5
4,1
7,4
2,3
6,5
1,0
0,4
Июль
ем
ия
н
6,0
3,1
17,5
2,7
21,9
13,6
0
6,0
0,7
0,1
Апрель
ак
ад
2,41
21,8
4,0
0,3
5,2
60,1
2,2
2,2
0,5
0,9
1,3
0
0,3
1,5
0
0
ал
1,0
0,2
4,1
1,1
0
Февраль
0
Птицы и яйца птиц
Рептилии
Амфибии
Рыба
Раки
Насекомые
Моллюски
Дождевые черви
Январь
Сезонные особенности рациона (% потребленной биомассы) енотовидных собак, обитающих в урочище Нитятцы, Россонский р-н, 1997–1998 гг.
Кормовые объекты
Та б л и ц а
ци
он
93
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Известно, что мелкие грызуны, особенно полевки рода Microtus, являются важными жертвами енотовидных собак [2]. Однако в природном комплексе Красный Бор потребление мелких
грызунов было небольшим круглый год – всего 2,2–16,0 % ПБ, в среднем 6,7 % (табл. 2). Причины
этого могут быть найдены в структуре лесных ассоциаций мелких грызунов, в которой доминирует рыжая полевка Myodes glareolus (составляют 84–88 % в видовой структуре в пост-репродук­
тивный период), существенна доля мышей рода Apodemus (16 %), а полевки рода Microtus были
редкими (0,6 %) [25]. И поскольку рыжие полевки и мыши рода Apodemus обладают более совершенной тактикой бегства от хищников, чем малочисленные полевки рода Microtus [26, 27], то енотовидным собакам, в свою очередь являющимся не столь эффективными хищниками (короткие
лапы), сложно их поймать. Таким образом, потребление мелких грызунов было низким, вероятно,
из-за неспособности енотовидных собак эффективно добывать рыжих полевок и мышей.
Сравнивая потребление мелких грызунов по сезонам, выявили, что в июне–ноябре их добывается несколько больше, чем зимой. Несомненно, этот интервал совпадает с периодом размножения
мелких грызунов, когда их численность возрастает и добывать становится проще. Кроме того, мелких грызунов легче поймать, когда снежный покров не глубокий и жесткий, как это обычно бывает
в середине февраля. К тому же в начале зимы (декабре) большинство енотовидных собак впадают
в спячку, а еще активные особи переходят на потребление падали копытных. Как указывалось,
доля потребления падали была высокой в течение всей зимы. По сравнению с мелкими грызунами
падаль диких копытных была более доступным пищевым ресурсом для енотовидной собаки, особенно в конце зимы, поскольку именно в этот период отмечаются более частые случаи гибели диких копытных [28–30]. По данным радиослежения и тропления следов по снегу, около 32 % активности енотовидных собак зарегистрировано в дневное время, и их тропы были направлены преимущественно к трупам диких копытных, уже частично объеденным воронами. Из этого следует,
что зимой некрофагия является наиболее выгодной пищевой стратегией для енотовидных собак,
а активная охота на мелких грызунов в качестве альтернативы неприемлема для этого вида в условиях северной Беларуси. Таким образом, енотовидная собака характеризуется как всеядный хищник-генералист, который зимой специализируется на потреблении падали копытных.
Начиная с конца июля и в течение всей осени в рационе енотовидных собак выявлена большая доля ягод. Хотя мы не можем рассчитать индекс избирательности для ягод, но, судя по наличию достаточно большой их биомассы в этот период и существенно меньшей доли их потребления енотовидными собаками, можно заключить, что эта категория кормовых объектов не была
предпочтительной. И действительно, независимо от наличия ягод, в среднем они составляли
лишь третью часть рациона, в котором всегда присутствовали млекопитающие, птицы и лягушки. Эти богатые белком продукты питания, по-видимому, являются более предпочтительными,
но енотовидные собаки не очень приспособлены, чтобы поймать эту добычу в достаточном количестве. Во-первых, енотовидные собаки начинают потреблять ягоды в большом количестве на
месяц позже, чем они становятся доступными. Во-вторых, в июне, когда есть много птенцов
с плохо развитой тактикой избегания хищников, потребление птиц енотовидными собаками заметно увеличивалось. Это говорит о способности енотовидных собак охотиться только на достаточно легкую добычу, опасаясь взрослых. В-третьих, в более экологически емком природном
комплексе на глинистых грунтах в верховьях Ловати [31], где такие жертвы, как лягушки, птицы
и млекопитающие были заметно более многочисленны, чем в глинисто-песчаной местности
Красного Бора, енотовидные собаки ели меньше ягод [7]. Одной из версий, почему енотовидные
собаки потребляют так много ягод, является то, что в них содержится много сахара, и, потребляя
их в большом количестве, эти хищники нагуливают жир, необходимый для зимнего сна [2, 32].
А в первой половине лета енотовидные собаки вынуждены потреблять более богатые белками
кормовые объекты, потому что они необходимы для питания подрастающих молодых особей.
Заключение. На севере Беларуси енотовидная собака является всеядным хищником, а состав ее кормовых объктов и рацион относительно стабилен по годам. Однако имеются сезонные
отличия питания, связанные как с доступностью жертв, так и со способностью енотовидной собаки эффективно их добывать. Поэтому ширина трофической ниши сильно варьировала по сезо-
На
94
ар
ус
и
нам. Наиболее широкой она была в апреле–июле, когда в рационе были представлены почти все
виды и категории жертв, а их доли были приблизительно сходны. В августе–октябре и декабре–
марте трофическая ниша была довольно узкой, потому что в этот период енотовидные собаки
специализировались на потреблении соответственно ягод и падали копытных. В питании енотовидная собака является оппортунистом, поскольку потребляет наиболее многочисленные и доступные корма.
ел
Литература
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
1. Васильков В. В., Голодушко Б. З. Пушные звери Белоруссии и их добыча. Мн., 1969.
2. Kauhala K. // Acta Theriologica. 1993. Vol. 38. Р. 139–150.
3. Kauhala K., Kaunisto M., Helle E. // Zeitschrift für Säugetierkunde. 1993. Vol. 58. Р. 129–136.
4. Helle E., Kauhala K. // Journal of Mammology. 1995. Vol. 76. Р. 1036–1046.
5. Kauhala K., Helle E. // Wildlife Biology. 1995. N 1. Р. 3–9.
6. Павлов М. П., Корсакова И. Б., Лавров Н. П. // Акклиматизация охотничье-промысловых зверей и птиц в СССР.
Киров, 1974.
7. Sidorovich V. E. Analysis of vertebrate predator-prey community. Mn., 2011.
8. Holmala K., Kauhala K. // Mammal Review. 2006. N 36. P. 17–36.
9. Kauhala K. 1996. Introduced carnivores in Europe with special reference to central and northern Europe. Wildlife
Biology N 2. Р. 197–204.
10.Jędrzejewska B., Jędrzejewski W. Predation in Vertebrate Communities. The Bialowieza Primeral Forest as a Case
Study. Berlin, 1998.
11.Гептнер В. Г., Наумов Н. П. // Звери Советского Союза. 1974. Ч. 2. С. 67–97.
12.Viro P., Mikkola H. // Zeitschrift für Säugetierkunde. 1981. N 46. P. 20–26.
13.Sasaki H., Kawabata M. // Journal of the Mammalogical Society of Japan. 1994. N 19. P. 1–8.
14.Drygala F., Mix H. M., Stier N., Roth M. // Zeitschrift für Ökologie und Naturschutz. 2000. N 9. P. 147–152.
15.Kauhala K., Auniola M. // Ecography. 2001. Vol. 24. Р. 151–156.
16.Sidorovich V. E., Polozov A. G., Lauzhel G. O., Krasko D. A. // Zeitschrift für Säugetierkunde. 2000. Vol. 65. Р. 271–285.
17.Kruuk H. The social badger. Ecology and behaviour of a group-living carnivore (Meles meles). Oxford, 1989.
18.Pucek Zd. Keys to Vertebrates of Poland Mammals. Warsaw, 1981.
19.Görner M., Hackethal H. Säugetire Europas. Leipzig, 1988.
20.Debrot S., Fivaz G., Mermod C., Weber J. M. Atlas des poils de mammiferes d’Europe. Neuchatel, Switzerland, 1982.
21.Teerink B. J. Hair of West-European Mammals. Cambridge, 1991.
22.Böhme G. // Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe. 1977. Bd 26. S. 283 – 300.
23.März R. Gewoll- und Rupfungskunde. Berlin, 1987.
24.Levins R. Evolution in changing environments. Princeton, 1968.
25.Сидорович В. Е., Соловей И. А., Пикулик М. М., Лаужель Г. О. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2003.
№ 3. С. 88–102.
26.Jędrzejewska B., Jędrzejewski W. // Annales Zoologici Fennici. 1990. Vol. 27. Р. 321–328.
27.Jędrzejewski W., Jędrzejewska B., McNeish E. // Acta Theriologica. 1992. Vol. 37. Р. 319–328.
28.Козло П. Г. Дикий кабан. Мн., 1975.
29.Козло П. Г. Экологический и морфологический анализ популяции лося. Мн., 1983.
30.Сидорович В. Е.// Заповедники Белоруссии. Исследования. 1989. № 13. С. 116–120.
31.Соловей И. А., Сидорович В. Е., Пикулик М. М., Марцинкевич Г. И. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2001.
№ 4. С. 89–96.
32.Lindström E. R. //Journal of Zoology. London. 1983. Vol. 199. P. 117–122.
I. A. SOLOVEJ, N. N. VOROBEJ, V. E. SIDOROVICH, A. A. SIDOROVICH
ал
SEASONAL AND ANNUAL VARIATIONS IN THE RACCOON DOG (NYCTEREUTES PROCYONOIDES) DIET
IN THE NATURAL TERRAIN OF KRASNY BOR (NORTHERN BELARUS)
Summary
На
ци
он
In the natural terrain of Krasny Bor there were estimated the variations of the raccoon dog diet. In northern Belarus the
raccoon dog is an omnivorous predator, and the composition of its diet is relatively stable from year to year. However, in the
diet there are seasonal differences associated with both prey availability and raccoon dogs ability to get them efficiently.
Therefore, the width of the trophic niche varied greatly on a seasonal scale. The widest niche was estimated in April - July,
when the diet was represented by almost all prey categories, shares of which were similar. In August-October and DecemberMarch the trophic niche was quite narrow, as in this period raccoon dogs specialized in consumption of berries and carrion,
respectively. So, the raccoon dog is an opportunistic predator that consume the most numerous and available foods.
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
УДК 595.798-152.6.08(476)
ел
Р. Г. АГУНОВИЧ
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ ОДИНОЧНЫХ СКЛАДЧАТОКРЫЛЫХ ОС
(HYMENOPTERA, VESPIDAE, EUMENINAE) В УСЛОВИЯХ БЕЛАРУСИ
ау
кБ
Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам, Минск
(Поступила в редакцию 25.02.2010)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Одним из важнейших биологических показателей видов животных, и насекомых
в частности, является жизненный цикл, который представляет собой сформировавшийся в процессе эволюции комплекс биологических приспособлений к определенным условиям существования. В умеренных широтах, ввиду значительных колебаний климатических показателей в течение года, особенности жизненных циклов приобретают важнейшее значение для успеха существования видов и их экологических предпочтений. Наиболее подходящей методикой для
иллюстрации жизненных циклов видов насекомых является изучение динамики сезонной активности таковых. Важнейшие показатели жизненного цикла насекомых в умеренных широтах – стадия зимовки вида и количество генераций в течение сезона.
Цель данной работы – выявление особенностей жизненных циклов видов одиночных складчатокрылых ос (Hymenoptera, Vespidae, Eumeninae) в условиях Беларуси на основании анализа
динамики сезонной активности имаго.
Материалы и методы исследования. В данной работе были проанализированы как собственные сборы автора, так и материалы, имеющиеся в распоряжении лаборатории. Общий объем проанализированного материала составил более 1300 экз.
Сбор материала осуществлялся при помощи энтомологического сачка методом индивидуального отлова насекомых и основной сравнительный материал был получен при помощи ловушек Малеза. Главным достоинством методики использования ловушек Малеза является возможность получения сравнимых данных как по видовому составу, так и по численности исследуемых объектов [1].
Основными стационарными полигонами исследований были охраняемые территории –
Березинский заповедник, Национальный парк «Беловежская Пуща», Национальный парк
«Припятский» и Полесский радиационно-экологический заповедник. Наибольший сравнительный материал получен в районах, где проводились многолетние исследования с использованием
ловушек Малеза (Лепельский район Витебской области, Крупский район Минской области,
Каменецкий район Брестской области, Хойникский район Гомельской области).
Результаты и их обсуждение. Динамика видового состава и численности эвменин в течение
сезона представлена на рис. 1, из которого следует, что максимальные значения обилия и количества видов для ос изучаемой группы регистрируются в июне (37 видов и 47,5 % от общего количества отловленных насекомых). Далее наблюдается постепенное снижение значений данных
показателей.
Нужно отметить существенное снижение обилия эвменин в июле при относительно небольшом уменьшении количества видов (35 видов и 27,3 %). Объяснением этому, по всей видимости,
служит значительное снижение активности раннелетних видов эвменин, относительное обилие
которых выше, чем таковое среднелетних и весенне-летних видов.
На основании анализа многолетних данных по сезонной динамике активности имаго среди одиночных складчатокрылых ос были выделены три фенологические группы видов – раннелетние,
На
96
и
ус
ар
ел
ау
кБ
ем
ия
н
Рис. 1. Распределение количества видов и относительное обилие эвменин (Hymenoptera, Vespidae, Eumeninae)
по месяцам
ая
ак
ад
среднелетние и весенне-летние (таблица). Критерием для отнесения вида в ту или иную группу
служило максимальное относительное обилие такового в течение того или иного летнего месяца
для раннелетних и среднелетних групп видов. Виды, отнесенные к весенне-летней группе, имеют
два пика численности в течение сезона и существенно отличаются от большинства видов особенностями биологии. Примеры сезонной динамики численности видов, относящихся к каждой из
групп, представлены на рис. 2. Видов с превалирующей весенней или осенней активностью среди
одиночных складчатокрылых ос выявлено не было. Количество видов и суммарное обилие видов,
относящихся к выделенным феногруппам, для каждого из подсемейств представлены на рис. 3.
Распределение видов одиночных складчатокрылых ос по феногруппам
ьн
Виды одиночных складчатокрылых ос (Hymenoptera, Eumeninae)
раннелетние
среднелетние
весенне-летние
1
2
3
Allodinerus rossii (Lep.)
Ancistrocerus trifasciatus (Muller)
Ancistrocerus claripennis Thomson
Ancistrocerus nigricornis (Curtis)
Ancistrocerus gazella (Pz.)
Ancistrocerus oviventris (Wesm.)
Ancistrocerus ichneumonideus (Ratz.)
Discoelius zona lis (Pz.)
ал
Allodinerus delphinalis (Giraud)
Ancistrocerus antilope (Pz.)
Eumenes papillarius (Christ)
Discoelius dufourii Lep.
Microdynerus parvulus (H.-Sch.)
Eumenes coarctatus (L.)
Odinerus melanocephalus (Gmelin)
Eumenes pedunculatus (Pz.)
Odinerus reniformis (Gmelin)
Euodynerus notatus (Jur.)
Odinerus spinipes (L.)
На
ци
он
Ancistrocerus pahetinus (L.)
97
Odinerus alpinus Schulthess
Pterocheilus phaleratus (Pz.)
