Modern Phytomorphology, Vol. 8, 2015 by Андрій Новіков

MODERN PHYTOMORPHOLOGY ISSN 2226-3063 e-ISSN 2227-9555

Volume 8

2015

сучасна систематика

рослин загальні питання

А. Новіков Б. Барабаш-Красни

Новіков А., Барабаш-Красни Б. Сучасна систематика рослин. Загальні питання Посібник містить відомості із сучасної систематики вищих спорових, голонасінних і покритонасінних рослин. Розглянуто основні класифікаційні системи вищих рослин та окремих їхніх груп, особливості й методи таксономічних досліджень, принципи та засади підготовки наукових публікацій, основи опрацювання гербарних і фіксованих зразків. Значну частину книги присвячено особливостям будови покритонасінних.

Сучасна фiтоморфологiя Державний природознавчий музей НАН України

8 2015

Львівський національний університет імені Івана Франка Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Державний природознавчий музей НАН України

Головний редактор: Заступник редактора: Відповідальний редактор:

Тасєнкевич Л.О. Кондратюк С.Я. Новiков А.В.

Редакційна колегія: Берко Й.М. Буджак В.В. Бухтiярова Л.М. Данилюк К.М. Дероа T. Ебервайн Р. Калiнович Н.О. Климишин О.С. Корженевський В.В. Коженяк Й. Лобачевська О.В. Мамчур З.I. Мiтка Ю. Одінцова А.В. Осташ Б.О. Перуцці Л. Терек О.І. Т’єзі А. Федоренко В.О. Царик Й.В. Чернобай Ю.М. Чорней I.I. Шипунов О.Б. Шевченко С.В. Щепанек К.

Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій ім. С.З. Ґжицького Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича Інститут еволюційної екології НАН України Державний природознавчий музей НАН України Національний природознавий музей, Париж, Франція Ботанічний центр Карінтії, Клягенфурт-на-Вьортер-Зе, Австрія Львівський національний університет імені Івана Франка Державний природознавчий музей НАН України Нікітський ботанічний сад – Національний науковий центр Інститут охорони природи ПАН, Краків, Польща Інститут екології Карпат НАН України Львівський національний університет імені Івана Франка Інститут ботаніки Ягеллонського університету, Краків, Польща Львівський національний університет імені Івана Франка Львівський національний університет імені Івана Франка Університет Пізи, Піза, Італія Львівський національний університет імені Івана Франка Університет Тусції, Вітербо, Італія Львівський національний університет імені Івана Франка Львівський національний університет імені Івана Франка Державний природознавчий музей НАН України Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича Державний університет Майнота, Майнот, США Нікітський ботанічний сад – Національний науковий центр Інститут ботаніки Ягеллонського університету, Краків, Польща

Рекомендовано до друку Вченою радою Державного природознавчого музею НАН України, протокол №6 від 14 липня 2015 р. Сучасна Фітоморфологія. – Львів, 2015. – Т. 8. – 186 с. Індексується в algaeBASE, CABI, CiteFactor, CNKI Scholar, CORE, DOAJ, DRJI, EBSCO, E-journals, EZB, Genamics JournalSeek, Global Impact Factor, Google Scholar, Index Copernicus, IPNI, JIFactor, JournalRate, OAlib, PubAg (Agricola), Vifabio, WorldCat, WorldWideScience. www.phytomorphology.org Технічний редактор Верстка Дизайн Фото обкладинки

Modern phytomorphology

State Natural History Museum NAS Ukraine

8 2015

Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine M.G. Kholodny Institute of Botany NASU, Kyiv, Ukraine State Natural History Museum NASU, Lviv, Ukraine

Editor-in-Chief Editorial Assistant Executive Editor

Tasenkevich L.O. Kondratyuk S.Ya. Novikoff A.V.

Editorial Board Berko Yo.M. Budzhak V.V. Bukhtiyarova L.N. Danyluk K.M. Deroin T. Eberwein R. Kalinovych N.O. Klymyshyn O.S. Korzhenevsky V.V. Korzeniak J. Lobachevska О.V. Mamchur Z.I. Mitka J. Odintsova A.V. Ostash B.O. Peruzzi L. Terek O.I. Tiezzi A. Fedorenko V.O. Tsaryk Yo.V. Chernobay Yu.M. Chornej I.I. Shipunov A. Shevchenko S.V. Szczepanek K.

