Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные подходы к изучению структурно-функциональной изменчивости растений 9
1.1. Историческая справка изучения «изменчивости» 9
1.2. Основные тенденции развития структурно-функциональных классификаций растений 16
1.3. Структурно-функциональная организация растительной системы 18
Глава 2. Материалы и методы исследования 21
2.1. Объект исследования 21
2.1.1. Ботаническая характеристика вида Silybum marianum (L.) Gaertn.. 21
2.1.2. Ареал Silybum marianum (L.) Gaertn 23
2.1.3. Химический состав Silybum marianum (L.) Gaertn 24
2.2. Полевые исследования и камеральная обработка материала 26
2.3. Материал исследования 29
2.4. Методика сбора материала и анатомо-морфологический анализ 31
2.5. Определение состава вторичных метаболитов 33
2.6. Методика математической обработки 36
2.6.1. Математический алгоритм «Радикальный показатель системы сжатых отображений» (Рп ССО) анализа качественных и количественных морфологических признаков 36
2.6.2. Анализ взаимосвязи анатомо-морфологических признаков с биохимическими параметрами 38
Глава 3. Пространственно-временная структура генеративной и вегетативной сфер Silybum marianum (L.) Gaertn .з
3.1. Исследование комплекса анатомо-морфологических признаков плодов Silybum marianum (L.) Gaertn. 41
3.2. Исследование комплекса морфологических признаков соцветий Silybum marianum (L.) Gaertn 50
3.3. Исследование комплекса морфологических признаков листа Silybum marianum (L.) Gaertn. 58
3.4. Основные характеристики побега Silybum marianum (L.) Gaertn 63
Глава 4. Особенности накопления фенольных соединений Silybum marianum (L.) Gaertn. в зависимости от условий произрастания 68
4.1. Качественный состав флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в листьях Silybum marianum (L.) Gaertn. 70
4.2. Количественное определение суммы флавоноидов в листьях и флаволигнанов в плодах Silybum marianum (L.) Gaertn 76
4.3. Сезонное развитие Silybum marianum (L.) Gaertn 79
4.4. Связь внутривидовой изменчивости по морфологическим признакам с биохимическими параметрами 83
Глава 5. Алгоритм базы данных по внутривидовой изменчивости Silybum marianum (L.) Gaertn 86
5.1. Схема базы данных по внутривидовой изменчивости признаков Silybum marianum (L.) Gaertn 88
5.2. Общая характеристика морфогенетических групп вида Silybum marianum (L.) Gaertn 91
Выводы 94
Список используемой литературы
- Основные тенденции развития структурно-функциональных классификаций растений
- Полевые исследования и камеральная обработка материала
- Исследование комплекса морфологических признаков соцветий Silybum marianum (L.) Gaertn
- Количественное определение суммы флавоноидов в листьях и флаволигнанов в плодах Silybum marianum (L.) Gaertn
Введение к работе
Актуальность исследования. Расторопша пятнистая (Silybum marianum (L.) Gaertn.) – это полиморфный вид семейства Asteraceae, произрастающий на территории влажного климата Средиземноморья. В интродукции с целью получения ценного лекарственного сырья данный вид выращивается и изучается в Украине и Сибири. Особое внимание ученых всех стран уделялось изучению химического состава плодов расторопши – уникального по своим компонентам (Jane M., 2000; Червяковский, 2001; Rudjabian T., 2008; Цаприлова, 2008; Мазуренко, 2009; Hadaruga D.I., 2009; Щекатихина, 2010; Вовк, 2011; Юрьев, 2011 и др.). Однако мало обращалось внимания на изучение морфологической структуры расторопши в целом как растительной системы, так и, в частности, отдельных ее компонентов. Также не было выявлено исследований по вопросу взаимосвязи различного компонентного состава и его соотношения с морфоструктурой растения и причин, объясняющих данное явление. Выявленные проблемные вопросы являются необходимыми для решения фундаментальных и прикладных проблем биологии, фармакогнозии, физиологии и систематики вида. Таким образом, исследуемый вид является достаточно хорошо изученным с точки зрения химического состава и фармакологических свойств, но при этом слабо изучена морфология вида. Поэтому S. marianum представляет собой удобный объект для изучения закономерностей морфоструктуры растительной системы через изменчивость количественных и качественных признаков морфологических компонентов растения с их биохимическим составом.