Stenodynerus bluethgeni v. d. Vecht
Stenodynerus chevrieranus (Sauss.)
Stenodynerus picticrus (Thomson)
Stenodynerus xanthomelas (H.-Sch.)
Symmorphus allobrogus Sauss.
Symmorphus bifasciatus (L.)
Symmorphus crassicomis (Pz.)
Symmorphus connexus (Curtis)
Symmorphus debilitatus (Sauss.)
Symmorphus fuscipes (H.-Sch.)
Symmorphus gracilis (Brulle)
Symmorphus murarius L.
Ancistrocerus auctus (F.)
ау
кБ
Symmorphus angustatus (Zett.)
ус
3
ар
2
Eumenes pomiformis (F.)
ел
1
Euodynerus quadrifasciatus (F.)
и
Окончание таблицы
Ancistrocerus parietum (L.)
Ancistrocerus scoticus (Curtis)
Eumenes coronatus (Pz.)
ак
ад
ем
ия
н
Gymnomerus laevipes (Shuck.)
ци
он
ал
ьн
ая
Рис. 2. Сезонная динамика численности видов раннелетней, среднелетней и весенне-летней групп: Eumenes peduncu‑
latus (Pz.) – группа раннелетних видов; Symmorphus debilitatus (Sauss.) – группа среднелетних видов; Ancistrocerus
nigricornis (Curtis) – группа весенне-летних видов
Рис. 3. Фенологические группы видов одиночных складчатокрылых ос (Hymenoptera, Eumeninae), их соотношение
по количеству видов и относительному обилию
На
98
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Для эвменин выявлено существенное преобладание
раннелетних видов по относительному обилию (49 %),
обилие среднелетних составило 28,9 %, весенне-летних – 22,1 %. Количество раннелетних и среднелетних
видов эвменин существенно не отличается (18 и 22 соответственно). Существенная разница в относительном
обилии между этими группами обусловлена причастием к раннелетним наиболее массовых видов эвменин
(Eumenes pedunculatus, Symmorphus bifasciatus, S. mu‑
rarius, Euodynerus notatus). Относительное обилие весенне-летних видов эвменин составляет 22,1 %, количество видов – 2. Относительно высокое обилие данной
группы при малом количестве видов объясняется причастностью к ней наиболее массовых эвритопных видов, в частности Ancistrocerus trifasciatus, относительное обилие которого составляет 18,6 %.
Большинство видов подсемейства Eumeninae относится к моновальтинным видам, имеющим в году только одно поколение. Об этом можно судить анализируя
общую динамику численности видов в течение сезона
и динамику соотношения полов в популяциях. Модель­
ным видом иллюстрации наиболее характерного для
подсемейства типа сезонной динамики лета имаго
нами был выбран Eumenes pedunculatus (рис. 4).
Первые появления имаго обоих полов отмечены
конце мая. Массовый лет насекомых этого вида начинается в июне месяце, что связано с периодом размножения. В последующие месяцы сезона происходит постепенное снижение численности и активности насеРис. 4. Особенности сезонной динамики лета
имаго видов одиночных складчатокрылых ос
комых данного вида.
(Hymenoptera, Vespidae, Eumeninae): 1 – Eumenes
Подобными типами сезонной динамики характериpedunculatus (Pz.), 2 – Ancistrocerus trifasciatus
зуются
40 из 42 видов эвменин. Eumenes pedunculatus
(Muller), 3 – Ancistrocerus nigricornis (Curtis)
(Pz.) относится к группе раннелетних видов. Отличием
сезонной динамики численности видов, относящихся
к среднелетней группе, является наличие пика численности в июле, что соответствует периоду
размножения данных видов.
Сезонная динамика численности двух выделенных в группу весенне-летних видов
Ancistrocerus trifasciatus (Muller) и Ancistrocerus nigricornis (Curtis) существенно отличается от
большинства (рис. 4).
Два пика численности, которые отмечены для Ancistrocerus trifasciatus (Muller), свидетельствуют о наличие у этого вида двух поколений в сезоне. Появление первых особей вида отмечено в конце апреля, а пики численности приходятся на июнь и август. Сезонная динамика лета
самцов и самок у этого вида фактически совпадает. Для Ancistrocerus nigricornis также отмечены
два пика численности, однако для данного вида характерно раннее появление большого количества самок при полном отсутствии самцов в этот период. Массовый лет самок данного вида наблюдается в мае и затем в августе. Начало появления самцов для данного вида было отмечено
в июне, и пик численности самцов Ancistrocerus nigricornis (Curtis) совпадает со вторым пиком
самок в августе.
Заключение. Рассматривая сезонную динамику численности видов эвменин, можно сказать,
что активность ос этой группы в тот или иной период сезона связана с особенностями зимовки.
Поскольку численность подавляющего большинства видов эвменин нарастает постепенно, на99
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
чиная с мая, и далее в зависимости от принадлежности вида к той или иной феногруппе достигает пика в определенный период лета, логично предположить, что время вылета имаго связано
с продолжительностью стадий индивидуального развития насекомого, которые завершаются
в течение весны и начала лета. Таким образом, подавляющее большинство эвменин (41 вид) зимуют на стадии пронимфы, завершающей развитие до имаго после выхода из зимней диапаузы.
Исключением из этого правила является вид Ancistrocerus nigricornis, зимующий на стадии имаго. В мае наблюдается массовый вылет самок данного вида при полном отсутствии самцов.
Это свидетельствует о том, что зиму переживают лишь оплодотворенные самки данного вида,
которые дают начало следующему поколению особей, пик лета которых регистрируется в августе. Оплодотворенные самки этого поколения являются зимующей стадией вида.
Для большинства эвменин было отмечено одно поколение особей в течение сезона. Об этом
свидетельствует наличие одного пика численности данных видов в течение сезона, который, как
правило, соответствует максимальной активности особей видов, связанной с периодом размножения.
Исключением из этого правила является один вид – Ancistrocerus trifasciatus. Для него характерно наличие двух четко выраженных пиков численности в течение сезона в мае и в августе.
Поскольку численность самцов и самок в период максимальной активности нарастает пропорционально, можно предположить, что данный вид, подобно большинству эвменин, зимует на стадии пронимфы, но первое поколение насекомых успевает полностью завершить цикл развития в
период с июня по август и дать начало второй генерации вида.
Литература
1. Терешкин А. М., Шляхтенок А. С. // Зоол. журн. 1989. Т. 53, вып. 2. С. 290–292.
R. G. AGUNOVICH
SEASONAL FLYING ACTIVITY OF EUMENID WASPS (HYMENOPTERA, VESPIDAE, EUMENINAE)
IN BELARUS
ак
ад
Summary
На
ци
он
ал
ьн
ая
Abundant majority of eumenid’s species increase beginning from May month, and have been maximum, in comparison
from relation species to one from groups, in one from summer months. On the basis of the analysis of dynamics of seasonal
activity of imago, ascertained, that 41 species winters at a pronymph stage finishing development to imago in a current of
spring and the beginning of summer. 1 species – Ancistrocerus nigricornis, winters at imago stage. The majority eumenid
species have one generation during a season. Exception of this rule is the species Ancistrocerus trifasciatus, having two generations.
ар
В. А. ПЕНЬКЕВИЧ1, Е. И. АНИСИМОВА2
ел
УДК 619: 616. 995. 132: 636. 4
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
ау
кБ
ТРИХИНЕЛЛЕЗ ДИКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ В ПОЛЕССКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ
РАДИАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОМ ЗАПОВЕДНИКЕ
Полесский государственный радиационно-экологический заповедник, Хойники, e-mail: blauehai@mail.ru,
2
Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам, Минск, e-mail: anis-zoo@yandex.ru
1
(Поступила в редакцию 28.03.2013)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Особое место среди зооантропонозных гельминтозов занимает трихинеллез.
Возбудителем данного заболевания является нематода Trichinella spiralis (Owen, 1835), сем.
Trichinellidae. Особенность данного паразита заключается в том, что одно и то же животное после заражения становится вначале дефинитивным (половозрелые нематоды локализуются в тонком кишечнике), а затем – промежуточным хозяином (личинки локализуются в поперечно-полосатой мускулатуре). По характеру вспышек (массовости, внезапности) трихинеллез напоминает многие инфекционные болезни (дизентерию, тиф, туляремию) [1]. Основным источником
заражения человека является непроверенное мясо дикого кабана, что подтверждается данными
Департамента ветеринарного и продовольственного надзора Министерства сельского хозяйства
и продовольствия Республики Беларусь [2]. В 2011 г. заболевание «трихинеллез» было установлено в 87 случаях, при этом 78 из них выявлено у дикого кабана, в 2012 г. из 121 случая 119 выявлено у дикого кабана. В Беларуси частота заболевания людей ежегодно составляет от единичных до десятков случаев и характеризуется неравномерностью территориального распределения, выраженной тяжестью клинических проявлений и трудностью лечения [3].
Несмотря на то что среди диких и синантропных животных известно более 60 видов – естественных носителей трихинелл, из которых 34 вида хищников, 14 грызунов и 5 видов насекомоядных [1], основными резервуарами трихинелл в дикой природе являются хищные млекопитающие.
М. Я. Беляева отмечала трихинеллез у 49,0 % волков, 42,0 % лисиц и 33,3 % рысей, 0,43 % землероек обыкновенных и у 0,99 % землероек средних [4], Н. Ф. Карасев – у 62,2 % волков, 47,8 % лисиц,
31,1 % рысей, 24,2 % енотовидных собак, 11,1 % серых крыс, а также у бурого медведя, хоря черного, собаки, кошки и бурозубки обыкновенной [5]. По результатам наших исследований встречаемость данного гельминта в среднем по республике была следующей: у волка – 20,0 %, лисицы –
11,1 %, енотовидной собаки – 25,0 %, лесного хорька – 8,6 %, американской норки – 8, %, кабана –
3,1 %, горностая – 5,7 %, куницы – 5,4 %, тогда как у грызунов – не регистрировали [6].
Территория Полесского государственного радиационно-экологического заповедника
(ПГРЭЗ) является уникальной, на ней в связи с прекращением хозяйственной деятельности человека происходят естественные процессы восстановления трансформированных ранее экосистем.
В зонах радиоактивного загрязнения из-за ослабления физиологического состояния и, возможно,
иммунитета диких животных могут активизироваться очаги заболеваний [7]. Комплекс новых
условий сказался на разных систематических группах животных.
Цель работы – выяснить ситуацию по зараженности диких животных трихинеллезом
в ПГРЭЗ.
Материалы и методы исследования. Исследования проводились в 2005–2012 гг. на территории ПГРЭЗ. Учет численности мелких млекопитающих осуществлялся общепринятым методом ловушко-линий [8]. Для тестирования биотопических различий в инвазированности мелких
101
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
млекопитающих гельминтами исследования проводились в следующих типах биотопов, которые были выбраны в качестве модельных: березняках, ольшаниках, сосняках, лугах и бывших
населенных пунктах (б.н.п.). Всего было отловлено и обследовано на зараженность трихинеллами 1386 экз. грызунов и насекомоядных, относящихся к 15 видам: рыжая полевка – 352, бурозубка обыкновенная – 257, обыкновенная полевка – 272, желтогорлая мышь – 158, полевая мышь –
309, водяная полевка – 1, мышь-малютка – 6, соня-полчок – 3, кутора – 2, мышовка – 1, мышь
лесная – 2, полевка-экономка – 4, соня лесная – 4, мышь домовая – 12, крот – 3 экз.
Было обследовано 310 диких млекопитающих: 209 хищных (29 волков, 159 енотовидных собак, 17 лисиц, 1 рысь, 1 лесной хорь, 2 ласки) и 101 кабан. У всех обследованных животных проводилась трихинеллоскопия диафрагм и межреберных мышц [9]. Для проверки достоверности
процентов зараженности использовали G-тест.
Результаты и их обсуждение. Из обследованных 209 хищных животных зараженными оказались 83 (39,7 %). Наиболее высокая экстенсивность трихинеллезной инвазии (ЭИ) в ПГРЭЗ выявлена у енотовидных собак (42,8 %) с интенсивностью инвазии (ИИ) 4–19 личинок на компрессорий (л/к). Высока она у лисиц (ЭИ – 35,3 %, ИИ 2–10 (л/к) и волков (ЭИ–31,0 %, ИИ 3–13 л/к).
Инвазированность данных видов достоверно не отличается (G m 1,89; P l 0,2). У всех остальных
обследованных хищников личинки трихинелл не обнаружены. Распределены инвазированные
животные на территории заповедника неодинаково. Больше всего зараженных хищников выявлено в Бабчинском (17 ос.), Крюковском (10 ос.) и Радинском (8 ос.) лесничествах. По литературным данным в начале девяностых годов прошлого столетия в природном очаге данного заповедника ядро в структуре паразитохозяинной системы T. spiralis формировала лисица [10]. Волк
в тот период, как и другие хищники (енотовидная собака, хорек, куница и ласка), являлся дополнительным элементом этого ядра. Через десять лет, когда численность волка на территории
Полесского заповедника резко возросла (1998–2002), основным носителем инвазии являлся
волк [11]. На современном этапе природный очаг трихинеллезной инвазии в равной степени формируют енотовидная собака, лисица и волк.
Встречаемость трихинеллеза у разных видов диких хищников в ПГРЭЗ в период 2005–
2012 гг. варьировала (рис.1). Если инвазированность волка имеет цикличность и увеличивается
через год, то у лисицы она держалась на высоком уровне и наибольших значений достигала
в 2007 г. У енотовидной собаки три года инвазированность возрастала (2005–2007), три года
имела постоянно высокий уровень (2008–2010), а затем ее значения несколько снизились (2011–
2012). Зараженность хищников в ПГРЭЗ выше таковой в ГНП «Беловежская пуща» у волка – на
19,3 %, у лисицы – на 4,2 %, у енотовидной собаки – на 13,6 % [12]. На столь высокие показатели
инвазированности хищных млекопитающих в ПГРЭЗ оказывает влияние в том числе их высокая
численность и плотность популяции (волк – численность 310, плотность 1,56 ос/1000 га; лисица –
350, 1,7 ос/1000 га; енотовидная собака – 270–300 ос., 1,3–1,4 ос/1000 га) [13].
Рис. 1. Динамика встречаемости трихинеллеза у диких животных в ПГРЭЗ
На
102
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
В ПГРЭЗ кабан был заражен в 4,0 % случаев (ИИ 7–14 л/к). У всех зараженных трихинеллами
кабанов личинки локализовались в ножках диафрагмы и межреберных мышцах (100 %), реже –
в жевательных мышцах (33,3 %) и не обнаружены в мышцах языка (рис. 2). Все зараженные особи были взрослыми животными (3–4 года). Заметных различий инвазированности личинками
трихинелл по полу у кабанов не наблюдалось. Степень инвазированности кабана в ПГРЭЗ соответствует обычной у данного вида по всей территории Беларуси, где проводились исследования:
в Беловежской пуще, Березинском и Припятском заповедниках, различных охотхозяйствах, где
встречаемость трехинеллеза составляла 0,6 % – 4,7 % [12, 14]. Достаточно низкая, по сравнению
с хищниками, встречаемость трихинеллеза у кабанов, по-видимому, связана с ограниченной возможностью передвижения и поедания замерзшей падали, тогда как другие «падальщики» (волк,
лисица, енотовидная собака) более успешны в «утилизации» павших животных, до минимума
сводя контакт кабанов с нею. Кабаны заражаются через остатки падали и мышевидных грызунов, инвазированность которых всегда низкая.