S.Z. Gzhytskyj Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies, Lviv, Ukraine Yuriy Fedkovich Chernivtsi National University, Chernivtsi, Ukraine Institute for Evolutionary Ecology NASU, Kyiv, Ukraine State Natural History Museum NASU, Lviv, Ukraine National Museum of Natural History, Paris, France Carinthian Botanic Center, Klagenfurt am Woerthersee, Austria Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine State Natural History Museum NASU, Lviv, Ukraine Nikitsky Botanical Gardens – National Scientific Centre,Yalta, Ukraine Institute for Nature Conservation PAS, Cracow, Poland Institute of Ecology of the Carpathians of NAS of Ukraine, Lviv, Ukraine Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine Institute of Botany of Jagiellonian University, Cracow, Poland Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine University of Pisa, Pisa, Italy Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine Tuscia University, Viterbo, Italy Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine State Natural History Museum NASU, Lviv, Ukraine Yuriy Fedkovich Chernivtsi National University, Chernivtsi, Ukraine Minot State University, Minot, USA Nikitsky Botanical Gardens – National Scientific Centre,Yalta, Ukraine Institute of Botany Jagiellonian University, Cracow, Poland

Approved for publication by Scientific Council of the State Natural History Museum NAS Ukraine, protocol Nr. 6 on July 14, 2015 Modern Phytomorphology. – Lviv, 2015. – Vol. 8. – 186 p. Indexed in algaeBASE, CABI, CiteFactor, CNKI Scholar, CORE, DOAJ, DRJI, EBSCO, E-journals, EZB, Genamics JournalSeek, Global Impact Factor, Google Scholar, Index Copernicus, IPNI, JIFactor, JournalRate, OAlib, PubAg (Agricola), Vifabio, WorldCat, WorldWideScience. © Modern Phytomorphology © State Natural History Museum NAS Ukraine

www.phytomorphology.org Technical Editor Layout Design Cover photo

Novikoff A.V. Novikoff A.V. Novikoff-Supp M.R., Novikoff A.V. © Novikoff-Supp M.R.

Contents Зміст

Kosina R. Grass inflorescence mutations and their role in speciation................................................. 7 Kosina R. Variation of reproduction in some species of the tribe Aveneae (Poaceae)................... 11 Kosina R. Variability of barley aleurone layer induced by X-rays........................................................ 15 Kosina R., Skowrońska J. Microstructural variability of the lemma abaxial epidermis in the group Bromus secalinus, B. commutatus and B. racemosus...................................................... 19 Kosina R., Warzych A. Regressional patterns of short cells development in the glumellae abaxial epidermis in Avena fatua L................................................................................................... 23 Kosina R., Szkudlarek M. Floral variability in selected species of the genus Coelogyne Lindl., Orchidaceae............................................................................................................................. 27 Mosaferi S., Sheidai M., Keshavarzi M., Noormohammadi Z. Polygonum aviculare (Polygonaceae) subspecies, new records for the Flora of Iran................................................... 31 Kaya B., Dinç M., Doğu S. Anatomical characteristics of Turkish endemic Stachys rupestrıs Montbret et Aucher ex Bentham (Lamiaceae).............................................................................. 37 Singh A.K. Morphological expressions in seedlings of Oroxylum indicum (L.) Vent. – a well known medicinal tree of tropics and subtropics........................................................................... 41 Brzezicka E., Karwowska K., Kozieradzka-Kiszkurno M., Chernetskyy M. Leaf micromorphology of Kalanchoë laciniata (Crassulaceae).................................................. 49 Karwowska K., Brzezicka E., Kozieradzka-Kiszkurno M., Chernetskyy M. Anatomical structure of the leaves of Crassula cordata (Crassulaceae).................................... 53 Bosabalidis A.M. The annual biological cycles of Teucrium polium L. and Thymus sibthorpii Bentham (Lamiaceae)........................................................................................................................ 55 Cojocaru-Toma M.A. Identification and assay of the flavonoids in medicinal plants with hepatoprotective action...................................................................................................................... 61 Kotuła L., Petniak A., Kołodziej E., Amarowicz M., Urbańczuk M., Schab K., Gil-Kulik P., Karwat K., Kotuła J., Mulawka P., Mulawka D., Kocki J. Application of medical cannabis in patients with central nerve system disorders................. 65 Amarowicz M., Urbańczuk M., Schab K., Kołodziej E., Petniak A., Kotuła L., Karwat J., Gil-Kulik P., Mulawka D., Mulawka P., Bąk K., Kocki J. The assessment of the level of knowledge and the use of plant-derived preparations among people reporting to the Rehabilitation Department in Lublin.................................................. 71 Schab K., Mulawka P., Mulawka D., Amarowicz M., Urbańczuk M., Bąk K., Markowicz J., Kotuła L., Kocki J. Anti-neoplastic properties of plants – can nature help to cure cancer?......................................................................................................... 77 Gabaidze M., Memarne G., Beradze L. Citrus phytophtorose in humid subtropical zone of West Georgia.......................................................................................................................... 79

