Репродуктивная способность дендрологических ресурсов семейства Rosaceae и их перспективность для питомниководства и обогащения дендрофлоры

Александра Семенютина; Алия Хужахметова; Виктория Семенютина; Дарья Сапронова

doi:10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.1.4

Авторы

Александра Викторовна Семенютина Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук
Алия Шамильевна Хужахметова Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук
Виктория Алексеевна Семенютина Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук
Дарья Владимировна Сапронова Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук

DOI:

https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.1.4

Ключевые слова:

репродуктивная способность, адаптация, засуха, стресс-факторы, дендрологические ресурсы, ФНЦ агроэкологии РАН, цветение, плодоношение, биоразнообразие, кустарники, Rosaceae, мобилизация, питомниководство, деградированные ландшафты

Аннотация

Проведение научных исследований по вопросам влияния стресс-факторов на репродуктивную способность экономически важных древесных растений актуально для аридных регионов РФ, в связи с выполнением мероприятий по национальным проектам «Наука», «Экология». Механизмы приспособления биологических систем к воздействию стресс-факторов, определяются пределами устойчивости растений, раскрывают природу их целостности и сохранности.

Объекты исследований – представители семейства Rosaceae (Amelanchier, Amygdalus, Aronia, Armeniaca, Chaenomeles, Cerasus, Cotoneaster, Crataegus, Gydonia, Malus, Rosa, Sorbus, Spiraea и др.), произрастающие в коллекциях ФНЦ агроэкологии РАН (Волгоградская, Самарская области, Алтайский край), включают виды многоцелевого назначения (лесомелиоративные, декоративные, лекарственные, пищевые и др.).

Климат характеризуется небольшим количеством годовых атмосферных осадков (270-395 мм), высокими летними (+40-43°C) и низкими зимними (-35-50°C) температурами воздуха, оттепелями зимой, малым снеговым покровом.

Наблюдение за поведением древесных интродуцентов оценивалось по степени роста, развития и получения репродукции. Использованы методы определения пределов толерантности в условиях действия стресс-факторов на основе кондуктомера S230Kit, устройства Dualex Scientific.

Определение влияния факторов среды на цветение, плодоношение и семеношение исследуемых представителей родовых комплексов семейства Rosaceae проводилось по методическим указаниям, разработанным ФНЦ агроэкологии РАН.

В кластерных коллекциях ФНЦ агроэкологии РАН (дендрарии: Волгоградский, Камышинский, Поволжский, Кулундинский) выделены 33,2 % древесных видов с генеративным индексом 0,65-0,79. В эту группу вошли растения с широким экологическим ареалом произрастания (полиморфные родовые комплексы). У них наряду с высоким уровнем экологической пластичности к стресс-факторам по коллоидно-осмотическим свойствам протоплазмы (1,70-2,05) отмечено интенсивное плодоношение, высокие показатели завязываемости плодов (64-91%), развитие крупных плодов и семян, хорошая доброкачественность семян.

Семена высоких качеств продуцируют представители Cydonia (80…95), Spiraea (85…93), Prunus (86…97), Aronia (88…95), Padus (89…96), Pyrus (89…99), Amygdalus (90…100), Cerasus (93…99), Chaenomeles (95…99), Physocarpus (95…100), Armeniaca (99…100). Разнообразием качества семян характеризуются следующие виды родов этого семейства: Crataegus(48…91), Sorbus (59…88), Amelanchier (60…90), Malus (68…90), у Aflatunia ulmifolia (31…50).

Установлена экологическая специфика видов, связанная с ареалом их происхождения и сложным процессом адаптивной изменчивости. Выявлены биоэкологические параметры семеношения и генеративная способность деревьев и кустарников, для их эффективного непрерывного использования в питомниководстве и лесомелиорации.

В результате исследований разработана теоретическая основа семеноведения, которая базируется на получении адаптивного поколения растений. Получены новые знания по пределам экологической толерантности древесных видов к стресс-факторам.

Для формирования устойчивых лесомелиоративных комплексов и улучшения биоресурсов деградирующих ландшафтов рекомендованы полиморфные родовые комплексы кустарников. На основе анализа климатических характеристик, играющих определяющую роль в успешности интродукции, установлены виды с широким экологическим ареалом, как растения многоцелевого назначения. Они перспективны для насаждений в аридных регионах.