Цель исследования: анализ изменчивости и выявление закономерностей структурно-функциональной организации S. marianum в условиях Среднего Урала.
Задачи исследования:
-
Выявить основные закономерности формирования морфологической (фенотипической) структуры по комплексу качественных и количественных признаков побега, соцветия, плода, листа на примере четырех модельных групп (МГ) S. marianum;
-
Изучить динамику накопления биологически активных соединений в семенах и листьях S. marianum в зависимости от условий произрастания;
-
Изучить сезонный ритм развития S. marianum в разных условиях произрастания;
4. Создать алгоритм базы данных внутривидовой изменчивости S. marianum по
морфологическим характеристикам в условиях интродукции на Среднем Урале.
Научная новизна. Впервые проведено изучение внутривидовой изменчивости морфологических параметров генеративной и вегетативной сферы S. marianum в интродукционном эксперименте (на примере г. Екатеринбурга и с. Байкалово Свердловской области). Выявлены ключевые признаки плодов, соцветий, листьев для установления принадлежности тех или иных растений S. marianum к определенной морфогенетической группе. Изучено накопление биологически активных соединений флаволигнанов в семенах, флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в листьях разных морфогенетических групп S. marianum. Установлены закономерности накопления флаволигнанов в зависимости от морфометрической структуры генеративной сферы. Создана база данных по изменчивости качественных признаков вегетативной сферы S. marianum.
Практическая ценность работы. Результаты исследования вносят вклад в фундаментальные и прикладные аспекты медико-биологических наук, в частности – в решение проблемы формирования структурно-функциональной организации растительной системы, на примере S. marianum. Полученные данные по морфологической структуре вида позволяют выявлять наиболее перспективные для интродукции генотипы и группы особей для получения лекарственных форм сырья с разным накоплением биологически активных соединений. Показаны преимущества комплексного анализа морфологической и биохимической изменчивости вида S. marianum.
Основное положение, выносимое на защиту:
Ключевые признаки: окраска семенной кожуры, толщина слоев перикарпия, форма листа, опушение листовой пластинки, «колючесть» соцветия, опушение стебля позволяют прогнозировать накопление флавоноидов в листьях и флаволигнанов в плодах S. marianum.
Апробация работы. Результаты исследования были представлены на Всероссийской, с международным участием, конференции молодых ученых, посвященной 90-летию Уральского государственного университета им. А.М. Горького «Биология будущего: традиции и инновации» (Екатеринбург, 2010), XVI Всероссийском Конгрессе «Экология и здоровье человека» (Самара, 2011), XXIV Зимней молодежной научной школы «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 2012).
Личный вклад автора. Автором выполнена работа по закладке эксперимента на двух участках (г. Екатеринбург и с. Байкалово) и сбору материала для морфологического и биохимического анализа. Проведены лабораторные исследования (морфометрические измерения растений, органов и тканей, количественное определение флавоноидов в листьях и флаволигнанов в плодах расторопши пятнистой), а также статистический анализ данных, интерпретация и обобщение полученных результатов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Рукопись состоит из введения, 5 глав, выводов, списка цитированной литературы и приложения. Диссертация изложена на 132 стр. машинописного текста, содержит 11 табл., 19 рисунков. Список литературы включает 176 работ, в том числе 21 на иностранных языках.
Основные тенденции развития структурно-функциональных классификаций растений
Особое внимание изучению изменчивости растений внутри вида уделяла Е.Н. Синская (1963, 2002). Она указывает на наличие следующих категорий изменчивости: флюктуации, обратимые колебания приспособительного характера, клональная изменчивость, возрастная изменчивость, изменчивость вследствие нарушения гомеостазиса растительного организма, групповая изменчивость, гибридизационная и интрогрессивная изменчивость, рядовая, скрытая и явная изменчивость, географическая и экологическая изменчивость (Синская, 1938, 1948, 1963, 2002).
По мнению С.А. Мамаева (1972), основная цель в классификации феномена изменчивости заключается в выявлении закономерности структурообразовательных процессов. Им были выделены следующие формы изменчивости: индивидуальная, половая, хронографическая, экологическая, географическая, гибридогенная; и следующие три основных критерия изменчивости: изменчивость структурных признаков, изменчивость функциональных признаков и изменчивость качественных (химических) признаков (Мамаев, 1972).