Абидкулова К., Мухитдинов Н., Аметов А., Ыдырыс А. Морфометрические параметры особей некоторых возрастных состояний редкого и эндемичного вида Taraxacum kok-saghyz Rodin. из Казахстана...................................................................... 81 Abidkulova K., Mukhitdinov N., Ametov A., Ydyrys A. Morphometric parameters of individuals of some age states of rare and endemic species Taraxacum kok-saghyz Rodin. from Kazakhstan.................................................................................................................... 81 Ахметова А.Б., Мухитдинов Н.М., Ыдырыс А. Анатомическая структура вегетативных органов редкого вида растения Taraxacum kok-saghyz L.E. Rodin в имматурном онтогенетическом состоянии............................................................................... 87 Аkhmetova A., Mukhitdinov N., Ydyrys A. Anatomical structure of vegetative organs of the rare species Taraxacum kok‑saghyz L.E. Rodin in immature ontogenetic state........... 87 Шкуратова Н.В. Анатомическая структура стеблей некоторых видов Trifolium L. в связи с систематикой и экологией................................................................................................ 91 Shkuratova N.V. Anatomical structure of stems of some species of Trifolium L. in correspondence with the systematics and ecology....................................................................... 91 Иващенко А.А. Особенности онтогенеза западно-тяньшанско-алайского эндемика Rhinopetalum stenantherum Regel.................................................................................................... 95 Ivaschenko A.A. Ontogenetic features of West Tien-Shan-Alai endemic Rhinopetalum stenantherum Regel.................................................................................................... 95 Авєкін Я.В., Гайдаржи М.М. Життєздатність насіння двох представників родини Apocynaceae......................................................................................................................................101 Aviekin Y.A., Gaidarzhy M.M. Viability of seeds of two representatives from Apocynaceae family..........................................................................................................................101 Гайдаржи О.В., Іванніков Р.В. Ритми сезонного розвитку представників Cycadopsida в умовах оранжереї НБС ім. М.М. Гришка НАНУ.......................................107 Gaidarzhy O.V., Ivannikov R.V. The rhythms of seasonal development of representatives of Cycadopsida in conditions of NBS NASU greenhouse........................................................107 Калашник Г.В., Калашник С.О., Гайдаржи М.М. Характеристика епідерми деяких представників підродини Cactoideae (Cactaceae)....................................................113 Kalashnyk G.V., Kalashnyk S.O., Gajdarzhy M.M. Epidermal characteristics in some representatives of Cactoideae (Cactaceae).......................................................................113 Баглай К. Репродуктивна здатність і можливості відновлення видів роду Parodia Speg. (Cactaceae Juss.) в умовах захищеного ґрунту........................................................................119 Baglay K. Reproductive ability and possibilities of restoration of the genus Parodia Speg. (Cactaceae Juss.) in greenhouses conditions...............................................................................119 Іващенко І.В., Рахметов Дж.Б., Іваненко Г.Ф. Анатомічні особливості листка Artemisia dracunculus L. (Asteraceae) за умов інтродукції в Житомирському Поліссі......123 Ivashchenko I.V., Rakhmetov D.B., Ivanenko G.F. Anatomical features of leaf blade of Artemisia dracunculus L. (Asteraceae) during introduction in Zhytomyr Polissya.........123 Березкіна В. Особливості анатомо-морфологічної будови вегетативних органів Sedum antiquum Omelcz. et Zaverucha (Crassulaceae DC.)...................................................131 Berezkina V. Features of morpho-anatomic structure of vegetative organs of Sedum antiquum Omelcz et Zaverucha (Crassulaceae DC.)....................................................131

Нужина Н.В., Коломієць Т.В. Відмінності анатомо-морфологічної будови рослин роду Neoregelia L.B. Sm. (Bromeliaceae) як наслідок адаптації до посушливих умов....137 Nuzhyna N.V., Kolomiyets T.V. Differences in anatomical and morphological structure of plants from the genus Neoregelia L.B. Sm. (Bromeliaceae) as a result of adaptation to arid environmental conditions...................................................................................................137 Меньшова В.О., Натуркач Ю.Я. Морфологічні особливості листків представників роду Echinacea Moench при інтродукції.....................................................................................145 Menshova V.O., Naturkach Yu.Ya. Morphological features of leaves in the genus Echinacea Moench under introduction.........................................................................................145 Дремлюга Н.Г. Морфологія листків представників підсекції Involucratae (Fom.) Fed. роду Campanula L. флори України...............................................................................................149 Dremliuga N.G. Leaf morphology of species from Campanula L. subsection Involucratae (Fom.) Fed. in flora of Ukraine......................................................................................................149 Недуха О.М. Aнатомічна структура підводних органів Trapa natans L. у зв’язку з екологією виду..................................................................................................................................153 Nedukha O.M. Anatomical structure of Trapa natans L. submerged organs in context of the species ecology............................................................................................................................153 Недуха О.М. Aнатомічна будова та особливості ультраструктури хлоропластів листків деяких гідрофітів..............................................................................................................................161 Nedukha O.M. Anatomical structure and chloroplasts ultrastructural peculiarity of some hydrophytes leaves............................................................................................................................161 Новіков А.В. Ranunculaceae Західної України. ІІ. Ключ і характеристика родів...................169 Novikoff A.V. Ranunculaceae of Western Ukraine. ІI. Generic identification key and characteristics.....................................................................................................................................169

Modern Phytomorphology 8: 7–9, 2015

Grass inflorescence mutations and their role in speciation Romuald Kosina Abstract. Several examples of natural mutants in the grass family were presented. All appeared as changes in inflorescence structure. In mutated plants chasmogamy was restricted due to anomalous lodicules or compactness of ears. A rare glumeless mutation in Agropyron pectiniforme reduced the level of assimilation in the ear. All mutations appear as unfavorable in natural populations. Key words: grasses, inflorescence, mutation, populational competitiveness Plant Speciation Group, Institute of Environmental Biology, University of Wroclaw, Przybyszewskiego 63-77, 51-148 Wroclaw, Poland; kosina@biol.uni.wroc.pl