Рис. 2. Личинки Trichinella spiralis в мясе дикого кабана
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
Среди исследованных мелких грызунов и насекомоядных личинки трихинелл обнаружены
у двух домовых мышей, из 12 отловленных в б.н.п. Бабчин; у 1 рыжей полевки и 1 желтогорлой
мыши из б.н.п. Погонное. Экстенсивность инвазии у домовой мыши 16,6 %, у рыжей полевки –
1,3 %, у желтогорлой мыши – 2,7 %. Более высокую инвазированность домовой мыши, повидимому, можно объяснить тем, что обитая в б.н.п. Бабчин, данный вид имеет возможность
контакта с тушами диких животных (копытных и хищников), которые изымают для научных
целей и постоянно разделывают там. Спонтанная инвазия в природном биоценозе у мышевидных грызунов, относящихся к редко регистрируемым естественным хозяевам трихинелл, свидетельствует о высоком напряжении трихинеллезной инвазии в исследуемом регионе. По данным
И. В. Меркушевой [15], которая исследовала более 4 тыс. грызунов 20 видов, трихинеллы были
обнаружены только у обыкновенных полевок, черных крыс и домовых мышей с низкими значениями. В. П. Пашук [16] выделял грызунов в группу животных промежуточной связи между
биоценозами, поддерживающими природно-синантропный резервуар трихинеллезной инвазии.
Опытным путем доказано, что насекомоядные животные – бурозубки, куторы, ежи и другие,
могут стать резервуарами трихинеллезной инвазии в природных биоценозах, депонируя гельминтозную инвазию извне при поедании беспозвоночных и их личинок, собранных с трупов
инвазированных плотоядных [17].
По литературным данным, помимо основного пути заражения трихинеллезом существуют
и другие – не только через насекомоядных и мышевидных грызунов, но, возможно, через фекалии больных зверей, птиц. Этот путь заражения отмечала М. Я. Беляева [4]. Транзитную передачу трихинелл могут осуществлять 97 видов жуков [18], однако, некоторые жуки (кожееды –
D. lodrarius) играют роль санитаров в очистке окружающей среды [19]. В условиях Центрального
региона России к транзитным хозяевам личинок трихинелл отнесены личинки серой мясной
(Sarcophaga carnaifa) и синей мясной (Calliphora erytrocephala) мух [20].
Заключение. На территории ПГРЭЗ находится природный очаг трихинеллеза, главным резервуаром которого являются плотоядные (енотовидная собака, волк, лисица). В заповеднике на103
ар
ус
и
блюдается тенденция возрастания экстенсивности трихинеллезной инвазии среди енотовидных
собак. Все это может оказать воздействие на паразитологическую ситуацию в популяциях диких
животных прилегающих к заповеднику районов. Высокая численность диких хищников и кабанов создает возможность для распространения заболевания за пределы заповедника, что предполагает определенные меры по оптимизации численности животных (волка, енотовидной собаки,
кабана и т. д.). Необходим постоянный мониторинг по данному зооантропонозному гельминтозу.
ел
Литература
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
1. Бессонов А. С. // Ветеринария. 1997. № 3. С. 3–7.
2. Департамент ветеринарного и продовольственного надзора Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь: http://www.dvpn.gov.by/news/vnimaniyu-ohotpolzovatelei-i-grazhdan.
3. Чистенко Г. Н., Веденьков А. Л. // Тр. VIII Респ. науч.-практ. конф. Витебск, 1912. С. 197–200.
4. Беляева М. Я. // Автореф. дис.…канд. вет. наук. М., 1958.
5. Карасев Н. Ф. // Березинский заповедник: Исследования. Мн., 1970. Вып. 1. С. 155–179.
6. Анисимова Е. И., Полоз С. В., Субботин А. М. Гельминты хищных млекопитающих (семейство Canidae, Fischer,
1817) в естественных условиях и на зверофермах. Мн., 2011.
7. Криволуцкий Д. А. Биоиндикация радиочувствительных загрязнений. М., 1999. С. 5–15.
8. Новиков Г. А. Полевые исследования по экологии наземных позвоночных . М., 1953.
9. Ивашкин В. М., Контримавичус В. Л., Назарова Н. С. Методы сбора и изучения гельминтов мелких наземных
млекопитающих . М., 1971.
10.Бекиш О.-Я. Л., Одинцова Т. М. // Материалы 8 объед. съезда гигиенистов, микробиол. и паразитол. Пинск;
Мн., 1991. Т. 2. С. 13.
11.Анисимова Е. И. // Весцi НАН Беларусі. Сер. бiял. навук. 2003. № 4. С. 100–107.
12.Кочко Ю. П., Гаевский В. И. // Материалы науч.-практ. конф. к 60-летию государственного заповедника
«Беловежская пуща». Мн., 1999. С. 416.
13.Кучмель С. В. // Фаунистические исследования в Полесском государственном радиационно-экологическом
заповеднике: Сб. науч. тр. Гомель, 2008. С. 38–64.
14.Пенькевич В. А. // Ветеринария. М., 1999. № 9. С. 30–33.
15.Меркушева И. В. // Докл. АН БССР. 1958. Т. 2. № 3. С. 134–135.
16.Пашук В. П. // Тр. IX Междунар. конгресса биологов-охотоведов. М., 1970. С. 700–708.
17.Андреянов О. Н., Самойловская Н. А., Коняев С. В. // Материалы междунар. науч. конф. «Современные проблемы общей паразитологии». М., 2012. С. 14–15.
18.Bockeler W. // Zool. Ans. Sena. 1977. № 1–2. P. 24–76.
19.Kullman E., Nawabi S. Z. // Parasitenk Anz. 1971. Vol. 36. P. 234–240.
20.Андреянов О. Н., Самойловская Н. А., Коняев С. В. // Материалы междунар. науч. конф. «Современные проблемы общей паразитологии. М., 2012. С. 16–18.
V. A. PENKEVICH, E. I. ANISIMOVA
ая
TRICHINELLESIS OF THE WILD MAMMALS IN POLESSKIJ STATE RADIO-ECOLOGICAL RESERVE
Summary
На
ци
он
ал
ьн
The results on the extensity and intensity of trichinellesis in the different hosts in the Polesskij state radio-ecological reserve are cited. Taking into account the epizootic and epidemiological significance of the occurrence and growth of trichinellesis in the reserve, which is located in the south part of Belarus, the problem is very urgent. Trichinellesis is found in the following wild predators: wolf, raccoon dog and fox. The high infection rate of wild boar is detected. The degree of invasion was
5,3–10,5 % in 2011–2012.
Агляды
УДК 631.524.86:635.21:632.4
ау
кБ
Е. А. Волуевич, н. в. Павлючук
ел
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
ГЕНЕТИКА УСТОЙЧИВОСТИ КАРТОФЕЛЯ (SOLANUM TUBEROSUM)
К X- и Y-вирусам
Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Минск, e-mail: N.Pavlyichuk@igc.bas-net.by
(Поступила в редакцию 19.03.2013)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Введение. Картофель является вегетативно размножаемой культурой, поэтому накопление и сохранение вирусной инфекции в семенном материале неизбежно, вследствие чего происходит быстрое вырождение сортов [1]. Вертикальный перенос вирусов от инфицированных растений к их
потомству через клубни – большая проблема для картофелеводства. Инфицированные клубни – основной источник первичного заражения посевного материала в развивающихся растениях. Во многих развитых странах семенные участки с высоким уровнем заболеваемости вирусной инфекцией
выбраковываются в связи с необходимостью соблюдать требования сертификации семенного картофеля, согласно которым уровень вирусной инфекции в семенных полевых посадках и убранных
клубнях контролируется. Есть сорта, являющиеся бессимптомными носителями вируса или имеющие очень мягкие и/или переходные симптомы на ботве. Это хорошие источники вируса, так как
инфицированные растения не могут быть выявлены визуально в семенных посадках и удалены
в ходе фитопатологических прочисток. Такие бессимптомные носители вируса приводят к общему
увеличению инфекции в семенах и коммерческой культуре картофеля. У инфицированных толерантных сортов, проявляющих легкие или переходные симптомы, урожайность также снижается,
от таких растений тля легко получает вирус и распространяет его среди восприимчивых сортов [2].
Значительным источником вирусов могут быть сорняки, особенно те, которые служат хозяевами вирусов и могут перезимовывать. Такие сорняки представляют естественные резерваторы
вирусной инфекции, особенно в том случае, если на них предпочитает поселяться тля, переносящая некоторые виды вирусов. В этих случаях перезимовавшие инфицированные сорняки являются первичным источником вирусной инфекции для посадок картофеля.
Распространение вирусных болезней в клубневом материале создает угрозу возникновения
смешанных инфекций с другими патогенами. Восприимчивость картофеля, зараженного вирусами, значительно выше к возбудителям фитофтороза, альтернариоза, ризоктониоза, сухой гнили и бактериозам [3, 4]. Изменяя направленность биохимических процессов, вирозы также обостряют проблему накопления нитратов, их содержание в зараженных клубнях 1,8–3,2 раза выше,
чем у здорового картофеля [5].
Идеальный инструмент контроля вирусов – выращивание генетически устойчивых сортов
картофеля, селекция на вирусоустойчивость – экономически выгодный и экологически чистый
способ защиты растений.
Биологические особенности X- и Y-вирусов картофеля и вредоносность. X- и Y-вирусы
картофеля распространены везде, где возделывается эта культура. Х-вирус картофеля (ХВК,
PVХ – Potato virus X) относится к семейству Alphaflexiviridae, роду Potexvirus, вирионы имеют
вид нитевидных частиц размером 500–600 ç 11–12 нм [6]. PVХ является наиболее распространенным из всех картофельных вирусов, в том числе и в Беларуси [7]. Его также называют латент105
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
ным мозаичным, картофельным латентным вирусом и вирусом крапчатости картофеля.
Симптомы, вызываемые Х-вирусом, могут варьировать в зависимости от сорта, штамма, условий возделывания картофеля. Если нет никаких видимых симптомов, то вирус называют латентным. В некоторых случаях может иметь место легкая пятнистость. Симптомы могут проявляться в виде крапчатости в зависимости от условий погоды. Х-вирус сильнее повреждает растения,
если находится в комплексе с Y- или A-вирусами. В этих случаях болезнь проявляется как морщинистая мозаика. Симптомы этой болезни включают сморщивание, часто сильное (морщинистость), побурение листовой ткани, гибель растений, некроз клубней. Обычно внешне болезнь
проявляется в виде мозаики или крапчатости листьев. Сильно патогенные штаммы Х-вируса
у некоторых сортов могут вызывать некрозы на листьях [7].
PVX представлен 4 группами штаммов (Х1, Х2, Х3, Х4), определяемых фенотипами, индуцируемыми при инокуляции сортов – дифференциаторов картофеля с генами Nb или Nx. Первая
группа штаммов не преодолевает оба этих гена и дает несовместимую сверхчувствительную некротическую реакцию. Вторая группа штаммов преодолевает только ген Nx. Третья группа
штаммов преодолевает только ген Nb и четвертая группа штаммов преодолевает оба гена [8].
Штаммы четвертой группы вызывают системные инфекции без верхушечного некроза у сортов
с генами Nx и Nb. Ген сверхчувствительности Nb локализует штаммы первой и второй групп вируса в инокулированных листьях растений. На сортах с геном Nx развитие местных некротических повреждений на инокулированных листьях при заражении соком штаммов первой и третьей групп сопровождается системными некрозами и гибелью целого растения или только его
отдельных побегов (системный сверхчувствительный фенотип) [9]. Системные некрозы часто
развиваются спустя 3–4 недели после инокуляции, иногда проходит гораздо больше времени.
Возможными причинами медленной, неполной системной инфазии (или вообще ее отсутствия)
являются: «устойчивость зрелого растения», так как не происходит системного передвижения
вируса через стебли более старых растений [10]; присутствие других генов (генетический фон),
которые усиливают способность Nx локализовать инфекцию в зараженных листьях; раннее опадение инокулированных листьев до начала системной инфекции; развитие только нескольких
инфекционных очагов, что приводит к отсутствию распространения вируса из инокулированных листьев (только несколько местных некротических повреждений) [11].
Между сезонами Х-вирус выживает в инфицированных клубнях. В поле он механически передается от растения к растению контактным путем. Для заражения должно быть повреждение
ткани чистого растения и попадание в ранки инфицированного сока от зараженного растения.
Вирус не имеет вектора (насекомого – переносчика). Вирус поражает картофель, томат, перец,
табак, дурман [12], а также представителей семейств Chenopodiaceae и Amaranthaceae, вызывая
местные повреждения. У представителей семейства Solanaceae имеет место системная инфекция. Кроме того, некоторые представители сем. Leguminosae также являются восприимчивыми.
Вирус может сохраняться и передаваться семенами лебеды садовой, календулы лекарственной,
белены белой и т. д. Вирус – сильный антиген, длительно сохраняет инфекционность в соке и накапливается в растениях в высокой концентрации [13].
Х-вирус картофеля вызывает недобор урожая клубней до 20 %, а его сильно патогенные
штаммы с симптомами некроза листьев могут снижать урожай клубней до 30 % [7]. Ж. В. Блоцкая
исследовала вредоносность штаммов Х1, Х2, Х3 на различных сортах. Штамм Х1 вызывал уменьшение массы клубней у сортов Огонек и Темп на 10,5–19,1 % [7].
Y-вирус (YВК, PVY – Potato virus Y) относится к семейству Potyviridae, роду Potyvirus, вирионы имеют нитевидную форму размером 750 ç 12 нм [6]. PVY является одним из наиболее экономически значимых вирусов для пасленовых культур, в том числе картофеля, табака, томата
и перца. Y-вирус имеет широкий круг хозяев, поражая растения более девяти семейств, включая
14 родов пасленовых. Некоторые из некартофельных изолятов заражают и картофель. В соответствии с недавней классификацией PVY, основанной на биотестах, серологических и молекулярных данных, изоляты этого вида вируса подразделяют на три группы базовых штаммов: PVYO –
обычный штамм, PVYC – штамм полосчатой мозаики и PVY N – штамм некроза жилок [14].
На
106
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Группа С далее подразделена на 2 субгруппы: С1 и С2 [15]. Изоляты из С1 субгруппы находятся
не в картофеле, а в других пасленовых культурах, таких как перец и табак.
До 1970-х годов изоляты PVY, которые не были некротическими на табаке (то есть принадлежали к группам PVYO и PVYC), сильно доминировали в сортах картофеля в Европе, например,
во Франции они составляли почти 90 % изолятов [16, 17]. Однако сравнительно недавно встречаемость изолятов группы PVYO в европейских сортах картофеля сильно уменьшилась, а изоляты
группы PVYC не были выявлены [17, 18]. Напротив, изоляты из PVY N группы и N ç О рекомбинантные изоляты стали преобладающими в Нидерландах, Германии, Франции, Бельгии, Чехии
и Тунисе, увеличились в США и Канаде [17, 19–22]. По мнению В. Moury et al. [23], за эти изменения могут быть отчасти ответственны гены устойчивости Nctbr и Nytbr, широко распространенные
в сортах картофеля [24, 25], потому что указанные гены являются мишенью для изолятов PVYC
и PVYO групп соответственно. В течение последних двух десятилетий появились новые агрессивные штаммы – PVY NTN (некроз клубней, PVY N – серотип) и PVY N-Wilga (некроз жилок табака,
PVYO – серотип) [26].