Наиболее значимыми являются изучение индивидуальной и групповой изменчивости в пределах вида. Одним из ведущих исследователей внутривидовой изменчивости является Н.И. Вавилов, который на основе фактического материала по параллельной изменчивости морфологических и физиологических признаков дикорастущих и культурных растений поставил задачу систематизации явлений внутривидовой изменчивости и сформулировал выявленные закономерности в «Закон гомологичных рядов в наследственной изменчивости» (Вавилов, 1920). По его мнению, при сравнении генетически близких видов и родов каждый из них может быть охарактеризован комплексом неварьирующих признаков, присущих всем формам и особям, входящим в состав данного вида. Для условного описания этого комплекса признаков, постоянных в пределах вида или рода и отражающих его морфологическую, физиологическую и генетическую специфику, но отличающих его от других видов и родов, Н.И. Вавилов (1920) предложил назвать «радикал». Таким образом, радикал – это постоянные признаки вида, по которым легче всего распознать принадлежность растения к тому или иному виду (Синская, 2002).
К закону Вавилова постоянно возвращаются современники, которые пытаются модернизировать его или сформулировать свой закон для объяснения полученных закономерностей в своих исследованиях (Филипченко, 1925; Кренке, 1933-1935; Синская, 2002; Неуймин, 2011). Особенно часто можно встретить указания на его прогностическую ценность (Васильев и др., 2009). Так, Н.И. Вавиловым (1920) было отмечено, что «по мере углубления исследования биолог перейдет от морфологических признаков к физиологическим и биохимическим свойствам. Будущее принадлежит дифференциальной систематике на основе биохимических и физиологических отличий в пределах вида» (Вавилов, 1920).
Изучая изменчивость признаков, Н.П. Кренке (1933-1935) ввел понятие «феногенетической изменчивости». В основе его исследований являлось выявление закономерностей изменчивости признаков расчлененности листовой пластинки. Н.П. Кренке были построены «феногенетические ряды», отражающие последовательность появления листьев определенной формы и расчлененности в процессе онтогенеза побега. В пределах отдельного побега расчлененность листьев возрастает от основания к середине, а затем снова уменьшается к верхушке (Кренке, 1940). В результате его данные были обобщены в «теории циклического старения и омоложения растений», а затем в «закон родственных отклонений» (Корона, 1987; Корона, Васильев, 2007). Сопоставляя свой закон родственной изменчивости с законом гомологичных рядов Н.И. Вавилова, Н.П. Кренке пишет, что его обобщение относится к изменчивости индивидуума, а Н.И. Вавилов анализировал групповую изменчивость видов и родов. По мнению Кренке, групповая изменчивость первично происходит от соответствующего изменения одного или нескольких индивидуумов. На этом основании он считает, что в основе законов аналогичной изменчивости по Дарвину и гомологичной групповой изменчивости Вавилова лежит закон «родственной индивидуальной изменчивости», так как характер проявления изменчивости в обоих случаях одинаков (Васильев и др., 2009).
Закон Н.П. Кренке не остался незамеченным. Так, С.В. Мейен (1978), развивая идеи Н.И. Вавилова и Н.П. Кренке, предложил понятия «мерон» и «рефрен» (Мейен, 1978). Под «мероном» понимается упорядоченное полиморфическое множество, а под «рефреном» повторение набора состояний конкретных признаков в гомологичных рядах Вавилова, а их упорядоченность в соответствии с «некоторыми правилами преобразования», что явно просматривается в «трансформационных» феногенетических рядах Кренке. Идея «феногенетической изменчивости» листьев растений получила свое развитие в работах В.В. Короны (2007). Автором построена модель клеточного автомата, позволяющая имитировать на модульном уровне организации развитие системы жилкования у листьев различных систематических групп растений. Анализ условий и особенностей реализации модели позволил выделить ведущие морфогенетические механизмы, определяющие конкретный облик листовых пластинок, и прогнозирования наиболее вероятных направлений морфологической изменчивости (Корона, 2007).