Introduction

Material and methods

Somatic and generative mutations as well as teratologies induced environmentally are sometimes noted in gross morphology of grasses. Such instabilities were observed in cytogenetic status of the grass plant (Nielsen & Nath 1961) or in metamers in a spike (Kosina 2007). Their importance for developmental studies in plants is beyond any dispute. An excessive growth of a spikelet rachilla noted in Dactylis glomerata L., Phleum boehmeri Wibel, Lolium perenne L. and Cynosurus cristatus L. is recognized as a photoperiod reaction (Kosina 1998). The same reaction was also observed more recently by the author in Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv. Ceynowa-Giełdon (1997) discovered an anomaly of a spikelet in Festuca polesica Zapał. This morphotype analysed in details by Kosina (1998) was interpreted as a transformation of a single flower into a spikelet. Additional glumes were developed at the base of each flower. Such somatic mutation can be fixed in populations by apomixis. A mutation multiplying the number of spikelets in the ear in Brachypodium distachyon was generated by fast neutrons (Derbyshire & Byrne 2013). A fascinating spectrum of leaf mutants in Pisum sativum L. has been presented by Gottschalk (1979). These mutants were caused by various irradiation and chemicals.

Grass mutants were collected during my field study of plant vegetation in various localities in Poland. Some specimens were obtained from other botanists. Other natural mutants were also gained from my grass collection in which many species from the tribes Triticeae Dumort., Aveneae Dumort., Bromeae Dumort. and Brachypodieae (Hack.) Hayek were maintained. When it was possible, mutants were reproduced in the collection. Interpretation of structures was made with the use of a polarising Amplival and Olympus BX60 epifluorescence microscopes.

Results and discussion Four examples of grass mutants are presented in Fig. 1. Hooded barley is a well‑known mutation (Fig. 1 A). Stebbins & Yagil (1966) presented a thorough research on its morphogenesis. The hooded tip of lemma is a very complex structure. Its development differs from a normal type of barley by decreased cell elongation and an increased number of cytokineses. This developmental imbalance forms a strange lemma hood. However, such a structure strongly influences flowering behaviour. Flowers in each spikelet cannot be open and the flowers are obligatory cleistogamic. Many species of Hordeum L.,

8 wild and cultivated, are autogamous. However, some level of outcrossing is also documented, in Hordeum jubatum L. – 1%, in H. vulgare L. – up to 4% (Grant 1981). The hooded structure isolates the gene pool of this barley. Another type of “cleistogamic” mutation was discovered in Triticum compactum Host. Its lodiculae are cushionless and also cannot open flowers of this wheat (Kosina & Tomaszewska 2012). The hood and lodiculae determine the specific status of both cereals. Such plants can be active only in a narrow ecological niche, e.g. in cultivated fields. Fig. 1 B presents the upper part of the spirodistichous spike of Lophopyrum elongatum (Host) Á. Löve. This species is highly allogamic, anthers are exerted and produce many pollen grains. In the lower part of the spike two spikelets instead of one are developed in each segment of the rachis. In the upper part, the spike is very spiral and glumes, glumellae and lodicules are often fused. Morphology of lodicules is very disturbed and highly variable (Kosina et al. 2012). The upper part of the spike does not produce any seeds. A progeny of such a plant, because of its low frequency, will be weaker in the populational competition. A form of Lolium perenne with compact ears is presented in Fig. 1 C. L. perenne is also an allogamic species having very active lodicules and distinctly exerted anthers. Its ears are loose and flowers are chasmogamic without any restrictions. A similar mutation is known in wheat. In Triticum compactum, chasmogamy is limited by a compact arrangement of flowers in a spikelet and spikelets in a spike. In the population such a plant will be subjected to a selection similar to that of hooded barley and spiro-distichous Lophopyrum Á. Löve. The last example presents an extremely rare mutation. The plant recognised as Agropyron pectiniforme Roem. et Schult. has a more compact ear than in regular specimens of the species. Mutation is manifested in the form of lack of glumes. All organs of the ear, rachis, glumes