Изоляты группы PVYO вызывают легко наблюдаемую мозаику листьев у картофеля и табака,
хотя симптомы могут отличаться среди различных сортов картофеля. Штамм PVYO не вызывает
некроза жилок у табака. Его вызывают некротические штаммы: PVY N, PVY NTN и PVY NW. Штамм
PVY NW обозначается также PVY N-Wi, PVY N-Wilga, PVY N:O. Изоляты PVY N и PVY NW на листьях вызывают только легкие симптомы, которые часто могут быть не заметны на инфицированных
растениях. Штамм PVY NW, индуцирующий некроз жилок у табака, часто обозначается как
PVY N:O, потому что он наряду с PVY NTN является рекомбинантом между PVYO и PVY N [27].
Известны и другие типы рекомбинантных изолятов, например изолят NE-11 – рекомбинант между PVY N и неизвестным вариантом PVY [28], изолят nnp – рекомбинант между PVYO/PVY N/
PVYC [29]. Некоторые изоляты PVY NW могут также вызывать некрозы клубней [30]. То же самое
касается и изолятов PVY N. Штамм PVY NTN, способный вызывать некротическую кольцевую пятнистость клубней картофеля – PTNRD (Potato tuber necrotic ringspot disease), вызывает также
некроз жилок у табака [31]. PVY NTN может вызывать и тяжелые симптомы на листьях [29].
Предполагается, что штамм PVY NTN возник не только в результате рекомбинационных [32],
но и мутационных событий [32, 33]. В Европе PVY NTN в течение последних 20 лет он стал доминирующим штаммом, хотя ранее основным был PVYO [17]. Интересно то, что PVY NTN и PVY N-Wi
вызывают менее тяжелые симптомы на листьях большинства сортов, чем PVYO. Это способствовало увеличению распространенности некротических и рекомбинантных штаммов, так как они
часто не выявляются при проведении визуальных фитопрочисток. Изоляты PVY N-Wi были подразделены на 2 субгруппы: PVY N-Wi a и PVY N-Wi b. Последняя содержит рекомбинацию в гене P1,
которая не присутствует в субгруппе PVY N-Wi a [34, 35]. Мультиплексный анализ выявил новую
группу изолятов, которую назвали PVY N-Wi minus. Изоляты PVY N-Wi minus являются вариантами
PVY N-Wi, которые характеризуются серотипом PVYO и рекомбинантной геномной организацией
как у PVY N-Wi, но не индуцируют некроз жилок у табака.
В 1980–1990 гг. были идентифицированы еще 2 группы штаммов: PVYZ [25] и PVYZE [36].
Группа PVYZE впоследствии была переименована в PVYE. Изоляты группы PVYZ преодолевают
сверхчувствительную устойчивость к PVYC и PVYO, обусловливаемую генами Nc и Nytbr соответственно [18]. Изоляты группы PVYE преодолевают гены Nc, Nytbr и предполагаемый ген Nz
и не индуцируют некроз у табака [14, 25, 32]. Однако во многих научных статьях игнорируются
группы штаммов PVYC, PVYZ, PVYE [37].
M. A. Kehoe et al. [37] провели филогенетический анализ, используя исторические изоляты
картофеля (1943–1982), которые отнесены к филогенетическим группам С1 или С2 (PVYC), PVYO
(PVYZ, С1) или PVY N-Wi (PVYZ), в то время как новые штаммы (2003–2011) принадлежали филогенетической группе С1 (томат) или PVYO (картофель, томат). Исследования показали [37], что
изоляты PVYZ относятся к трем различным филогенетическим группам, включая PVYO, поэтому
использование названия PVYO для обеих групп изолятов и для изучения филогенеза штаммов
должно быть пересмотрено. Предложено использовать обозначение PVYO только для изолятов
107
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
с реакцией к Nytbr гену [37]. Обозначение PVYQ следует применять для филогенетического группирования, в настоящее время используемого как PVYO. Обозначение PVY N-Q предложено применять для группы PVY N-O, а обозначение PVYQ-Q5 – для субгруппы PVYQ5.
В Беларуси, согласно ранее проведенным исследованиям Ж. В. Блоцкой [6], среди штаммов
PVY наибольшее распространение имели PVYO. Среди обследованных в 1995–1997 гг. сортов
картофеля, произрастающих на сортоиспытательных участках и в семеноводческих хозяйствах
республики, штамм PVYO присутствовал у 50 % образцов, штамм PVY N – у 35 %, а 15 % сортов
содержали смешанную инфекцию обоих штаммов.
В природе все штаммы PVY передаются горизонтально от растения к растению более чем
50 видами тлей [38]. Тли передают PVY не персистентным способом, который требует времени
заражения менее 1 мин [39]. Есть данные, указывающие на то, что некоторые штаммы PVY могут более эффективно передаваться определенными видами тли [40]. Эффективность передачи
отличается среди изолятов вируса в пределах штамма и популяции тли в пределах вида [41].
Как только листва растения инокулирована тлей, вирус перемещается в клубни, хотя такое перемещение может зависеть от сорта. Одно из объяснений того, что распространилась и увеличилась заболеваемость некротическими и рекомбинантными штаммами PVY предполагает, что
эти штаммы более эффективно распространяются тлей, чем исходный PVYO штамм.
Переносчиком вируса являются не только тли, но и другие виды насекомых. Передача вируса
происходит также и посредством механического контакта.
Y-вирус вызывает потерю урожая до 80 % [42]. Считается, что на каждый процент увеличения распространения PVY можно ожидать снижения урожая в 1,5 ц / акр (1 акр = 0,4044 га) [43].
Типы устойчивости к вирусам. Выделяют три основных типа устойчивости картофеля к Хи Y-вирусам: полевую устойчивость, локализованную сверхчувствительность и крайнюю устойчивость [44]. Полевая устойчивость характеризуется полигенной природой, и степень ее проявления не имеет значительных вариаций в зависимости от штаммового состава вируса.
Локализованная сверхчувствительность является штаммоспецифичной. Крайняя устойчивость
обусловливает высокую устойчивость ко всем штаммам.
Гены устойчивости. Особый интерес для использования в селекции представляют R-гены
крайней устойчивости (ER – extime resistance). Для Х-вируса это гены Rxacl (Rx2) и Rxadg (Rx1),
картированные в 5 и 12 хромосомах соответственно [45]. N-гены сверхчувствительности (HR –
hypersensitive resistance) – Nb и Nxphu картированы в 5 и 9 хромосомах соответственно [46, 47].
В табл. 1 приведена информация о спектрах устойчивости N- и R-генов к штаммам Х-вируса.
Та б л и ц а
Nb* (Nbtbr)
HR
Nx (Nxtbr)
HR
Nxspl
HR
Nxphu*
HR
Спектр устойчивости
Хромосома
Библиографическая ссылка
Solanum tuberosum
X1 и X 2 группы
5
[24, 46*, 48*]
S. tuberosum
X и X группы
9
[24]
S. sparsipilum
X и X группы
—
[49]
S. phureja
X3 группа
9
[47*]
Происхождение
ая
Реакция
Гены устойчивости к X-вирусу в Solanum ssp.
ьн
Ген
1.
3
1
3
1
ER
S. acaule
Все изоляты, кроме PVX HB
5
[24, 45*, 49, 50*]
ER
S. andigenum
Все изоляты, кроме PVX HB
12
[24, 45*, 49, 51–53*]
Nxchc
HR
S. chacoense/S. microdontum
Все изоляты
9
[24, 49]
ER
S. sucrense
Все изоляты
—
[49]
Rxsuc
ал
Rx2* (Rxacl)
Rx1* (Rxand)
ци
он
П р и м е ч а н и е.
ER – крайняя устойчивость, HR – реакция сверхчувствительности.
* Картированные гены устойчивости. То же для табл. 2.
Для Y-вируса известны 3 гена крайней устойчивости и 4 гена сверхчувствительности
(табл. 2).
На
108
2.
Гены устойчивости к Y-вирусу в Solanum ssp.
Реакция
Происхождение
Спектр устойчивости
Ncspl
HR
Solanum sparsipilum
C группа
4
[23*]
Nctbr
HR
S. tuberosum
C группа
—
[24, 25, 54]
Ny-1
HR
S. tuberosum
Все изоляты
9
S. tuberosum
О группа
4
ER
S. andigenum
Все изоляты
11
Rychc
ER
S. chacoense/S. microdontum
Все изоляты
9
Rysto
ER
S. stoloniferum
Все изоляты
12
Ryhou
ER
S. hougasii
Все изоляты
—
Rydms
ER
S. demissum
Все изоляты
—
[56*]
[57*]
[49, 58*]
ел
HR
[55*]
ау
кБ
Nytbr
Ryadg
Библиографическая ссылка
ус
Ген
ар
Хромосома
и
Та б л и ц а
[59*]
[49]
[49]
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
Гены Solanum tuberosum Nctbr и Nytbr детерминируют сверхчувствительные реакции, которые
характеризуются некрозом и разрушением системного передвижения изолятов штаммов PVYC
и PVYO соответственно. Устойчивость от S. sparsipilum, контролируемая доминантным геном
Ncspl, обладает тем же самым фенотипом и специфичностью как Nctbr [23]. Ген Ncspl картирован
в 4-й хромосоме вблизи гена Nytbr или является аллельным гену Nytbr (оба гена могут быть аллеляли одного гена устойчивости). Эти гены могут происходить из одного и того же предкового
гена. Ген Ncspl косегрегирует с маркером TG506, который близок к гену Nytbr, контролирующему
некротические реакции и устойчивость к изолятам группы PVYO [56].
Было показано, что элиситором (фактором авирулентности) Y-вируса является хелперный
компонент протеиназного цистрона (HC-Pro – helper component proteinese). Он индуцирует некротические реакции и устойчивость к системному распространению вируса у растений, несущих Nc (Ncspl, Nctbr и Nytbr). Однако индукция местных некротических повреждений и индукция
устойчивости к системному распространению вируса у растений могут проявляться независимо,
так как активируются разными районами цистрона HC-Pro. Пока не ясно, что является элиситором Nc устойчивости растений: вирусная РНК или кодируемый белок. Обе ситуации могут иметь
место во взаимодействии растение – вирус, хотя немногие исследователи рассматривают эти две
возможности. Предполагается, что не только экспрессия различных признаков, связанная с фено­
типом Nc устойчивости (локализованный некроз и отсутствие инфекции на системном уровне),
контролируется различными районами цистрона HC-Pro, но также и то, что индукция некротических реакций зависит как от кодона 363, так и от комплекса цистрона HC-Pro. Хотя цистрон
HC-Pro у изолятов, относящихся к штамму PVYO, вовлекается в некротические реакции
и в устойчивость сортов картофеля, несущих ген Nytbr, вариация в других частях генома PVY
также вносит вклад в системную инфекцию этих сортов. Системные инфекции, связанные с локальными некротическими реакциями, являются частыми в сортах картофеля, содержащих ген
Nytbr, при инокуляции изолятами штамма PVYO [25].
Поскольку цистрон HC-Pro у изолятов штамма PVYO – элиситор устойчивости, контролируемой
геном Nytbr, предположили, что эта устойчивость может быть ответственна за широкое появление во
всем мире рекомбинантных изолятов N ç О, принадлежащих к штаммам PVYNTN и PVYWilda [26].
Кроме того, появившиеся N ç О рекомбинантные изоляты NTN и Wilda групп имеют отличительные общие признаки: 1) обладают цистроном HC-Pro, который почти полностью «N» типа; 2) показывают точку рекомбинации в 3´терминальном конце цистрона HC-Pro на границе с Р3 цистроном
[26]; 3) являются вирулентными к Nytbr гену устойчивости [17]. Таким образом, Nytbr устойчивость
может селектировать изоляты PVY с определенными паттернами (схемами) рекомбинации.
Появление рекомбинантных изолятов PVY с геномом по существу PVYO типа, за исключением
участков цистронов Р1 и HC-Pro, может представлять один из редких примеров преодоления гена
устойчивости Nytbr вирусом в результате рекомбинации в точке стыка цистронов HC-Pro и Р3 в растениях картофеля вместо последовательной аккумуляции нуклеотидных замен [60]. Геномные детерминанты сбоку от цистрона HC-Pro вовлекаются в системное передвижение Y-вируса после
109
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
индук­ции некрозов на инокулированных листьях растений, несущих Nytbr. Идентификация факторов авирулентности, соответствующих Nctbr и Nytbr, поможет объяснить изменения в превалировании изолятов PVY, принадлежащих к различным группам, и появление отдельных рекомбинантных изолятов.
В отношении генов крайней устойчивости к PVY пока не выявлено ни одного изолята, способного преодолеть ген Ry. Фактором авирулентности, комплементарным этому гену устойчивости, является кодируемая вирусом протеаза NIa (nuclear inclusion protein) [61]. Она обеспечивает
основу для длительной эффективности гена Ry. Известно, что во время репликации РНК вируса
переводится в большой белок. NIa-протеазы расщепляют этот полипротеин в нескольких специфических сайтах, чтобы производить функциональные продукты. Отсутствие любого из этих
рестриктов, вероятно, будет летальным, что и обеспечивает длительную эффективность генов
крайней устойчивости к PVY.
Элиситорами Х-вируса являются вирусные белки. Так, сверхчувствительность у растений
с Nb вызывается 25-кДа белком, обусловливающим передвижение PVX. Сверхчувствительность
у растений с геном Nx и крайняя устойчивость у растений с геном Rx вызываются различными
частями одного и того же вирусного белка – белка гена оболочки CP (coat protein) [62, 63].
Показано, что для преодоления устойчивости, контролируемой геном Nb, требуется 1 аминокислотная замена, гена Nx – 1 или 2 замены, поэтому эти гены быстро потеряли способность обусловливать устойчивость [64]. Для преодоления гена Rx1 требуются 2 замены. Для немногих генов
авирулентности необходимы множественные мутации, чтобы избежать устойчивого ответа. Ген
Rx1 – доминантный ген крайней устойчивости к PVX, проявляется путем остановки репликации
вируса на ранней стадии, поэтому устойчивость, контролируемая этим геном, имеет хорошую
длительность. Все известные штаммы X-вируса картофеля, за исключением южноамериканского
изолята PVXHB, обнаруженного в Боливии, индуцируют крайнюю устойчивость на картофеле, несущем ген Rx (Rxacl), и вызывают некротические повреждения на амаранте шаровидном Gomphrena
globosa [65]. Однако изолят PVXHB вызывает системную инфекцию на генотипах картофеля с Rx
и поражает без образования некрозов листья G. globosa. Результаты исследования А. Moreira et al.
показали, что этот изолят индуцировал локальные некрозы на инокулированных листьях британских сортов картофеля с геном сверхчувствительности Nb, а затем поражал растения системно, не
вызывая дальнейших некрозов [66]. При наличии в сортах гена Nx наблюдалось системное поражение, но не развивались некротические симптомы. Эти реакции, по мнению А. Moreira et al., напоминают штамм четвертой группы PVX [66]. Однако боливийский изолят PVXHB, преодолевающий устойчивость генов Nx, Nb и Rx, не типичный представитель штамма четвертой группы, поэтому он был отнесен к патотипу HB [67]. Такие особенности изолята PVXHB обусловлены
мутацией в гене белка оболочки PVX [65]. В Аргентине был обнаружен новый изолят PVXMS, который размножается в генотипах, несущих ген Rx [68]. Серологически этот изолят принадлежит
к PVXО (обычному или европейскому штамму), в то время как PVXHB был отнесен к серотипу
PVXА (андийскому). Патотип А [11], найденный в растениях Solanum andigenum [66, 69, 70], является перуанским изолятом и обычно не наблюдается в Европе и Северной Америке.