Полевые исследования и камеральная обработка материала
В каждой точке сбора проводили отбор типичных особей S. marianum в фенофазе созревания плодов. Фиксировали диаметр базальной части побега, высоту растения и число боковых побегов. Затем с каждого растения срезали по 4-6 соцветий первого и второго порядка ветвления. Соцветия маркировали и оставляли на досушивание. Полученный материал сканировали, после чего изображения обрабатывались в программе Corel DrawX3, где измерялись следующие параметры: диаметр соцветия, длина колючек, длина и ширина листочков черепитчатой обертки первого и второго порядков, остистость и др. (рис. 2). Анализ проводили по 15 признакам и 5 последовательностям элементов признака генеративной сферы.
Каждое соцветие обмолачивалось, и полученные семена подвергались дальнейшей анатомо-морфологической обработке. Морфологический анализ семян проводили с использованием программного обеспечения ПО SIAMS MesoPlant (Петров и др., 2005). В качестве анализируемых количественных признаков были выбраны: длина, ширина, периметр, площадь семени и средняя его проекция. Описание формы семян S. marianum проводили с помощью параметров: фактор формы, фактор компактности, фактор изрезанности и фактор удлинения. Для анатомического анализа были зафиксированы семена всех групп расторопши пятнистой в растворе глицерин – спирт – вода в соотношении 1:1:1. Срезы готовили вручную в четырех повторностях. Изучение объектов проводили с помощью микроскопа Leica DM 1000 при увеличении на 10, 20, 40. Измерение тканей выполняли с использованием программного пакета AxioVision Rel.4.8.
Для формального выражения внутривидовой дифференциации S. marianum по вегетативной сфере оценивались следующие качественные и количественные признаки листьев: опушение листа, остистость, длина листа, ширина листа, угол наклона между основными жилками и др. (рис. 3). При этом «опушение» – это качественный признак, который измерялся в баллах. Для оценки количественных признаков листья растений были сфотографированы, после чего изображения импортировались в программу CorelDraw v11.0, где и проводились измерения. Анализ проведен по 8 признакам и 8 последовательностям элементов признака вегетативной сферы. Общее количество измерений 10 000 параметров у листьев S. marianum. Рис. 3. Количественные признаки, используемые для внутривидовой дифференциации Silybum marianum (L.) Gaertn.: a – ширина главной жилки, b – длина главной жилки, c – длина шипа, d – общая длина жилки II порядка, e, k – длина жилки III порядка, f – длина жилки II порядка, m -ширина жилки II порядка.
В дальнейшем полученные признаки по семенам, соцветиям и листьям были формализованы с помощью математического алгоритма «Радикальный (интегральный) показатель системы сжатых отображений» (Рп ССО) (Неуймин и др., 2007, 2009).
Определение состава вторичных метаболитов Определение качественного состава фенольных соединений.
Качественное определение состава флавоноидов осуществляли с помощью метода Высоко-эффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на оборудовании «Knauer» с использованием колонки MicrosorbTM -100 A С18, элюента вода – ацетонитрил-тетрагидрофуран (80:20:6) при скорости элюирования 0.7 мл/мин, детектирование проводили при =336 нм. УФ-спектры флавоноидов снимали во время ВЭЖХ на оборудовании «Knauer». Количество рассчитывали методом абсолютной градуировки по лютеолину. ВЭЖХ фенолкарбоновых кислот осуществляли на оборудовании «Knauer»: насос Smartline 1000, детектор UV-VIS Smartline 2500, =250 нм с использованием колонки MicrosorbTM -100 A С18, элюента вода– ацетонитрил-фосфорная кислота (85:15:0.05, по объему) при скорости элюирования 0.7 мл/мин. Количество фенолкарбоновых кислот рассчитывали методом абсолютной градуировки по галловой кислоте. Методика количественного определения суммы флавоноидов в листьях Silybum marianum (L.) Gaertn. Для биохимического анализа листья расторопши пятнистой были собраны в фазу массового цветения со среднего яруса растений.
Количественное определение суммы флавоноидов в листьях S. marianum осуществляли с помощью метода спектрофотометрии по методике Б.В. Рогожина (2006) с использованием лимонно-борного реактива.
Аналитическую пробу сырья (точная навеска составляла 0,2 г) измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм. Проанализировано 46 аналитических проб в трех биологических повторностях. Каждую пробу помещали в пробирки и заливали по 5 мл раствора 95 % спирта с 1 % тритоном Х-100. Экстракцию проводили в течение 24 часов. Непосредственно в день определения готовили лимонно-борный реактив. Далее к 0,2 мл супернатанта добавляли лимонно-борный реактив до объема 3 мл. Через 15 мин определяли оптическую плотность при длине волны, равной 420 нм.