Modern Phytomorphology 8 (2015) and glumellae, are important as assimilation structures. Their activity in a green state supports the developing caryopses in starch and proteins. Such a reduced assimilatory potential of the ear diminishes the competitive ability of progeny of the plant in natural populations. Such a mutation is reverse to that found in Festuca polesica (Ceynowa-Giełdon 1997). All the presented mutations would be rather deleterious in natural populations. Such plants, such as hooded barley, can be maintained only in cultivated populations, or can occupy narrow niches in nature. References Ceynowa-Giełdon M. 1997. Interesting lemmas in Festuca polesica fo. anomala (Poaceae). Fragm. Flor. Geobot. 42: 233–237. Derbyshire P., Byrne M.E. 2013. MORE SPIKELETS1 is required for spikelet fate in the inflorescence of Brachypodium. Plant Physiol. 161: 1291–1302. Gottschalk W. 1979. Aspects of mutation genetics. Egypt. J. Genet. Cytol. Suppl. 8: 1–87. Grant V. 1981. Plant speciation. Columbia University Press, New York. Kosina R. 1998. O zmienności anomalnej traw. III Ogólnopolskie Spotkanie „Taksonomia, kariologia i rozmieszczenie traw w Polsce”, Kraków: 8. Kosina R. 2007. Some topics on the grass mosaics. In: Frey L. (ed.), Biological issues in grasses: 159–167. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków. Kosina R., M. Florek M., Tomaszewska P. 2012. Lodicule variability in a spiro-distichous spike of Lophopyrum elongatum. Ann. Wheat Newslet. 58: 201. Kosina R., Tomaszewska P. 2012. On breeding system in wheat and Brachypodium distachyon. Ann. Wheat Newslet. 58: 194–195. Nielsen E.L., Nath J. 1961. Somatic instability in derivatives from Agroelymus turneri resembling Agropyron repens. Am. J. Bot. 48: 345–349. Stebbins G.L., Yagil E. 1966. The morphogenetic effects of the hooded gene in barley. I. The course of development in hooded and awned genotypes. Genetics 54: 727–741.

Fig. 1. Examples of grass mutants: A – a hooded barley; B – a spiro-distichous form of Lophopyrum elongatum; ▶ C – Lolium perenne with compact ears; D – a glumeless and compact form of Agropyron pectiniforme.

Kosina R. Grass inflorescence mutations and their role in speciation

Modern Phytomorphology 8: 11–14, 2015

Variation of reproduction in some species of the tribe Aveneae (Poaceae) Romuald Kosina Abstract. Patterns of reproduction were studied in a series of inter- and intraspecific units in the genus Avena. The range of variation of the mating system is from autogamy to allogamy. The first system is expressed in cultivated types, while the second is observed in wild and weedy ones. In a wild oat of putative hybrid origin or being a mutation, the development of pollen grains deviates from that noted in grasses as normal. Key words: Aveneae, anther morphometry, autogamy, allogamy Plant Speciation Group, Institute of Environmental Biology, University of Wroclaw, Przybyszewskiego 63-77, 51-148 Wroclaw, Poland; kosina@biol.uni.wroc.pl

Introduction Considerations on breeding or mating systems are of fundamental importance for the study of variability of plants. Not only the patterns of trait genetic variation but also the range of phenotypic plasticity depends on the level of allo- or autogamy. Recognition of the mating system is difficult, because the structure of the flower, e.g., the relationships between the female and male organs, change distinctly under the influence of various environmental factors. In the tribe Aveneae Dumort., polymorphism of flowers within one spikelet exists, presenting various sex expression. This additionally complicates the analysis. The level of outcrossing in Avena barbata Pott ex Link has been estimated at 2% ( Jain 1975), while in A. fatua L. it varies between 1 and 13% (Grant 1981). One can also expect that in the genus Helictotrichon Besser the outcrossing rate will be variable depending on size of the lodicules. For instance, H. leve (Hack.) Potztal has a large lodicule with a thick cushion, while H. albinerve (Boiss.) Henrard has it small with a very slim cushion (Röser 1989). Thus, H. leve has greater potential for outcrossing, because its lodicules can open flowers (chasmogamy). The energetic effort of outcrossing plants is very high. Such plants produce many pollen grains (ca 5859 grains per ovule) while in cleistogamic flowers it © The Author(s), 2015

amounts to only 28 grains (Grant 1981). Since in grasses the anther development is original, so an increase in pollen grains amount appears as an elongation of the anther (Batygina 1987; Niklas 1994; Kosina & Florek 2011). Such developmental interrelationships were documented in the genera Bromus L. and Secale L. (McKone 1989; Hammer 1990). Material and methods Sixteen operational taxonomic units (OTUs) belonging to ten taxa of the tribe Aveneae were described by three characteristics of anther. Intratribal and intraspecific units (species, subspecies, an intermediate form sterilis ludoviciana) and their symbols (in brackets) used in the text and diagram are as follows: Avena longiglumis Durieu (Al), A. strigosa Schreb. (As1, As2), A. barbata Pott ex Link (Ab), A. ×sativa L. (Asa1, Asa2), A. fatua L. (Af), A. sterilis L. ssp. ludoviciana (Durieu) Gillet et Magne (Asl1, Asl2), A. sterilis ssp. sterilis - ssp. ludoviciana (Ass-l), Arrhenatherum elatius (L.) P. Beauv. ex J. Presl et C. Presl. (Ae1, Ae2, Ae3), Avenula planiculmis (Schrad.) W. Sauer et Chmel. (Ap1, Ap2, Ap3). All these accessions were cultivated under equal soil-climatic conditions on small plots in the grass collection of the author. Then, the material of the study was treated as a