Заключение. X- и Y-вирусы картофеля – широко распространенные и вредоносные патогены
этой культуры. Их популяции представлены различными штаммами. Из-за появления некротических рекомбинантных штаммов Y-вируса, которые повреждают клубни, но на ботве вызывают
мягкие симптомы, возросла проблема контроля данного вида вирусов. Для этого идеальным инструментом служит генетическая защита сортов. Гены крайней устойчивости к X- и Y-вирусам
обеспечивают эффективную устойчивость ко всем штаммам и предпочтительны для использования в селекции, гены сверхчувствительности – для использования в полевой устойчивости.
Литература
1. Жукова М. И. // Изв. Академии аграрных наук НАН Беларуси. 1999. № 4. С. 46–48.
2. Rykbost K. A., Hane D. C., Hamm P. B., Voss R. et al. // American Journal of Potato Research. 1999. Vol. 76. P. 91–96.
3. Дарожкін М. А., Грабеншчыкава С. І., Генералава І. В. // Весці АН. Сер. с.-г. навук. 1978. № 2. С. 76–78.
На
110
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
4. Гребенщикова С. И., Иванюк В. Г., Кремнева А. М. // Всесоюз. совещ. по иммунитету с.-х. растений к болезням
и вредителям: Тез. докл. Новосибирск, 1981. С. 263–264.
5. Назаров О. А., Назарова А. В. // Биотехнология в картофелеводстве. М., 1991. С. 90–91.
6. Блоцкая Ж. В. Вирусные, вироидные и фитоплазменные болезни картофеля. Мн., 2000. C. 11–13, 29.
7. Блоцкая Ж. В. Вирусные болезни картофеля. Мн., 1993. C. 63–65, 100–108.
8. Adams S. E., Jones R.A.C., Coutts R.H.A. // Plant Pathology. 1986. Vol. 35. P. 517–526.
9. Wilson C. R., Jones R.A.C. // Annals of Applied Biology. 1995. Vol. 127. P. 479–487.
10.Beemster A.P.R. // Viruses of Potatoes and Seed Potato Production. The Netherlands, Wageningen: Centre for
Agricultural Publishing and Documentation, 1987. P. 116–125.
11.Nyalugwe E. P., Wilson C. R., Coutts B. A., Jones R.A.C. // Plant Disease. 2012. Vol. 96. P. 43–54.
12.Fanquet M. C., Mayo M. A. // Archives of Virology. 1999. Vol. 144. P. 1249–1273.
13.Рейфман В. Г., Гнутова Р. В., Романова С. А. // С.-х. биология. 1996. № 3. С. 93–105.
14.Singh R. P., Valkonen J.P.T., Gray S. M., Bonham N. et al. // Archives of Virology. 2008. Vol. 153. P. 1–13.
15.Moury B. // Molecular plant pathology. 2010. Vol. 11. P. 161–168.
16.Kerlan C., Robert Y., Perennec P., Guilley E. // Potato Research. 1987. Vol. 30. P. 651–667.
17.Rolland M., Lacroix C., Blanchard A., Baldwin T. et al. // Virologie. 2008. Vol. 12. P. 261–273.
18.Blanco-Urgoiti U. B., Tribodet M., Leclere S., Ponz F. et al. // European Journal of Plant Pathology. 1998 . Vol. 104.
P. 811–819.
19.Dedic P., Ptacek J., Cerovska N. // 13th EAPR Virology Section Meeting. (Coylumbridge Aviemore, 17–22 June
2007). Coylumbridge Aviemore, U.K. Scotland. 2007. P. 59.
20.Djilani-Khouadja F., Glais L., Tribodet M., Kerlan C. et al. // European Journal of Plant Pathology. 2010. Vol. 126.
P. 479–488.
21.Linder K., Billenkamp N. // Nachrichtenbl. Dtsch. Pflanzenschutzdienstes (Braunschweig). 2005. Vol. 57. P. 245–253.
22.Rolot J. L. // 13th EAPR Virology Section Meeting. (Coylumbridge Aviemore, 17–22 June 2007). Coylumbridge
Aviemore, U.K. Scotland. 2007. P. 70.
23.Moury B., Caromel B., Johansen E., Simon V. et al. // Molecular plant – microbe interactions. 2011. Vol. 24, № 7.
P. 787–797.
24.Cockerham G. // Heredity. 1970. Vol. 25. P. 309–348.
25.Jones R.F.C. // Annals of Applied Biology. 1990. Vol. 117. P. 93–105.
26.Schubert J., Fomitcheva V., Sztangret-Wiśniewska J. // Journal of Virological Methods. 2007. Vol. 140, № 1–2. Р. 66–74.
27.Nie X. Z., Singh R. P. // Journal of Virological Methods. 2002. Vol. 104. P. 41–54.
28.Lorenzen J. H., Nolte P., Martin D., Pasche J. S. et al. // Archives of Virology. 2008. Vol. 153. P. 517–525.
29.McDonald J. G., Singh R. P. // American Potato Journal. 1996. Vol. 73. P. 317–323.
30.Slack S. A. // Plant Disease. 1983. Vol. 67. P. 786–789.
31.Beczner L., Horvath J., Romhanyi I., Forster H. // Potato Research. 1984. Vol. 27. P. 339–352.
32.Kerlan C., Tribodet M., Glais L., Guillet M. // Journal of Phytopathology. 1999. Vol. 147. P. 643–651.
33.Nie X., Singh, R. P. // Virus Genes. 2003. Vol. 26. P. 39–47.
34.Glais L., Tribodet M., Kerlan C. // Archives of Virology. 2002. Vol. 147. P. 363–378.
35.Lorenzen J. H., Piche L. M., Gudmestad N. C., Meacham T. et al. // Plant Disease. 2006. Vol. 90. P. 935–940.
36.Kerlan C., Nikolaeva O. V., Hu X., Meacham T. et al. // Phytopathology. 2011. Vol. 101. P. 1052–1060.
37.Kehoe M. A., Jones R.A.C. // Archives of Virology. 2011. Vol. 156. P. 2273–2278.
38.Ragsdale D., Radcliffe E., diFonzo C. D. // Virus and virus-like diseases of potatoes and production of seed-potatoes.
The Netherlands, Dordrecht: Kluwer Academic. 2001. Р. 237–270.
39.Bradley R.H.E. // Canadian Journal of Zoology. 1954. Vol. 32. P. 64–73.
40.Basky Z., Almasi A. // Journal of Pesticide Science. 2005. Vol. 78. P. 67–75.
41.Verbeek M., Piron P.G.M., Dullemans A. M., Cuperus C. et al. // Annals of Applied Biology. 2010. Vol. 156. P. 39–49.
42.Valkonen J. T. // Plant Breeding. 1994. Vol. 112. P. 1–16.
43.Nolte P., Whitworth J. L., Thornton M. K., McIntosh C. S. // Plant Disease. 2004. Vol. 88. P. 248–252.
44.Иванюк В. Г., Банадысев С. А., Журомский Г. К. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков. Мн.,
2005. С. 442–449.
45.Ritter E., Debener T., Barone A., Salamini F., Gebchardt C. // Molecular and General Genetics. 1991. Vol. 227. P. 81–85.
46.De Jong W., Forsyth A., Leister D., Gebhardt C., Baulcombe D. C. // Theoretical and Applied Genetics. 1997. Vol. 95.
P. 246–252.
47.Tommiska T. J., Hamalainen J. H., Watanabe K. N., Valkonen J.P.T. // Theoretical and Applied Genetics. 1998. Vol. 96.
P. 840–843.
48.Marano M. R., Malcuit I., De Jong W., Baulcombe D. C. // Theoretical and Applied Genetics. 2002. Vol. 105. P. 192–200.
49.Salazar L. F. // Encyclopedia of life sciences. John Wiley & Sons, Ltd. 2006. P. 1–8.
50.Bendahmane A., Querci M., Kanyuk, K., Baulcombe D. C. // The Plant Journal. 2000. Vol. 21. P. 73–81.
51.Bendahmane A., Kanyuka K., Baucombe D. C. // Theoretical and Applied Genetics. 1997. № 95. P.153–162.
52.Kanyuka K., Bendahmane A., Rouppe van der Voort J.N.A.M., van der Vossen E.A.G. et al. // Theoretical and Applied
Genetics. 1999. Vol. 98. P. 679–689.
53.Heldak J., Brutovska E., Gallikova A. // Agriculture (Polnohospodarstvo). 2009. Vol. 55, № 3. P. 133–139.
54.Cadman C. H. // Journal of Genetics. 1942. Vol. 44. P. 33–52.
111
ау
кБ
ел
ар
ус
и
55.Szajko K., Chrzanowska M., Witek K., Strzelczyk-Zyta D. et al. // Theoretical and Applied Genetics. 2008. Vol. 116.
P. 297–303.
56.Cekebi-Toprak F., Slack S. A., Jahn M. M. // Theoretical and Applied Genetics. 2002. Vol. 104. P. 669–674.
57.Heldak J., Bežo M., Štefunova V. et al. // Czech J. Genet. Plant Breed. 2007. Vol. 43, № 4. P. 125–134.
58.Sato M., Nishikawa K., Komura K., Hosaka K. // Euphytica. 2006. Vol. 149. P. 367–372.
59.Song Y. S., Hepting L., Schweizer G., Hartl L. et al. // Theoretical and Applied Genetics. 2005. Vol. 111. P. 879–887.
60.Diaz J., Nieto C., Moriones E., Truniger V. et al. // Molecular plant – microbe interactions. 2004. Vol. 17, № 6. P. 668–675.
61.Mestre P., Brigneti G., Durrant M. C., Baulcombe D. C. // Plant Journal. 2003. Vol. 36. P. 755–761.
62.Kavanagh T., Goulden M., Cruz S., Chapman S. et al. // Virology. 1992. Vol. 189. P. 609–617.
63.Malcuit I., Marano M. R., Kavanagh T. A., De Jong W. et al. // Molecular plant – microbe interactions. 1999. Vol. 12.
P. 536–543.
64.Harrison B. D. // Euphytica. 2002. Vol. 124. P. 181–192.
65.Goulden M. G., Baulcombe D. C. // The Plant Cell. 1993. Vol. 5. P. 921–930.
66.Moreira A., Jones R.A.C., Fribourg C. E. // Annals of Applied Biology. 1980. Vol. 95. P. 93–103.
67.Fernandez-Nortcote E. N. // International Potato Centre (CIP). Control of virus and virus-like disease of potato and
sweet potato. Report of the 3rd Planning Conference, Lima, Peru. 1990. P. 131–139.
68.Tozzini A. C., Ceriani M. F., Cramer P., Paeva E. T. et al. // J. Phytopathology. 1994. Vol. 141. P. 241–248.
69.Jones R.A.C. // Plant Pathology. 1985. Vol. 34. P. 182–189.
70.Fribourg C. E. // Potato Research. 1975. Vol. 18. P. 216–226.
E. A. VOLUEVICH, N. V. PAVLYUCHUK
ем
ия
н
GENETIC OF POTATO RESISTANCE (SOLANUM TUBEROSUM) TO X- AND Y-VIRUSES
Summary
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
X- and Y-potato viruses are a widespread and harmful species whose populations are represented by different strains.
The main types of plant resistance to these pathogens are field resistant, hypersensitivity and extreme resistance. Field resistance is controlled by polygenes. Hypersensitive resistance genes are responsible for individual strains. Extreme resistance
genes are preferred in breeding for resistance to virozy, because they are effective for all strains.
(К 75-летию со дня рождения)
ар
АнатолиЙ Георгиевич ЛобанОК
ел
ВУЧОНЫЯ БЕЛАРУСІ
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
Исполнилось 75 лет со дня рождения и 50 лет научной,
научно-педагогической и общественной деятельности академика НАН Беларуси, доктора биологических наук, профессора, заслуженного деятеля науки Республики Беларусь,
известного ученого в области микробиологии и микробных
биотехнологий Анатолия Георгиевича Лобанка.
А. Г. Лобанок родился 18 июня 1938 г. в г. Минске в семье служащих. В 1961 г. окончил Минский медицинский
институт и по распределению работал два года главным
врачом сельской участковой больницы. В 1963 г. поступил
в аспирантуру Института биологии АН БССР. Его кандидатская диссертация (1966) была посвящена характеристике
полисахаридов дрожжевых организмов. После организации
Отдела микробиологии на базе лаборатории микробиологии Института экспериментальной ботаники и микробиологии (ранее Институт биологии) работал ученым секретарем Отдела микробиологии, младшим, старшим научным
сотрудником, заведующим лабораторией. В 1971–1972 гг. он стажировался в Имперском колледже Лондонского университета. В 1977 г. в Институте микробиологии АН СССР защитил докторскую диссертацию по биогенезу экзодеполимераз грибов.
В 1972 г. А. Г. Лобанок возглавил Отдел микробиологии АН БССР. Заслугой А. Г. Лобанка является организация в 1975 г. Института микробиологии, работой которого он руководил в течение 30 лет, где проявил себя способным организатором, сформировавшим структуру института,
и талантливым ученым, инициировавшим развитие научных исследований, имеющих приоритетное значение для республики. Были определены основные направления научной деятельности Института микробиологии: физиология и биохимия микроорганизмов, разработка научных
основ использования микроорганизмов в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и охране окружающей среды.
Научный потенциал и незаурядные организаторские способности А. Г. Лобанка были высоко
оценены: в 1984 г. он был избран членом-корреспондентом Академии наук Беларуси, а в 1991 г. –
академиком Академии наук Беларуси. В период с 1997 по 2002 гг. Анатолий Георгиевич являлся
академиком-секретарем Отделения биологических наук НАН Беларуси.
А. Г. Лобанок был инициатором исследований биоконверсии лигноцеллюлозных субстратов.
Под его руководством разработаны основы биотехнологии получения кормового белка одноклеточных на основе прямой микробной трансформации растительного сырья с использованием эукариотных организмов. Понимая актуальность и значение сохранения генофонда микроорганизмов как биотехнологических объектов, А. Г. Лобанок возглавил работу по созданию в Институте
микробиологии Белорусской коллекции непатогенных микроорганизмов и разработке правовых
и методических основ ее функционирования, придания ей статуса национального достояния
и международного депозитария.
113
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
Анатолий Георгиевич Лобанок является одним из ведущих ученых в области физиологии
и биохимии микроорганизмов, биогенеза и биотехнологии микробных ферментов различных
классов. В лаборатории ферментов под его руководством выполнены исследования по биогенезу
ферментов, расщепляющих природные полимеры, изучению регуляции их синтеза и свойств,
разработке биотехнологий получения и применения ферментных препаратов в различных отраслях промышленности, кормопроизводстве и научных исследованиях. Установлены закономерности образования деполимераз и участие конститутивности, индукции, катаболитной репрессии в регуляции их образования, показана двухфазность процессов роста продуцентов
и синтеза ферментов. Выявлена молекулярно-функциональная гетерогенность пектиндеполимераз и обоснована биологическая целесообразность существования различных регуляторных механизмов образования ферментов.
Разработаны способы получения и применения декстраназы, амилазы, протеиназы, целлюлазы, пектиназ, комплексных мацерирующих и других ферментных препаратов. Способ получения целлюлазы для аналитических целей внедрен на НПО «Биохимреактив». Доказана эффективность применения мацерирующих ферментных препаратов для получения фруктово-ягодных и овощных пюре, экстрактов биологически активных веществ, клеток и протопластов,
селекции сортов льна и картофеля, а также облагораживания луба, лубяной ровницы и переработки льнотресты. Экспресс-метод оценки новых сортов льна-долгунца внедрен в Отделе льна
Белорусского НИИ земледелия. Разработана технология получения препарата «Пектомацерин».