В качестве раствора сравнения использовали раствор, состоящий из 0,2 мл супернатанта и доведенный до 3 мл 20 % лимонной кислотой.
Концентрацию флавоноидов определяли по калибровочному графику, построенному по ГСО рутину. Методика количественного определения флаволигнанов в плодах Silybum marianum (L.) Gaertn.
Количественное определение суммы флаволигнанов в плодах расторопши определяли с использованием методики Государственной фармакопеи (ВФС № 42-3380-99 «Плоды расторопши пятнистой»).
Аналитическую пробу сырья расторопши пятнистой измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметров 1 мм. Около 1 г (точная навеска) измельченных семян помещали в колбу вместимостью 150 мл, прибавляли 50 мл 95%-го спирта, к колбе присоединяли обратный холодильник и нагревали на кипящей водяной бане в течение 30 минут. Затем отстаивали 5-10 минут и фильтровали через вату в мерные колбы вместимостью 200 мл. Извлечение повторяли ещё 2 раза указанным выше способом и после охлаждения доводили объём раствора 95% -ым спиртом до метки (раствор А). Из каждой мерной колбы с раствором А отбирали по 10 мл извлечения, помещали в мерную колбу вместимостью 25 мл, прибавляли 3 мл 2 % раствора алюминия хлорида в 95 %-ном спирте и доводили объём раствора 95 %-ным спиртом до метки (раствор Б). Оптическую плотность раствора Б измеряли через 30 минут на спектрофотометре при длине волны 380 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм.
Исследование комплекса морфологических признаков соцветий Silybum marianum (L.) Gaertn
Выявлено, что максимальное накопление исследуемых биологически активных веществ в листьях растений МГ 4 (=0,17840 г/100г), минимальное накопление в растениях МГ 3 (=0,0903 г/100г), а МГ 2 и МГ 1 занимают промежуточное положение, общая сумма всех компонентов фенолкарбоновых кислот в этих группах составляет =0,1031 г/100г и =0,1169 г/100г соответственно (табл. 8).
Соотношение компонентного состава фенолкарбоновых кислот для четырех модельных групп Silybum marianum (L.) Gaertn.: 6-11 – компоненты группы фенолкарбоновых кислот.
Установлено, что для каждой группы растений характерно различное максимальное накопление компонентов фенолкарбоновых кислот (рис. 15). Так, в листьях растений МГ 1 и МГ 3 накапливается компонент 6 (36,7 % / 27,2 % соответственно), для МГ 2 характерно накопление компонента 10 (31,2 %), МГ 4 накапливает компонент 11 (48,2 %).
На основании данных, полученных в результате обращено-фазовой ВЭЖХ, можно сделать выводы, что качественный и количественный состав флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в проанализированных модельных группах S. marianum различается. Установлено, что экстракты листьев расторопши пятнистой содержат больше флавоноидов (0,16710-0,64180 г/100г), чем фенолкарбоновых кислот (0,0903-0,17840 г/100г).
Таким образом, было подтверждено, что качественный и количественный состав флавоноидов и фенолкарбоновых кислот является информативным внутривидовым признаком для S. marianum.
Количественное определение суммы флавоноидов в листьях и флаволигнанов в семенах Silybum marianum (L.) Gaertn.
Для биохимического анализа по определению суммы флавоноидов были использованы листья расторопши пятнистой четырех модельных групп, собранных из двух географических точек (с. Байкалово, г. Екатеринбург Свердловской области) в фазу цветения. Исследование проводилось в течение двухлетнего периода 2010-2011 гг. По данным Гидромицентра Свердловской области установлено, что в 2010 году было жаркое, засушливое лето, а в 2011 году лето было теплым и дождливым (Приложение 4).
В результате спектрофотометрического анализа установлено, что накопление флавоноидов в листьях расторопши пятнистой 2010 года варьирует в интервале 4,12-13,96 мг/г по участку 2 и 2,39-13,85 мг/г по участку 1. В 2011 г. количество флавоноидов находится в диапазоне 4,42-14,21 мг/г по участку 2 и 3,59-13,05 мг/г по участку 1 (табл. 9).