Modern Phytomorphology 8 (2015)

design of the completely randomised one-way classification. Three traits were evaluated for each accession: the number of pollen grains per anther, length of anther and diameter of pollen grain. Viability of pollen grains with application of acetocarmine was estimated for all accessions, and additionally for Helictotrichon parlatorei ( J. Woods) Pilg. The OTUs were arranged into an ordination space with application of non-metric multidimensional scaling (Kruskal 1964; Rohlf 1981) and according to Rohlf ’s numerical approach (Rohlf 1994). Results and discussion It was proved that the two methods applied for evaluation of pollen grain viability by acetocarmine and germinability by fluorescein diacetate staining, are highly correlated (Platje 2003). The highest pollen grain viability (100%) was noted in Arrhenatherum elatius, though some of its types expressed 5% of dead grains. The same percentage of dead grains was also observed in Avenula planiculmis. In Helictorichon parlatorei dead grains amounted to 14%. The development of some pollen grains, e.g. in Avena fatua and A. ×sativa, can be stopped in the stage of one nucleus and such pollen do not germinate (Warzych 2001). Such development can be caused by anomalous cytokineses in the monolayered microspore mother cells in the pollen sac (Kosina & Florek 2011). The non‑viable pollen grains were small, without starch grain storage, with one or two nuclei. The length of the anther was highly positively correlated with the number of grains per anther, and both traits were negatively correlated with the diameter of pollen grain. A numerical analysis was made for a set of OTUs, using an average taxonomic distance matrix, which is an initial one in the nonmetric multidimensional scaling method. A very low value (0.003) of a stress 2 coefficient shows a very good fit between the initial matrix and distances between OTUs in a configuration space. Results are presented in Fig. 1. The largest values of ordination axes x and z are noted for a set of three OTUs, Ae2, Ap3 and Ass-l. They have the longest

anthers, the highest number of pollen grains per anther and the smallest diameter of pollen grains. For instance, Ae2 has 5.4 mm long anthers, 9200 pollen grains per anther and only 120 relative units of a grain diameter. In the set of OTUs, some hybrid (?) form of weedy oats, Avena sterilis ssp. sterilis - ssp. ludoviciana creates a cluster together with two wild species, Arrhenetherum elatius and Avenula planiculmis. The longest anthers were expressed in Avenula planiculmis (Ap1), which is in an intermediate cluster together with Ae1. Another intermediate cluster includes wild Aveneae members (Ae3, Ap2) and two diploids of Avena, a wild A. longiglumis (Al) and a weedy-cultivated A. strigosa (As1). On the right side of the diagram, an extreme OTU Asl1 is located. Its characteristics are as follows: anthers 2.5 mm long, 1750 pollen grains per anther, grain diameter 251 relative units. Two poles are distinct in the diagram, for auto- and allogamy. Allogamy is mainly expressed in wild units, Arrhenatherum elatius and Avenula planiculmis, but also in some form of possible hybrid origin, Ass-l. Ass-l has an intermediate gross morphology between two subspecies of Avena sterilis ssp. sterilis and ssp. ludoviciana. This OTU has long anthers (5.5 mm) with many grains in pollen sacs (8120 grains per anther) and these grains are the largest (361 relative units of diameter). The known negative correlation between the number of pollen grains per anther and their diameter is broken here. This oat produces many and very large pollen grains. Its energetic reproduction effort is very high. Such development can be explained in two ways: the plant reached high but optimal level of polyploidy or it is a natural mutation. Of these, the second explanation is more probable. Giant pollen grains having many pores have been discovered in oat amphiploids (Kosina et al. 2014). These anomalous grains have weaker germination when compared to normal pollen grains. A tendency to allogamy was also discovered in oat fatuoids (Warzych 2001). Taxonomic units expressing autogamy belong mainly to cultivated or weedy forms of Avena. Avena

Kosina R. Variation of reproduction in some species of the tribe Aveneae (Poaceae)

Fig. 1. Minimum spanning tree of species and subspecies of the tribe Aveneae in an ordination (configuration) space created by the non-metric multidimensional scaling method, presenting the variation in the breeding system – autogamy versus allogamy.

longiglumis is an intermediate type between both types of reproductive behaviour. Avena fatua, a common weed in cereal cultivation, is among the autogamic units. Some of its forms can even express cleistogamy with pollen grains germinating in anther sacs. This species is also highly polymorphic and this variability is remarkable in its spikelet and flower structure as well as in pollen grains germinability (Warzych 2001). A range of reproductive behaviour between auto- and allogamy was also shown in the genus Brachypodium P. Beauv. with extremes B. distachyon (L.) P. Beauv. versus B. pinnatum (L.) P. Beauv. (Kosina & Kłyk 2011) and in the genus Bromus L. with extremes B. trinii É. Desv. versus B. arvensis L. (Kosina & Szmidzińska 2000). The breeding behaviour

is distinctly influenced by environmental conditions and, for instance, autogamy can be changed into facultative allogamy when flowers are opened under suitable weather, such as it was documented in B. distachyon (Kosina & Tomaszewska 2012). References Batygina T. B. 1987. Chlebnoe zerno. Nauka, Leningrad. Grant V. 1981. Plant speciation. Columbia University Press, New York. Hammer K. 1990. Breeding system and phylogenetic relationships in Secale L. Biol. Zbl. 109: 45–50. Jain S.K. 1975. Population structure and the effects of breeding system. In: Frankel O.H., Hawkes J.G. (eds), Crop genetic resources for today and tomorrow: 15–36. Cambridge University Press, New York.