На Минском заводе медпрепаратов внедрены технологии получения амилоцитазы для замены
солода в производстве пива и спирта, глюкоамилазы и альфа-амилазы для кормопроизводства.
Разработан опытно-промышленный регламент и нормативная документация на производство
препарата декстраназы, показана эффективность его применения при переработке сахарной свеклы, пораженной слизистым бактериозом. На основе препарата составлена рецептура зубной пасты и лечебно-профилактического средства с противокариесной активностью. Разработаны способы получения дрожжевой инвертазы и ферментативного синтеза фруктоолигосахаридов.
В последующие годы в лаборатории получили развитие работы по изучению биосинтеза
мик­роорганизмами оксидоредуктаз (глюкозооксидаз, каталаз и пероксидаз), хитиназ, протеаз,
глюкозоизомераз, фитаз, β-галактозидаз и свойств указанных ферментов. Инициированы исследования по выделению и характеристике генов, ответственных за синтез глюкозооксидаз, глюкозоизомераз, фитазы, β-галактозидазы, их клонированию в гомо- и гетерологичных организмах и созданию конкурентоспособных рекомбинантных штаммов-продуцентов.
На основе клеток сконструированного рекомбинантного штамма-продуцента глюкозоизомеразы разработан и запатентован в Евразийском патентном ведомстве биокатализатор процесса
изомеризации глюкозы во фруктозу.
Разработана технология производства препарата Глюкозооксидаза для клинической диагностики, освоение производства осуществляется на Биотехнологическом центре Института микробиологии НАН Беларуси. В настоящее время полностью обеспечиваются потребности в препарате производителя (ОАО «Минский НИИ радиоматериалов») отечественных датчиков «Глюкосен»
для экспресс-анализа глюкозы в крови больных диабетом, выпущено и реализовано более 2 млн
датчиков.
На основе штамма дрожжей Crуptococcus разработана лабораторная технология получения
кормовой добавки «Криптолайф» и доказана эффективность ее применения в животноводстве
и птицеводстве.
На базе лаборатории ферментов в 2011 г. была аккредитована испытательная лаборатория.
Область аккредитации лаборатории – ферментные препараты для пищевой и текстильной промышленности, ферментные препараты для дезинфицирующих и моющих средств, ферментные
препараты для кормопроизводства и кормов.
На протяжении многих лет Анатолий Георгиевич Лобанок был руководителем и координатором научных исследований в Республике Беларусь в области микробиологии и биотехнологии
в рамках различных научных и научно-технических программ. Сознавая важность развития
На
114
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
в республике биотехнологии как важной составляющей национальной экономики страны,
он стал инициатором и научным руководителем первой в республике научно-технической программы «Промышленная биотехнология».
Сегодня А. Г. Лобанок активно работает в составе Бюро Отделения биологических наук НАН
Беларуси, является председателем совета по защите докторских диссертаций Института микробиологии НАН Беларуси, членом редколлегии журнала «Известия Национальной академии наук
Беларуси» (биологическая серия), редакционного совета журнала «Прикладная биохимия и мик­
робиология» (Россия), а также членом секции межведомственного экспертного совета по направлению «Новые биотехнологии» и научно-технических советов ГНТП «Промышленная биотехнология» и МЦП ЕврАзЭС «Инновационные биотехнологии».
Анатолий Георгиевич – автор около 500 научных публикаций и 80 изобретений и патентов,
в том числе монографий «Микробный синтез на основе целлюлозы», «Теоретические и прикладные аспекты синтеза ферментов микроорганизмами», «Микробный синтез белка на целлюлозе».
Результаты исследований использованы им при чтении курсов лекций по микробному синтезу
биологически активных соединений в вузах республики.
Анатолий Георгиевич Лобанок уделяет большое внимание подготовке кадров, им подготовлено более 20 докторов и кандидатов наук. С его именем связана сформировавшаяся в республике школа по биогенезу микробных ферментов, он участник многих всесоюзных и международных симпозиумов и конгрессов по микробиологии и биотехнологии, он – лауреат премии академий наук Украины, Беларуси, Молдовы.
Научно-исследовательскую и организационную работу А. Г. Лобанок сочетает с активной
общественной деятельностью. На протяжении 30 лет Анатолий Георгиевич возглавлял Белорус­
ское микробиологическое общество. Он награждался Почетными грамотами Верховного Совета
и Совета Министров Беларуси, министерств и ведомств. С 1987 г. А.Г. Лобанок в течение пяти
лет избирался членом Исполнительного совета ЮНЕСКО (Париж) и награжден Почетным дипломом и Серебряной медалью ЮНЕСКО (1993). За большой вклад в развитие белорусской науки он удостоен высокого звания «Заслуженный деятель науки Республики Беларусь».
Отделение биологических наук и коллектив Института микробиологии сердечно поздравляют Анатолия Георгиевича Лобанка с юбилеем и желают ему крепкого здоровья, творческой энергии, дальнейших научных успехов, счастья и благополучия.
На
ци
он
ал
ьн
ая
И. Д. ВОЛОТОВСКИЙ, Э. И. КОЛОМИЕЦ, Л. В. РОМАНОВА,
Т. В. РОМАНОВСКАЯ, А. И. ЗИНЧЕНКО, Р. В. МИХАЙЛОВА,
А. С. САМСОНОВА, З. И. АЛЕЩЕНКОВА,
Л. И. СТЕФАНОВИЧ, Л. И. САПУНОВА
ар
ел
Роза Иосифовна Гончарова
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
(К юбилею)
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
75-летний юбилей отметила профессор, доктор биологических наук, заведующая лабораторией генетической
безопасности Института генетики и цитологии НАН
Беларуси Роза Иосифовна Гончарова, известный ученый и
признанный в стране и за ее пределами специалист в различных областях классической и молекулярной генетики.
Р. И. Гончарова родилась в г. Орша в семье служащих,
в 1955 г. окончила среднюю школу с золотой медалью и поступила на биологический факультет Белорусского государственного университета.
Свой путь в науку Роза Иосифовна Гончарова начала
под руководством академика Н. В. Турбина, который обратил внимание на увлеченность способной студентки генетикой и пригласил ее после окончания БГУ в 1960 г. на работу в Институт биологии АН БССР и в аспирантуру.
В 1965 г. под руководством академика Н. В. Турбина она
успешно защитила кандидатскую диссертацию «Изучение
генетической активности сульфаниламидных препаратов». Исследование генетической активности
лекарственных препаратов в экспериментах на дрозофиле привело к открытию антимутагенов
(веществ, снижающих частоты спонтанных и индуцированных мутаций). Полученные пионерские данные были опубликованы в Докладах АН СССР, а проблема поддержания целостности
и стабильности генома с помощью антимутагенов стала предметом тщательных теоретических
и экспериментальных изысканий Р. И. Гончаровой на долгие годы.
Дальнейшая работа Розы Иосифовны в должности младшего, а затем старшего научного сотрудника лаборатории теоретической генетики Института генетики и цитологии, возглавляемой
академиком П. Ф. Рокицким (1965–1977), была сосредоточена на изучении особенностей и закономерностей модификации мутационного процесса в половых клетках дрозофилы с помощью антимутагенов. Итоги исследования подведены в монографии «Антимутагенез» (Минск, 1974), которая отражала достижения и перспективы этого недавно зародившегося научного направления.
С 1987 г. Р. И. Гончарова руководила группой антимутагенеза и мутагенов окружающей среды, которая в 1992 г. была преобразована в лабораторию антимутагенеза (ныне лаборатория генетической безопасности). Результатом научной деятельности в этом направлении явилась защита в 1990 г. в Ленинградском государственном университете докторской диссертации на тему
«Антимутагенез у высших эукариот», в которой были рассмотрены теоретические и практические аспекты антимутагенеза.
Роза Иосифовна Гончарова выдвинула и обосновала концепцию антимутагенеза как самостоятельного генетического процесса, осуществляемого многокомпонентной антимутагенной системой организма. Работы Р. И. Гончаровой внесли весомый вклад в создание и разработку нового направления генетики – антимутагенеза и антиканцерогенеза, которое активно развивается
в мировой науке с главной целью – познать механизмы поддержания целостности и стабильности генома и найти перспективные средства его защиты.
На
116
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
В дальнейшем усилия руководимого ею коллектива были сосредоточены на разработке гипотезы Р. И. Гончаровой о триггерном характере протекторного действия антимутагенов, которые
участвуют в координированной регуляции генных сетей, обеспечивающих стабильность генома
и устойчивость организмов к неблагоприятным факторам среды. Одним из достижений лаборатории является открытие эффективных антимутагенов среди группы синтетических производных 1,4-дигидропиридина. Установлена уникальная способность этих антимутагенов влиять
на репарацию ДНК и поли-АДП-рибозилирование. Теоретическое и экспериментальное обоснование стимулирующего действия антимутагенов на жизнеспособность и продуктивность организмов создало основу для последующего использования их в качестве биопротекторов в медицине и сельском хозяйстве. Это позволило рекомендовать антимутагены дигидропиридинового
ряда в качестве эффективных стимуляторов жизнеспособности и продуктивности животных,
а также как средства, улучшающие качество жизни людей. Под руководством Розы Иосифовны
разработаны биотехнологии использования одного из антимутагенов этой химический группы –
дилудина – для повышения продуктивности аквакультуры, в том числе и для повышения эффективности рыбного хозяйства на радиоактивно-загрязненных территориях.
С 1986 г. в лаборатории были начаты исследования генетических последствий Чернобыльской
катастрофы на природных популяциях мелких млекопитающих, лабораторных мышах и популяциях прудового карпа, а позднее отдаленных последствий аварии для здоровья пострадавшего
населения. Были получены данные о динамике концентрации радионуклидов в хронически облучаемых природных популяциях млекопитающих на протяжении одиннадцати послеаварийных
лет, рассчитаны поглощенные дозы в ряду последовательных поколений животных и впервые доказаны генетические эффекты очень низких доз хронического воздействия ионизирующей радиации на половые и соматические клетки млекопитающих. Важным достижением является выявление трансгенерационной геномной нестабильности в ряду поколений млекопитающих, индуцированной воздействием очень низких доз ионизирующей радиации. Р. И. Гончаровой обоснована
гипотеза о возникновении геномной нестабильности у жителей радиационно-загрязненных районов, которая может увеличивать риск возникновения различных заболеваний.
В последние годы под руководством Розы Иосифовны проводятся исследования по медицинской геномике, в ходе которых дана оценка целостности и стабильности генома лимфоцитов крови у здорового населения Беларуси по сравнению с группами риска, включающими детей с наследственной и врожденной патологией и членов их семей, а также лиц, контактирующих с вредными факторами производственной среды. Разработана технология ДНК-диагностики геномной
нестабильности в лимфоцитах периферической крови человека. Результаты изучения состояния
генома лимфоцитов в различных группах населения обобщены в монографии «Целостность генома: исследования на лимфоцитах человека» (2012) и вошли в перечень 10 важнейших достижений Национальной академии наук Беларуси за 2012 г.
Под руководством Р. И. Гончаровой подготовлено пять кандидатов и один доктор биологических наук. В 1999 г. ей присвоено звание профессора. Она – автор 2 монографий и более 250 печатных работ, 5 патентов. Актуальность и высокий уровень исследований Розы Иосифовны
Гончаровой по различным проблемам генетической безопасности подтверждаются публикациями в зарубежных изданиях с высоким импакт-фактором, а также пленарными докладами на зарубежных конференциях. Она является членом Бюро Научного совета Российской академии наук
по радиобиологии, редколлегии журнала Национальной академии наук Украины «Ядерна фізика
та енергетика», входит в состав научных советов и Совета по защите докторских диссертаций.
Р. И. Гончарова активно работает по линии международного сотрудничества и поддерживает плодотворные научные контакты с исследователями Польши, Нидерландов, Франции, Турции и др.
Высокая результативность научно-организационной и инновационной деятельности, актуальность проводимых исследований, их соответствие мировому уровню способствовали тому,
что научные результаты и практические разработки профессора Р. И. Гончаровой получили широкое признание научной общественности, а сама Роза Иосифовна пользуется заслуженным авторитетом среди генетиков и радиобиологов в странах СНГ и за рубежом, она внесла существен-
117
ар
ус
и
ный вклад в становление и развитие школы белорусских генетиков, основанной академиками
Н. В. Турбиным и П. Ф. Рокицким.
Розу Иосифовну Гончарову всегда отличали пытливый ум, смелость суждений и активная
жизненная позиция. Она по-прежнему полна творческих сил, энтузиазма и идей. Коллеги и ученики сердечно поздравляют Розу Иосифовну с юбилеем, желают здоровья и благополучия, творческого долголетия и исполнения задуманного.
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
И. Д. Волотовский, А. В. Кильчевский,
Л. В. Хотылева, Е. И. Слобожанина,
Т. Д. Кужир, Е. А. Сычева
ар
ел
Элеонора Ивановна Хотько
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
(К юбилею)
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
12 июня отметила юбилей известный белорусский ученый энтомолог и почвенный зоолог, доктор биологических
наук, профессор Элеонора Ивановна Хотько.
Вся жизнь и научная деятельность Элеоноры Ивановны
была тесно связана с Институтом зоологии НАН Беларуси
(ныне Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам), в который она пришла на должность лаборанта
после окончания в 1956 г. Белорусского государственного
университета. В то время в Отделе зоологии и паразитологии при Президиуме АН БССР (позднее преобразованном в
Институт зоологии), который возглавляла кандидат биологических наук О. И. Мержеевская, формировался коллектив
молодых энтомологов. Под руководством О. И. Мержеевской
Элеонора Ивановна начала изучать морфологию куколок
совок, среди которых немало опасных вредителей сельскохозяйственных и лесных культур. Молодой перспективный
исследователь была замечена академиком М. С. Гиляровым,
поступила в аспирантуру под его руководством и в 1966 г. успешно защитила кандидатскую диссертацию «Морфологические и экологические особенности куколок вредных для сельского
и лесного хозяйства совок». Прекрасные способности морфолога, тщательность и скрупулезность при работе с энтомологическим материалом позволили Э. И. Хотько разработать ключи
высочайшего уровня для определения куколок бабочек совок и пядениц, которые широко используются практическими энтомологами и специалистами в защите растений.
Работа Э. И. Хотько над кандидатской диссертацией совпала с периодом становления и бурного развития нового направления в науке – почвенной зоологии. Академик М. С. Гиляров возглавил и направлял почвенно-зоологические исследования. При непосредственном содействии
своего научного руководителя Элеонора Ивановна стала активно развивать новое направление
в Беларуси. Ее педагогический талант и организаторские способности позволили за относительно короткий срок сформировать коллектив молодых ученых. Этот коллектив под умелым руководством Э. И. Хотько успешно решал самые насущные задачи зоологической науки – оценка
воздействия промышленных выбросов на окружающую среду, влияние осушительной мелиорации и сельскохозяйственного освоения земель на почвенную фауну.
Э. И. Хотько впервые провела в Беларуси комплексные почвенно-зоологические исследования, выявила влияние различных факторов окружающей среды на почвенных беспозвоночных
в региональном аспекте, предложила и обосновала схему почвенно-зоологического районирования Беларуси, оригинальную методику оценки изменений состояния почвенной мезофауны
на основании экологической структуры сообществ почвенных беспозвоночных, включающую
показатели их гигропреферендума, биотопической приуроченности и соотношения спектров
жизненных форм. Таким образом, она существенно развила методы почвенно-зоологической индикации почв, основу которых заложил ее учитель М. С. Гиляров. Результаты ее исследований
легли в основу докторской диссертации «Современное состояние почвенной мезофауны запада
119
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
лесной зоны европейской части СССР в связи с антропогенным воздействием», которую
Элеонора Ивановна защитила в 1990 г. Материалы диссертации были опубликованы в 1993 г.