Библиографические ссылки

1. Barber, Q. E., Bater, C. W., Braid, A. C. R., Coops, N. C., Tompalski, P., & Nielsen, S. E. (2016). Airborne laser scanning for modelling understory shrub abundance and productivity. Forest Ecology and Management, 377, 46–54. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.06.037
2. Belitskaya, M. N., Gribust, I. R., Belyaev, A. I., Nefed’eva, E. E., & Zheltobryukhov, V. F. (2019). Peculiarities in the Organization of the Population of Ground Beetles (Coleoptera, Carabidae) in the Gradient of Urbanization. {IOP} Conference Series: Earth and Environmental Science, 224, 12022. https://doi.org/10.1088/1755-1315/224/1/012022
3. Cerovic, Z. G., Masdoumier, G., Ghozlen, N. B., & Latouche, G. (2012). A new optical leaf-clip meter for simultaneous non-destructive assessment of leaf chlorophyll and epidermal flavonoids. Physiologia Plantarum, 146(3), 251–260. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2012.01639.x
4. Chindyaeva, L. N., Belanova, A. P., & Kiseleva, T. I. (2018). Patterns of Natural Regeneration of Alien Species of Woody Plants in Novosibirsk. Russian Journal of Biological Invasions, 9(3), 273–285. https://doi.org/10.1134/S2075111718030025
5. Dolgih, A.A. (2018). Monitoring of introduction resources of the Kulunda arboretum and allocation of valuable gene pool for protective afforestation. World Ecology Journal, 8(1), 29-42. https://doi.org/10.25726/NM.2018.1.1.003
6. du Preez, R., Wanyonyi, S., Mouatt, P., Panchal, S. K., & Brown, L. (2020). Saskatoon berry amelanchier alnifolia regulates glucose metabolism and improves cardiovascular and liver signs of diet-induced metabolic syndrome in rats. Nutrients, 12(4). https://doi.org/10.3390/nu12040931
7. Huff, S., Ritchie, M., & Temesgen, H. (2017). Allometric equations for estimating aboveground biomass for common shrubs in northeastern California. Forest Ecology and Management, 398, 48–63. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2017.04.027
8. Jin, A. L., Ozga, J. A., Kennedy, J. A., Koerner-Smith, J. L., Botar, G., & Reinecke, D. M. (2015). Developmental profile of anthocyanin, flavonol, and proanthocyanidin type, content, and localization in saskatoon fruits (amelanchier alnifolia nutt.). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 63(5), 1601–1614. https://doi.org/10.1021/jf504722x
9. Kebbas, S., Benseddik, T., Makhloufi, H., & Aid, F. (2018). Physiological and biochemical behaviour of Gleditsia triacanthos L. young seedlings under drought stress conditions. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 46(2), 585–592. https://doi.org/10.15835/nbha46211064
10. Konijnendijk, C. C. (2008). The forest and the city: The cultural landscape of urban woodland. The Forest and the City: The Cultural Landscape of Urban Woodland. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8371-6
11. Kruzhilin, S. N., Taran, S. S., Semenyutina, A. V, & Matvienko, E. Y. (2018). Growth peculiarities and age dynamics of Quercus robur L. Formation in steppe region conditions. Kuwait Journal of Science, 45(4), 52–58.
12. Larionov, M. V, Larionov, N. V, Siraeva, I. S., & Ermolenko, A. S. (2018). The Composition and Characteristics of the Dendroflora in the Transformed Conditions of the Middle Reaches of the River Khoper. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 115). https://doi.org/10.1088/1755-1315/115/1/012009
13. Lepší, M., Koutecký, P., Nosková, J., Lepší, P., Urfus, T., & Rich, T. C. G. (2019). Versatility of reproductive modes and ploidy level interactions in Sorbus s.l. (Malinae, Rosaceae). Botanical Journal of the Linnean Society, 191(4), 502–522. https://doi.org/10.1093/botlinnean/boz054
14. Melikhov, V. V, Novikov, A. A., Medvedeva, L. N., & Komarova, O. P. (2017). Green technologies: The basis for integration and clustering of subjects at the regional level of economy. Contributions to Economics, (9783319454610), 365–382. https://doi.org/10.1007/978-3-319-45462-7_37
15. Semenyutina A.V., Kostyukov S.M. (2013). Bioecological justification assortment of shrubs for landscaping urban landscapes. Montreal, Accent Graphics Communications. 164p.
16. Semenyutina, A., Podkovyrova, G., Khuzhakhmetova, A., Svintsov, I., Semenyutina, V., & Podkovyrov, I. (2018). Engineering implementation of landscaping of low-forest regions. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 9(10), 1415–1422.
17. Stoochnoff, J. A., Graham, T., & Dixon, M. A. (2018). Drip irrigation scheduling for container grown trees based on plant water status. Irrigation Science, 36(3), 179–186. https://doi.org/10.1007/s00271-018-0575-y
18. Vásquez-Cruz, M., & Sosa, V. (2020). Assembly and origin of the flora of the Chihuahuan Desert: The case of sclerophyllous Rosaceae. Journal of Biogeography, 47(2), 445–459. https://doi.org/10.1111/jbi.13745
19. Volk, G., Samarina, L., Kulyan, R., Gorshkov, V., Malyarovskaya, V., Ryndin, A., … Stover, E. (2018). Citrus genebank collections: international collaboration opportunities between the US and Russia. Genetic Resources and Crop Evolution, 65(2), 433–447. https://doi.org/10.1007/s10722-017-0543-z
20. Yao, L., Zhang, Y., Zhang, K., & Tao, J. (2019). Reproductive and pollination biology of sorbus alnifolia, an ornamental species. Pakistan Journal of Botany, 51(5), 1797–1802. https://doi.org/10.30848/PJB2019-5(21)
21. http://www.force-a.com/capteurs-optiques-optical-sensors/dualex-scientific-chlorophyll-meter/