14 Kosina R., Florek M. 2011. On some characteristics of Avena (Poaceae) pollen grains. In: Frey L. (ed.), Advances in grass biosystematics: 107–117. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków. Kosina R., Florek M., Tomaszewska P. 2014. Pollen grain morphogenesis in Triticeae and Avena amphiploids. Ann. Wheat Newslet. 60: 102–103. Kosina R., Kłyk B. 2011. Reproduction in Brachypodium distachyon and related species. Ann. Wheat Newslet. 57: 251–252. Kosina R., Tomaszewska P. 2012. On breeding system in wheat and Brachypodium distachyon. Ann. Wheat Newslet. 58: 194–195. Kosina R., Szmidzińska M. 2000. Biologia kwitnienia gatunków sekcji Genea i Bromus w rodzaju Bromus. IV Ogólnopolskie Spotkanie Naukowe „Taksonomia, kariologia i rozmieszczenie traw w Polsce”, Kraków: 14. Kruskal J.B. 1964. Multidimensional scaling by optimizing goodness of fit to a nonmetric hypothesis. Psychometrika 29: 1–27. McKone M.J. 1989. Intraspecific variation in pollen yield in bromegrass (Poaceae: Bromus). Am. J. Bot. 76: 231–237.

Modern Phytomorphology 8 (2015) Niklas K.J. 1994. Plant allometry. The scaling of form and process. The University of Chicago Press, Chicago. Platje J. 2003. Charakterystyka cytogenetyczna niektórych taksonów rodzaju Magnolia L. PhD Thesis. University of Wrocław, Wroclaw. Rohlf F.J. 1981. Spatial representation of phylogenetic trees computed from dissimilarity matrices. Int. Symp. on Concept and Method in Paleontology, Barcelona: 303–311. Rohlf F.J. 1994. NTSYS-pc. Numerical taxonomy and multivariate analysis system. Version 1.80. Exeter Software, New York. Röser M. 1989. Karyologische, systematische und chorologische Untersuchungen an der Gattung Helictotrichon Besser ex Schultes & Schultes (Poaceae) im westlichen Mittelmeergebiet. Dissertationes Botanicae 145: 1–250. Warzych A. 2001. Zmienność mikrostrukturalna Avena fatua L. i taksonów pokrewnych. M.Sc. Thesis. University of Wroclaw, Wroclaw.

Modern Phytomorphology 8: 15–17, 2015

Variability of barley aleurone layer induced by X-rays Romuald Kosina Abstract. A series of Hordeum vulgare cultivars was irradiated by X-rays to induce mutations in endosperm. Many structural defects of endosperm were revealed in plants irradiated 8 DAF. Change of a cell cycle was especially frequent and this was visible in the form of clones of small or large cells in the aleurone layer. X-irradiation appeared as a successful tool in the study of development. Key words: Hordeum vulgare cultivars, X-rays, mutations, aleurone layer Plant Speciation Group, Institute of Environmental Biology, University of Wroclaw, Przybyszewskiego 63-77, 51-148 Wroclaw, Poland; kosina@biol.uni.wroc.pl

Introduction Application of X-rays is still used for the quality improvement in cereals (Mlčochová et al. 2004). Achievements of Swedish mutation breeding in barley are commonly known and, between many others, waxy mutants of endosperm were also obtained (Eriksson 1965). In grass embryo, environmental stress can induce a mosaic of the presence versus absence of epiblast and also lead to the development of starchy cells in the aleurone layer instead of the proteinaceous ones. Such events were observed in Triticum timopheevii (Zhuk.) Zhuk. as well as in some amphiploids of Triticeae Dumort. (Kosina 1989a, 1989b). Disorders of the chalazal region of caryopsis change the development of endosperm in barley mutants (Felker et al. 1985) and in wheat tetraploids (Kosina 1988). Development of parts of the body from the cell segments is a characteristic of plants (see development of meristemoids in epidermis or cell complexes in Aristolochia L., Puławska 1982). Somatic mutation of the mother cell of the segment gives the mutated clone of cells, for instance in endosperm of maize (Fedoroff 1988). Earlier studies by Sawicki (1951) revealed large differentiation of the barley aleurone layer structure. The endospermal mosaics were also documented in Triticum/Aegilps amphiploids (Kosina & © The Author(s), 2015