Следует отметить, что вне зависимости от года и места произрастания максимальное накопление флавоноидов в фазе цветения наблюдалось у растений МГ 3, которое соответствовало 13,05-14,21 мг/г. Минимальное накопление веществ выявлено в растениях МГ 2 и составляет 2,39-4,42 мг/г. Также отмечено, что в с. Байкалово динамика накопления флавоноидов в листьях S. marianum по двум годам для каждой МГ изменяется незначительно, в отличие от полученных результатов по накоплению в г. Екатеринбург.
Средние значения суммы флавоноидов в листьях Silybum marianum (L.) Gaertn. в разных экологических условиях в 2010-2011 годах. Выявлено, что в 2010 году количество флавоноидов в экстрактах листьев расторопши пятнистой по средним значениям выше, чем количество флавоноидов, исследуемых в сырье, полученном в 2011 году, следовательно, погодные условия 2010 года были более благоприятными для накопления флавоноидов, по сравнению с 2011 годом (рис. 16). Как было отмечено, в 2010 году было жаркое и засушливое лето, а в 2011 году – теплое и дождливое (Приложение 4). В целом, количество флавоноидов, полученных из листьев S. marianum, произрастающих на участке 2, больше, чем из листьев, полученных от растений, произрастающих на участке 1.
Для количественного определения флаволигнанов нами было использовано фармакопейное сырье – плоды S. marianum, которые предварительно измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм. Исследование также проводили в течение двухлетнего периода 2009-2010 гг.
При анализе количественного содержания флаволигнанов в плодах S. marianum в 2009 г. были выявлены узкие диапазоны накопления: 3,13-3,96 мг/г в растениях участка 2 и 2,20-2,34 мг/г в растениях участка 1. В 2010 г. отмечено значительное повышение суммы флаволигнанов: 3,97-5,25 мг/г в растениях участка 2 и 3,02-4,68 мг/г в растениях участка 1 (табл. 10).
Выявлено, что в плодах МГ 1 количество флаволигнанов в 2010 году увеличилось в два раза, по сравнению с 2009 годом в обеих точках произрастания. В остальных исследуемых модельных группах S. marianum также наблюдается положительная динамика роста количества флаволигнанов от 2009 г. к 2010 году (рис. 17). Рис. 17. Средние значения суммы флаволигнанов в плодах Silybum marianum (L.) Gaertn. в разных экологических условиях в 2009-2010 годах.
В целом, при сравнении средних значений количества флаволигнанов в плодах S. maruanum наблюдается увеличение веществ в 2010 году и максимальное накопление обнаружено в плодах, полученных от растений, произрастающих в с. Байкалово Свердловской области. Скорее всего, это связано с погодными условиями. Как уже было отмечено, 2010 год характеризуется жарким летом, сумма эффективных температур воздуха за вегетационный период (выше, 5) составила 1655 (с. Байкалово) и 1872 (г. Екатеринбург). В то время как, в 2009 году в июне преобладала теплая погода с незначительными осадками, а июль выдался холодным с проливными дождями (Приложение 4).
Количественное определение суммы флавоноидов в листьях и флаволигнанов в плодах Silybum marianum (L.) Gaertn
Лист перистолопастной, плоский, жесткий, не симметричный, разделение на доли слабое. Верхушка листа небольшая. Соотношение белого к зеленому на поверхности листа – 3 балла. Опушение листа – 5 баллов. У основания листа опушение более интенсивное, а по всей длине расположены редкие волоски. На нижней стороне листа также интенсивное опушение, волоски длинные.
Соцветие небольших размеров. Обертка узко-шаровидная. Листочки черепитчатой обертки I порядка широкие. Основание листочков черепитчатой обертки II порядка удлиненные. Листочки черепитчатой обертки наружного и средних рядов переходят в небольшой листовидный придаток, направленный вверх. Качественный признак «колючесть» - средний (3 балл).
Интродуцированная морфогенетическая группа расторопши пятнистой Ботанического сада УрО РАН. В интродукцию поступила в 2002 г. из Японии.
Морфогенетическая группа 3 – Стебель достигает 2 м в высоту, темно-зеленый с более светлыми полосами. По всему стеблю располагаются белые волокнистые тяжи. В верхней части стебля опушение войлочного типа, белое – 3 балла.