в монографии «Почвенная фауна Беларуси», которая до настоящего времени является наиболее
полным монографическим обобщением по почвенной фауне Республики Беларусь.
Э. И. Хотько инициировала создание новой лаборатории почвенной зоологии в Институте
зоологии АН Беларуси, которую и возглавила в 1991 г. В дальнейшем эта лаборатория слилась
с лабораторией энтомологии и Элеонора Ивановна стала руководить объединенным подразделением. Основными направлениями исследований стали экология сообществ беспозвоночных животных, экология и биология редких и охраняемых видов. Традиционно много внимания уделялось вопросам фаунистики и систематики насекомых. Э. И. Хотько стояла у истоков одного
из важнейших направлений прикладных зоологических исследований в Беларуси, а именно вермикультуры. Под ее руководством были проведены первые исследования биологии, экологии
и возможностей использования навозного червя для вермикомпостирования органических отходов в условиях Беларуси. Это направление успешно развивается ее учениками.
На рубеже веков новые требования стали предъявляться к фундаментальным научным исследованиям, особенно большое внимание стало уделяться практическому внедрению их результатов. Э. И. Хотько, которая всегда отличалась широтой научного мышления и восприимчивостью ко всему новому, направляла и организовывала работу лаборатории в соответствии
с требованиями времени. Ей удавалось сохранять баланс между классическими фундаментальными и прикладными исследованиями. В 2000-х годах выходят монографии, в которых обобщены результаты многолетних исследований, приведены ключи на русском и английском языках
для определения обширных таксономических групп, в том числе важнейших вредителей сельскохозяйственных культур. Результаты исследований внедрялись в государственных учреждениях фитосанитарной диагностики, прогноза и контроля за применением средств защиты растений, инспекциях по семеноводству, карантину и защите растений. В этот период Элеонора
Ивановна занимается разработкой актуальных проблем прикладной энтомологии, таких как
оценка роли комплекса насекомых паразитоидов и энтомофагов в регуляции численности и снижении вредоносности листогрызущих насекомых и стволовых вредителей в дубравах, созданием атласов насекомых-вредителей лесных культур.
В 2000-е годы открылись новые возможности для сотрудничества с учеными из других стран
и Э. И. Хотько с присущей ей энергией и интересом ко всему передовому и новому воспользовалась этими возможностями для расширения научных контактов и восстановления научных связей с коллегами из стран бывшего СССР и дальнего зарубежья. В результате выполнения совместных проектов с учеными Польши, Китая, Монголии, Молдовы, Румынии, России проведены комплексные исследования почвенных беспозвоночных и других насекомых в различных
почвенно-климатических районах Палеарктики в сравнительном аспекте.
Результаты научных исследований Э. И. Хотько опубликованы в 13 монографиях и более чем
170 печатных работах. Элеонора Ивановна неоднократно выступала в качестве научного редактора монографий и сборников научных статей. Среди научных работ Э. И. Хотько ключи для
определения ряда групп насекомых, которые востребованы не только в академических кругах,
но и практическими энтомологами, студентами вузов. Она занималась вопросами энтомологической номенклатуры на белорусском языке, которые вообще не разрабатывались в Беларуси до последнего времени.
Неоценимы заслуги Э. И. Хотько в воспитании молодого поколения исследователей, создании своей школы энтомологов. Под ее руководством подготовлено 10 кандидатов наук, ее ученики работают в ведущих научных учреждениях Беларуси, России и Западной Европы. В 1998 г.
Элеоноре Ивановне Хотько присвоено звание профессора.
Э. И. Хотько всегда полна энергии, ее отличает целеустремленность, настойчивость, высокий
профессионализм. Она никогда не боялась брать на себя ответственность, руководила многими
научными проектами, всегда сама выезжала на полевые исследования. Элеонора Ивановна всегда много и ответственно занималась научно-организационной деятельностью. Многие годы она
На
120
ел
ар
ус
и
выполняет обязанности вице-председателя Белорусского энтомологического общества, являлась
членом Ученого совета по защите диссертаций, ученым секретарем экспертного совета ВАК
Республики Беларусь, неоднократно возглавляла Государственные экзаменационные комиссии
в БГУ и других вузах Беларуси. За высокие трудовые заслуги Э. И. Хотько награждена правительственными наградами – медалями «За трудовое отличие» (1976) и «Ветеран труда» (1986),
грамотами Совета Министров Республики Беларусь и Президиума НАН Беларуси.
Коллектив Научно-практического центра НАН Беларуси по биоресурсам, сотрудники лаборатории наземных беспозвоночных животных сердечно поздравляют Элеонору Ивановичу
Хотько с юбилеем, желают ей крепкого здоровья, бодрости и оптимизма.
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
Л. М. Сущеня, М. Е. Никифоров,
А. Е. Пленин, Е. И. Анисимова,
Е. И. Бычкова, О. И Бородин,
А. В. Дерунков
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
ПАМЯТИ Николая Александровича КАРТЕЛЯ
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
1 апреля 2013 г. на 76-м году ушел из жизни известный
ученый, один из ведущих молекулярных генетиков СНГ,
академик НАН Беларуси, заслуженный деятель науки
Республики Беларусь, доктор биологических наук, профессор Николай Александрович Картель.
Родился Николай Александрович 5 мая 1937 г. в деревне
Галяши Витебской области. Детство Н. А. Картеля, как
и многих его ровесников, было тяжелым. Оно совпало
с трудными военными и послевоенными годами. Отец
Николая Александровича погиб в 1940 г. на Финском фронте, мать была убита фашистами в 1944 г. После гибели матери Н. А. Картель оказался в концентрационном лагере, где
находился до полного освобождения Беларуси.
После окончания семилетней школы Николай Алек­
сандрович поступил в Полоцкий лесной техникум, что
в значительной степени определило его дальнейшую судьбу. В 1954 г. в числе лучших выпускников техникума
Н. А. Картель стал студентом Белорусского лесотехнического института им. С. М. Кирова (ныне
Белорусский государственный технологический университет), при котором позже закончил
аспирантуру. В 1965 г. он успешно защитил кандидатскую диссертацию. В 1966–1967 гг. по стипендии ЮНЕСКО Н. А. Картель прошел научную стажировку по лесной генетике в Швеции.
После возвращения из Швеции по приглашению академика Н. В. Турбина Николай Алексан­
дрович пришел работать в Институт генетики и цитологии АН БССР в должности старшего научного сотрудника. В первые годы работы в Институте он активно изучал проблему радиационного мутагенеза у сельскохозяйственных растений, однако, начиная с середины 70-х годов, увлекся вопросами молекулярной генетики, которая в то время начала активно развиваться в мире.
Н. А. Картель сначала совместно с Институтом прикладной молекулярной биологии и генетики
ВАСХНИЛ, а затем самостоятельно начал разрабатывать проблему генетической трансформации у растений, провел оригинальные эксперименты по введению экзогенной ДНК в клетки растений ячменя. Это были пионерские исследования не только для нашей страны, но и в мире.
Результаты работы были опубликованы в крупных международных научных журналах и монографии «Эффекты экзогенной ДНК у высших растений» (1981), а также легли в основу докторской диссертации «Взаимодействия чужеродного генетического материала (ДНК) с геномом
высших растений» (1984).
С 1979 по 1994 гг. Николай Александрович Картель занимал должность заместителя директора по научной работе Института генетики и цитологии НАН Беларуси и одновременно возглавлял лабораторию молекулярной генетики. В 1994 г. он был избран директором Института
генетики и цитологии НАН Беларуси (до декабря 2004 г.).
Диапазон его научных интересов в эти годы был весьма широк. Н. А. Картель разрабатывал
проблемы биотехнологии и клеточной инженерии растений, изучал вопросы каллусо- и органогенеза у злаковых культур. Совместно с сотрудниками им был создан ряд оригинальных векторных систем, несущих хозяйственно важные гены: хитиназы, цитохрома Р450scc, глюкозооксидазы, рамнолипидов и др. Получены трансгенные растения картофеля с Ас/Ds транспозонами,
а также с повышенной устойчивостью к некоторым фитопатогенам, совместно с английскими
На
122
ая
ак
ад
ем
ия
н
ау
кБ
ел
ар
ус
и
коллегами – растения табака и арабидопсиса, проявляющие толерантность к тяжелым металлам
и способные деградировать углеводороды нефти. Серия работ была посвящена изучению структурно-функциональной организации и экспрессии геномов растений. Совместно с коллегами из
Германии и Санкт-Петербурга Н. А. Картель создал молекулярно-генетическую карту ржи, которая имеет высокую генетико-селекционную ценность. Под руководством Николая Алексан­
дровича проведены обширные исследования генетических последствий Чернобыльской катастрофы, издавался Междисциплинарный бюллетень по проблемам Чернобыля «Чернобыль
Дайджест».
Академик Н. А. Картель являлся инициатором и научным руководителем Государственной
программы «Генетическая инженерия» (2002­–2006), которая содействовала развитию биотехнологических исследований в Беларуси, позволила подготовить высококвалифицированные кадры
в этой области. Лично Николаем Александровичем были подготовлены 17 кандидатов наук,
успешно работающие не только в Беларуси, но и в ряде зарубежных стран (США, Великобритании,
Германии, Израиле и др.).
В последние годы Н. А. Картель возглавлял лабораторию молекулярной генетики Института
генетики и цитологии НАН Беларуси. В лаборатории выполнены широкие исследования по молекулярному маркированию геномов сельскохозяйственных растений и трансгенезу. На основе
ДНК-маркеров разработана система идентификации и ДНК-паспортизации генотипов основных
сельскохозяйственных культур, начато формирование банка эталонных генетических паспортов
районированных сортов растений. Разработаны методы маркерсопутствующей селекции пшеницы, ржи, яблони, груши по генам устойчивости и качества. В рамках научной тематики поддерживались активные контакты с учеными из России, Украины, Германии, Англии, США,
Израиля.
Полученные Николаем Александровичем Картелем результаты опубликованы более чем
в 470 научных работах, защищены 4 авторскими свидетельствами и 8 патентами на изобретения. Среди его научных работ 4 монографии, учебник «Биотехнология в растениеводстве»
(2005), а также толковый словарь «Генетика: энциклопедический словарь» (издан в 1999 г.,
в 2011 г. вышло 2-е переработанное издание), удостоенный Премии НАН Беларуси.
Выдающийся вклад академика Н. А. Картеля в науку был высоко оценен государством и научным сообществом. В числе его наград – звание “Заслуженный деятель науки Республики
Беларусь”, медали им. Н. И. Вавилова и Франциска Скорины, многочисленные грамоты министерств и ведомств.
Научная общественность Беларуси глубоко скорбит о кончине академика Н. А. Картеля и выражает искренние соболезнования его родным и близким. Светлая память о Николае
Александровиче Картеле – выдающемся ученом, лидере белорусской молекулярной генетики,
талантливом педагоге – навсегда сохранится в сердцах его учеников и коллег.
На
ци
он
ал
ьн
И. Д. Волотовский, Л. М. Сущеня, Л. В. Хотылева,
А. Г. Лобанок, В. И. Парфенов, Н. А. Ламан,
В. Н. Решетников, С. Н. Черенкевич, А. В. Кильчевский
ар
ус
СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК
и
ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 3 2013
ел
Рефераты
ау
кБ
УДК 634.737:581. 5: 581. 522.4 (476)
Рупасова Ж. А., Яковлев А. П., Бубнова А. М., Жданец С. Ф., Лиштван И. И., Решетников В. Н. Особенности
развития вегетативной сферы таксонов рода Oxycoccus на торфяной выработке в Белорусском Полесье
// Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 3. С. 5–10.
ем
ия
н
Приведены результаты сравнительного исследования в опытной культуре на участке малоплодородного
и сильнокислого остаточного слоя донного торфа в Припятском Полесье параметров развития вегетативной
сферы аборигенного вида O. palustris L. и 4 интродуцированных сортов O. macrocarpus (Ait.) Pers. Показано,
что наиболее высокими биометрическими показателями текущего прироста вегетативных побегов и сформированных на них листьев характеризовался сорт Ben Lear, тогда как генеративных побегов и покрывающих
их листьев – сорт Mc Farlin. Установлено, что с продвижением в северном направлении у растений O. macro‑
carpus происходит активизация развития вегетативных побегов при ингибировании такового генеративных,
на фоне увеличения площади ассимилирующей поверхности.
Табл. 4. Библиогр. – 4 назв.
УДК 631.589
Дорощук О. В., Ламан Н. А., Соболевская С. Л. Экологически безопасные искусственные субстраты для выращивания овощных культур // Весцi НАН Беларусi. Сер.бiял.навук. 2003. № 3. С. 11–16.
УДК 581.132.1+581.174.1/2
ак
ад
На основе местного органоминерального сырья – торфа и глины – созданы искусственные корнеобитаемые
среды с различным содержанием питательных веществ. Разработанные субстраты полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к тепличным грунтам. Подобраны составы искусственного глиноторфяного субстрата
для выращивания рассады томатов и получения хозяйственно ценной продукции редиса.
Табл. 4. Ил. 1. Библиогр. – 15 назв.
ая
Ладыженко Т. А., Гетко Н. В., Кабашникова Л. Ф. Экофизиологический скрининг пигментного фонда листьев тропических и субтропических ви­дов растений в закрытом грунте // Весці НАН Беларусі. Сер.біял.
навук. 2013. № 3. С. 17–22.
ал
ьн
Проведен скрининг пигментного фонда листьев 13 интродуцированных видов растений, культивируемых
в оранжерейном комплексе ЦБН НАН Беларуси, а также трех видов, произрастающих в открытом грунте
(Средиземноморье, о. Кипр, сухие субтропики). Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что пластичность фотосинтетического аппарата у тропических и субтропических видов в условиях умеренного климата
проявляется в поддержании баланса фотосинтетических пигментов, позволяющем расширить спектр поглощения
солнечного света листом за счет увеличения в светособирающем комплексе пластид доли пигментов, аккумулирующих свет низкой интенсивности. Ключевыми характеристиками при этом являются величины соотношения
хлорофиллов a/b, а также сумм хлорофиллов и каротиноидов (Σa+b : Σcar).
Табл. 1. Библиогр. – 13 назв.
ци
он
УДК 502.7:581.522.4+581.16:631.524.82
Торчик С. П., Титок В. В. Особенности развития и семенного размножения некоторых редких и исчезающих растений природной флоры Беларуси в условиях культуры // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук.
2013. № 3. С. 23–27.
Приведены результаты изучения особенностей развития и семенного размножения 6 видов редких и исчезающих видов растений природной флоры Беларуси в условиях культуры.
На
124
ар
ус
и
Установлено, что все исследованные виды в условиях культуры проходят полный цикл сезонного развития,
семеносят, а некоторые дают самосев, сохраняют, присущие им в природе, морфометрические показатели.
Лучшими сроками посева семян Linum flavum L. являются летний (свежесобранными семенами) и подзимний,
Astrantia major L. – подзимний, Cirsium heterophyllum L. Hill – подзимний и весенний, после 2-месячной стратификации, Adenophora lilifolia (L.) A. DC. и Hordelymus europaeus (L.) Harz – весенний, после 2-месячной стратификации.