Лист перисторассеченный, не симметричный, одна доля больше другой. Черешок у листа голый, без волосков. Доли листа волнистые. Жилки второго и последующих порядков заканчиваются длинным желтоватым шипом. Жилки II порядка укороченные, а жилки III порядка удлиненные. В основном, верхушка листа (конечная доля) округлой симметричной формы. Опушение листа – 3 балла, представлено длинными единичными волосками на черешке и жилках.
Соцветия крупных размеров. Обертка широко-шаровидной формы. Листочки черепитчатой обертки I порядка (наружные) широкие с небольшим колючезубчатым придатком. Листочки черепитчатой обертки средних рядов располагаются близко друг к другу по всей окружности соцветия. Качественный признак «колючесть» – высокий ( 5 баллов). Данная морфогенетическая группа – сорт «Дебют» является стандартным образцом расторопши пятнистой. В Ботаническом саду вошла в интродукцию с 2008 г.
Морфогенетическая группа 4 – Стебель обычно достигает 2-2,25 м в высоту, широкий в диаметре, ребристый, светло-зеленый с белыми полосками (жилками). На всей поверхности стебля располагается мучнистый налет. В верхней части стебель покрыт полосками из белых волокон – 9 баллов.
Лист крупных размеров, волнистый с симметричными долями. Черешок выражен слабо. Доли листа сильно рассечены. Каждая жилка листа заканчивается удлиненным шипом. Опушение махровое – 9 баллов. На нижней стороне листа длинные волоски, расположенные по главным жилкам листа.
Соцветия крупные, шаровидные, в плоскости образуют круг. Листочки черепитчатой обертки I порядка разных размеров с явно выраженным или небольшим колючезубчатым придатком. Листочки черепитчатой обертки средних рядов с узким колючезубчатым придатком, располагаются равномерно по всей окружности соцветия. Качественный признак «колючесть» - очень высокий (8 баллов).
Дикий тип расторопши пятнистой, произрастающий в Краснодарском крае. В интродукцию Ботанического сада УрО РАН введен с 2010 г.
Таким образом, полученный классификатор в форме базы данных позволяет оценить степень изменчивости вида S. marianum, что способствует сохранению и воспроизводству наиболее ценных морфогенетических групп расторопши, тем самым сохраняя генетические ресурсы вида. А также способствует развитию и усовершенствованию внутривидовой систематики, что является необходимым условием успешного изучения биоразнообразия растений (Князева, 2007). ВЫВОДЫ
1. Каждая выделенная морфогенетическая группа S. marianum обладает отличительными морфолого-биологическими характеристиками генеративной и вегетативной сфер. Так, наиболее значимыми признаками для плода являются слои перикарпия, для соцветия – качественный признак «колючесть» и выделенный нами индекс площадей I и II порядков листочков черепитчатой обертки, для листа – форма листа, характер опушения листа и длина жилок II и III порядков, для побега – опушение стебля и высота растения.
2. Сравнительный анатомо-морфологический анализ плодов S. marianum по совокупности признаков показал, что наиболее стабильным количественным признаком для всех четырех МГГ Silybum marianum,отличающихся по окраске семенной кожуры (МГГ 1 – темные, МГГ 2 – светлые, МГГ 3 – черные, МГГ 4 – пятнистые семена) является длина плода (CV7%), в то время как ширина плода имеет более широкий диапазон изменчивости (CV=2-9%).
3. Установлено, что S. marianum в условиях Среднего Урала проходит весь цикл развития за один сезон, успешно цветет и плодоносит, хотя по литературным данным известно, что расторопша пятнистая – это двулетнее растение.
4. В результате обращено-фазовой ВЭЖХ экстрактов листьев S. marianum было выявлено, что для каждой выделенной морфогенетической группы характерны различные превалирующие компоненты флавоноидов и фенолкарбоновых кислот. Так, по содержанию флавоноидов в листьях МГГ 1 было обнаружено наибольшее содержание компонента 6 (29,4%), МГГ 2 – компоненты 6 (25%) и 5 (24,7%), МГГ 3 и МГГ 4 – компонент 5 (31,2% / 40,2% соответственно). По содержанию фенолкарбоновых кислот в растениях МГГ 1 и МГГ 3 выявлен компонент 6 (36,7% / 27,2% соответственно), МГГ 2 – компонент 10 (31,2%), МГГ 4 – компонент 11 (48,2 %).