Табл. 1. Ил. 1. Библиогр. – 12 назв.
УДК 57.085:634.73:547-314
ел
Кудряшова О. А., Волотович А. А., Герасимович Т. В., Архипенко Т. А., Водчиц М. П., Сахвон Е. В. Эффекты экзогенных ауксинов на изменение количественных показателей регенерантов Vaccinium corymbosum
in vitro // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 3. С. 28–35.
ем
ия
н
ау
кБ
В настоящей статье приведены результаты сравнительного анализа изменчивости 8 количественных показателей у регенерантов сортов Northland и Patriot голубики высокой in vitro на питательных, агаризованных средах
для укоренения, с органическими соединениями, на макро-, микросолевой основе ½ WPM, различающихся по составу ауксинов в 9 вариантах опыта. Анализ изменчивости длины корней у регенерантов сорта Northland и укореняемости регенерантов у сорта Patriot установил эффекты аддитивности ИМК и ИУК, взятых в концентрациях по
0,2 мг/л. Наиболее высокий выход укорененных, жизнеспособных регенерантов наблюдался на питательных средах, содержащих одновременно оба ауксина – ИМК и ИУК – в концентрациях по 0,2 мг/л для сорта Patriot и по
0,5 мг/л для сорта Northland. Установлено закономерное противоположное действие ауксинов, применяемых по
отдельности, на изменчивость 5 исследуемых показателей у регенерантов обоих исследуемых сортов при увеличении концентрации ауксинов.
Табл. 3. Библиогр. – 21 назв.
УДК 577.29
Кулик Е. В., Комардина В. С., Cаросек А. И., Евтушенков А. Н. Молекулярная дифференциация изолятов
Venturia inaequalis // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 3. С. 36–40.
ак
ад
Выявлена генетическая вариабельность белорусской популяции Venturia inaequalis на уровне ядерного генома
рДНК. Большинство проанализированных изолятов характеризуется отсутствием интрона, что отличает белорусскую популяцию от ряда европейских. Обнаруженные интронные аллели V. inaequalis могут использоваться в качестве генетических маркеров для разделения популяций гриба. На основании рестрикционного анализа области
18S рДНК идентифицированы различные расы (3 и с высокой долей вероятности – 2, 4 и 5) в исследованной белорусской популяции V. inaequalis.
Табл. 1. Ил. 2. Библиогр. – 17 назв.
УДК 634.23:581.143.6]:632.953.2:631.811.98
Красинская Т. А., Кухарчик Н. В., Кулак Т. И. Морфогенез растений-регенерантов рода Prunus в культуре
in vitro на этапе микроразмножения с использованием 2ʹ,5ʹ-олигоаденилатов // Весці НАН Беларусі. Сер.
біял. навук. 2013. № 3. С. 41–46.
ал
ьн
ая
Установлено, что для растений-регенерантов сорта Новодворская аналог 2ʹ,5ʹ-олигоаденилата, содержащий
фрагмент 9-(2,3-ангидро-β-D-рибофуранозил)аденина (тример 2) при первом контакте с растением на этапе микроразмножения являлся более фитотоксичным, чем его виразолпроизводное (тример 1). Концентрации 10 –8 М
и 10 –7 М тримера 2 и 10 –7 М тримера 1 являлись оптимальными для нормального развития конгломератов и получения максимального количества растений из одной меристемы. У растений-регенерантов подвоя Измайловский
к концу 5-го пассажа максимальный коэффициент размножения отмечался на средах с тримером 1 в концентрации
10 –7 М и с тримером 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М. Для эффективного производства растений рода Prunus L.
в культуре in vitro рекомендуем использовать тример 2 в концентрациях 10 –8 М и 10 –7 М, с помощью которого получается максимальный выход нормально развитых растений.
Табл. 8. Библиогр. – 13 назв.
ци
он
УДК 634.11:631.527
Урбанович О. Ю., Кузмицкая П. В., Козловская З. А., Картель Н. А. Аллельный состав генов Md-ACS1, MdACO1 и Md-Exp7 сортов яблони (Malus è domestica) с различными сроками хранения плодов // Весцi НАН
Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 3. С. 47–55.
На
Длительность хранения плодов яблони является важной коммерческой характеристикой. На этот показатель
влияют гены Md-ACS1, Md-ACO1 и Md-Exp7, ассоциированные с продукцией этилена и степенью размягчения пло-
125
ел
ар
ус
и
дов. Состав аллелей этих генов был определен у 127 сортов и образцов яблони, выращиваемых в Беларуси. Среди
них местные и интродуцированные, старые и современные сорта яблони, характеризующиеся различным сроком
хранения плодов. ACS1-2/2 генотип, для которого характерен низкий синтез этилена, был обнаружен у 9 сортов.
Генотип ACO1-1/1 выявлен у двух образцов. Генотипов, содержащих одновременно аллели ACS1-2 и ACO1-1, выявлено не было. Среди старых и современных сортов с помощью маркера Md-Exp7SSR выявлены дополнительные
аллели длиной 212, 210, 206 и 200 п.н. В целом аллели, ассоциированные с низким и высоким синтезом этилена,
выявлены как у сортов с коротким, так и с длинным сроком хранения плодов. Ряд сортов с длительным сроком
хранения плодов не содержит фаворитных аллелей генов Md-ACS1, Md-ACO1 и Md-Exp7. Вероятно, на продолжительность хранения плодов яблони оказывают влияние другие факторы или гены. Результат генотипирования сортов яблони может быть использован в селекционных программах при создании сортов с длительным сроком
хранения плодов.
Табл. 2. Ил. 2. Библиогр. – 27 назв.
ау
кБ
УДК 577.342
Доманский В. П., Козел Н. В. особенности выращивания Spirulina platensis при использовании светодиодных источников света // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2013. № 3. С. 56–59.
ем
ия
н
Использование в светодиодной осветительной установке для выращивания сине-зеленой водоросли Spirulina,
кроме «классических» синего и красного светодиодов, дополнительно желтого и голубого, позволяет повысить на
15 % продуктивность Spirulina по сравнению с продуктивностью водоросли при выращивании под люминесцентной лампой, при этом сохранив высокую антиоксидантную ценность биомассы Spirulina. Примененный подход
будет полезен при разработке осветителей для выращивания и других фотосинтезирующих организмов.
Ил. 3. Библиогр. – 7 назв.
УДК 581.174.133.12
Кабашникова Л. Ф., Абрамчик Л. М., Сердюченко Е. В.,. Капылова Л. В. Реакция проростков ячменя (Hordeum
vulgare) при сочетанном действии гипертермии и обезвоживания // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук.
2013. № 3. С. 60–66.
УДК 581.1+577.34.05
ая
ак
ад
Изучали влияние дефицита влаги на структурно-функциональные показатели фотосинтетического аппарата
и окислительный статус зеленых проростков ячменя.
Показано, что в условиях водного дефицита происходит снижение фотосинтетической активности ФС 2 и изменение стехиометрического отношения интегральных пигментных компонентов фотосинтетических мембран.
Функционирование фотосинтетического аппарата в условиях засухи включает повышенную способность растений ячменя рассеивать избыток поглощенной энергии света в виде тепла, защищая тем самым компоненты электронтранспортной цепи хлоропластных мембран фотосинтетического аппарата от сверхвосстановленности.
Установлено, что в условиях водного дефицита в зеленых проростках ячменя развиваются признаки окислительного стресса, о котором можно судить по усилению процессов переокисления липидов клеточных мембран и пула
участвующей в запуске защитных систем клетки пероксида водорода. При этом наблюдается увеличение синтеза
одного из ключевых антиоксидантных ферментов пероксидазы и низкомолекулярных антиоксидантов, в частности антоцианов.
Табл. 3. Ил. 3. Библиогр. – 16 назв.
ьн
Радюк М. С., Доманская И. Н., Будакова Е. А., Спивак Е. А., Шалыго Н. В. Особенности определения антимик­
робных белков в проростках ячменя (Hordeum vulgare) // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 3.
С. 67–72.
ци
он
ал
Модифицирован метод выделения антимикробных белков – тионинов из проростков ячменя. Показано, что
дополнительные этапы при выделении тионинов (нагревание, а также восстановление дисульфидных связей и алкилирование сульфгидрильных групп) позволяют более качественно разделять и идентифицировать тионины.
С использованием Fusarium oxysporum продемонстрированы антипатогенные свойства тионинов, выделенных из
этиолированных проростков ячменя.
Ил. 3. Библиогр. – 27 назв.
УДК 579.66:577.15+577.113.3
Береснев А. И., Ерошевская Л. А. Квач С. В., Зинченко А. И. Синтез кинетинрибозида с использованием бактериальной пуриннуклеозидфосфорилазы // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 3. С. 73–77.
На
126
ел
ар
ус
и
Разработан способ получения кинетинрибозида, заключающийся в том, что смесь эквимолярных количеств
бариевой, кальциевой или магниевой соли α-D-рибофуранозо-1-фосфата и кинетина инкубируется с пуриннуклеозидфосфорилаой рекомбинантного штамма Escherichia coli. При этом под действием фермента происходит замещение фосфата в молекуле сахарофосфата на кинетин с образованием кинетинрибозида, а неорганический фосфат
выпадает в осадок в виде водонерастворимой соли. Использование предлагаемого способа обеспечивает получение кинетинрибозида с выходом 99,2–99,7 % в расчете на затраченный кинетин, а также получение конечной реакционной смеси, в которой отсутствуют примеси, способные затруднить выделение целевого продукта в индивидуальном состоянии.
Табл. 2. Ил. 2. Библиогр. – 17 назв.
УДК 639.21:567.5(476)
ау
кБ
Зубей А. В. Видовой состав и размерно-возрастная характеристика рыб субфоссильной коллекции археологического памятника Туров-2004 // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 3. С. 78–84.
ем
ия
н
Приведен видовой состав рыб субфоссильной коллекции археологического памятника Туров-2004 (XІІІ–
XIV вв.), которая насчитывает 27 видов рыб, принадлежащих к 5 семействам. Определен возраст для 14 видов рыб,
а также процентный состав промысловых уловов жителей древнего города в XІІІ–XIV вв. Установлено, что среди
рыб значительная доля принадлежала щуке, лещу, жереху и подусту (совокупно 66 %). Выявленные в древних
уловах проходные рыбы – осетр русский, севрюга, вырезуб – в данный момент на территории Беларуси не встречаются, а рыбец представлен туводной формой. Анализируя возраст рыб из уловов XІІІ–XIV вв. и начала XXI вв.,
можно сделать следующий вывод: в древности промысловая нагрузка приходилась на более старшие возрастные
группы: щука – 8+, лещ – 10+–12+, жерех – 9+–10+. В отличие от древних уловов современные уловы рыб из
р. Припять базируются в основном на младших возрастных группах рыб: щука – 3+, лещ – 2+, жерех – 3+.
Табл. 4. Ил. 4. Библиогр. – 7 назв.
УДК 595.7:502.62
Гигиняк И. Ю. Видовое разнообразие личинок ручейников Беларуси // Весці НАН Беларусі. Сер. біол. навук. 2013. № 3. С. 85–88.
УДК 591.53:599.742.7
ак
ад
Показано, что на территории Республики Беларусь в разнотипных водоемах обитают личинки ручейников
145 видов, относящихся к 17 семействам. Во время наших исследований впервые для фауны Беларуси было отмечено пять видов – Cyrnus trimaculatus (Curtis, 1834) сем. Polycentropodidae; Hydropsyche guttata Pictet, 1834 и Hydro­
psyche saxonica McLachlan, 1884 сем. Hydropsychidae; Limnephilus flavospinosus (Stein, 1874) сем. Limnephilidae;
Triaenodes reuteri McLachlan,1880 сем. Leptoceridae.
Ил. 1. Библиогр. – 16 назв.
Соловей И. А., Воробей Н. Н., Сидорович В. Е., Сидорович А. А. Сезонные и межгодовые изменения питания
енотовидной собаки (Nyctereutes procyonoides) в природном комплексе Красный Бор (северная Беларусь)
// Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2013. № 3. С. 89–95.
ал
ьн
ая
На севере Беларуси енотовидная собака является всеядным хищником, состав ее кормовых объектов и рацион
относительно стабилен по годам. Однако имеются некоторые сезонные отличия питания, связанные как с доступностью жертв, так и способностью енотовидной собаки эффективно их добывать. Поэтому ширина трофической
ниши сильно варьировала по сезонам. Наиболее широкой она была в апреле–июле, когда в рационе были представлены почти все виды и категории жертв, а их доли были приблизительно сходны. В августе–октябре и декаб­
ре–марте трофическая ниша была довольно узкой, потому что в этот период енотовидные собаки специализировались на потреблении соответственно ягод и падали копытных. В питании енотовидная собака является оппортунистом, поскольку потребляет наиболее многочисленные и доступные корма.
Табл. 2. Библиогр. – 32 назв.
ци
он
УДК 595.798-152.6.08(476)
Агунович Р. Г. Сезонная динамика численности одиночных складчатокрылых ос (Hymenoptera, Vespidae,
Eumeninae) в условиях Беларуси // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2013. № 3. С. 96–100.
На
Установлено, что активность ос этой группы в тот или иной период сезона связана с особенностями зимовки.
Поскольку численность большинства видов эвменин нарастает постепенно, начиная с мая, и далее в зависимости
от принадлежности вида к той или иной феногруппе достигает пика в определенный период лета, логично предположить, что время вылета имаго связано с продолжительностью стадий индивидуального развития насекомого,
127
ар
ус
и
которые завершаются в течение весны и начала лета. Таким образом, подавляющее большинство эвменин (41 вид)
зимуют на стадии пронимфы, завершающей развитие до имаго после выхода из зимней диапаузы. Исключением
из этого правила является вид Ancistrocerus nigricornis, зимующий на стадии имаго.
Для большинства эвменин было отмечено одно поколение особей в течение сезона. Исключением из этого
правила является вид Ancistrocerus trifasciatus, являющийся бивольнинным.
Ил. 4. Табл. 1. Библиогр. – 1 назв.
УДК 619: 616. 995. 132: 636. 4
ел
Пенькевич В. А., Анисимова Е. И. Трихинеллез диких млекопитающих в Полесском государственном радиа­
ционно-экологическом заповеднике // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2013. № 3. С. 101–104.
ау
кБ
Даются результаты по экстенсивности и интенсивности трихинеллезной инвазии у разных хозяев в условиях
Полесского радиационно-экологического заповедника. Принимая во внимание эпизоотическую и эпидемиологическую значимость и рост встречаемости трихинеллеза в южной части территории Беларуси, данная проблема
весьма актуальна. Трихинеллез выявлен у волков, лисиц, енотовидных собак. Выявлена высокая зараженность дикого кабана, которая составила в 2011–2012 гг. – 10,5–5,3 %.
Ил. 2. Библиогр. – 20 назв.
УДК 631.524.86:835.21:632.4
ем
ия
н
Волуевич Е. А, Павлючук н. в. Генетика устойчивости картофеля (Solanum tuberosum) к Х- и Y-вирусам //
Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2013. № 3. С. 105–112.
На
ци
он
ал
ьн
ая
ак
ад
Работа содержит подробное описание биологических особенностей широко распространенных и вредоносных X- и Y-вирусов картофеля. Охарактеризованы основные типы устойчивости растений к этим патогенам.
Приведена полная информация о выявленных генах устойчивости. Рассматриваются механизмы взаимодействия
генов устойчивости растения-хозяина и генов авирулентности патогена, в том числе в связи с длительностью
устойчивости.
Табл. 2. Библиогр. – 70 назв.