Zając 2010) and in Triticeae amphiploids (Kosina & Tomaszewska 2010). Material and methods The following five old cultivars of Hordeum vulgare L. from the collection of the Plant Breeding and Acclimatization Institute, Radzików, Poland, were used in the study: Laschkego Tybetański, Michalovicky Nahy, Abyssinian, Perbete and Dornburger Heils Franken. Ten plants of each cultivar were cultivated in experimental pots. Plants were irradiated with a dose of 0.03 Gy with the use of an X-rays medical equipment. A series of plants not irradiated served as a control. Irradiation was applied at 8 DAF (days after flowering), at a stage of still existing cell divisions in “endosperm cambium” of main ears. Ripe caryopses were treated by FAA fixative and cross-sections of a central part of caryopsis were stained with bromophenol blue to detect proteins and studied under an Amplival microscope. The aleurone layers were manually isolated and observed as a flat structure under the polarising Amplival microscope. Results and discussion The following morphological changes were observed on cross-sections of caryopsis, on the surface of isolated parts of the aleurone layer and in dissected embryos:

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 1. Developmental mosaics of aleurone layer (surface views) in irradiated caryopses of barley: A – an aleurone layer expressing lighter and darker patches of cells with less or more protein, respectively (stained by bromophenol blue). Two clones of larger cells are marked by arrows; B – three cells (black dots) expressing changed cell cycles – a large cell is developed as omitting at least two cytokineses; two small cells are created after one additional cytokinesis, in excess when compared to normal aleurone cells; C – a mosaic of aleurone layer with two adjacent clones of large and small cells, marked by black lines; D – a large fragment of aleurone layer with increased frequency of mutated cell clones, some are marked by arrows. Pictures B, C and D are taken under a polarising microscope.

1. Appearance of cells within the aleurone layer with a changed rate of protein synthesis (see Fig. 1 A). 2. Development of cells synthesising starch instead of aleurone protein. Phenotypes with starch granules of different diameter, small, medium or large, were observed. 3. Abnormal development of aleurone layer in the form of clones of smaller or larger cells (see Fig. 1 A-D). 4. In the crease region the aleurone cells were often not developed. The distinct mosaic in the aleurone layer was noted in cv. Abyssinian. One day after

irradiation, the anaphase bridges were observed exceptionally in endosperm syncythium stained with acridine orange. It is known that groups of aleurone cells differentiate in separate areas around young starchy endosperm and form some kind of mosaic (O.-A. Olsen, personal communication). A similar mosaic in the aleurone layer development was observed in the F1 generation of Triticum × Elymus hybrids (Ivanovskaya 1983). The development of mosaics was noted in various organs of grasses, in ears, embryos but especially frequently in the endosperm (Kosina 2007). Mosaics are a very natural phenomenon in the endosperm however, the

Kosina R. Variability of barley aleurone layer induced by X-rays frequency of mosaics is distinctly increased in hybrids and mutants. The X-irradiation of plants appeared to be as a successful tool in the research of development of grass endosperm. Such studies interpreted together with data on the development of endosperm in grass hybrids can improve our understanding of this cytogenetically complex tissue. References Eriksson G. 1965. The size of the mutated sector in barley spikes estimated by means of waxy mutants. Hereditas 53: 307–326. Fedoroff N.V. 1988. Mobile genetic elements in maize. In: Malacinski G.M. (ed.), Developmental genetics of higher organisms: 97–126. Macmillan Publishing Company, New York. Felker F.C., Peterson D.M., Nelson O.E. 1985. Anatomy of immature grains of eight maternal effect shrunken endosperm barley mutants. Am. J. Bot. 72: 248–256. Ivanovskaya E.V. 1983. Citoèmbriologičeskoe issledovanie differencirovki kletok rastenij. Izdatel’stvo Moskovskogo Universiteta, Moskva. Kosina R. 1988. Relationship between xylem bundle and subaleurone endosperm layer in wheat tetraploids caryopses. Hodowla Roślin, Aklimatyzacja i Nasiennictwo 32: 235–237.

Kosina R. 1989a. Response of caryopsis structure to stress conditions. Vorträge für Pflanzenzüchtung 15 (23): 1. Kosina R. 1989b. Mozaika morfologiczna pszenicy. Materiały 10 Zjazdu Polskiego Towarzystwa Genetycznego, Wrocław: 189. Kosina R. 2007. Some topics on the grass mosaics. Frey L. (ed.), Biological issues in grasses: 159–167. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków. Kosina R., Tomaszewska P. 2010. Microstructure of endosperm in some intergeneric amphiploids and their parental species of the Triticeae tribe. Ann. Wheat Newslet. 56: 200–201. Kosina R., Zając D. 2010. Instability of some endosperm traits in Trtiticum × Aegilops amphiploids. Ann. Wheat Newslet. 56: 198–199. Mlčochová L., Chloupek O., Uptmoor R., Ordon F., Friedt W. 2004. Molecular analysis of the barley cv. ‘Valticky’ and its X-ray-derived semidwarfmutant ‘Diamant’. Plant Breed. 123: 421–427. Puławska Z. 1982. Tissues development in stems of Aristolochia clematitis L. in the point of view of multicellular complexes formation. Acta Soc. Bot. Polon. 51: 107–125. Sawicki J. 1951. Studies on the structure of the aleurone layer in varieties of the cultivated barley Hordeum sativum Jess. Bull. Ac. Pol. Sci. Lett. B1: 101–148.

Modern Phytomorphology 8: 19–21, 2015

Microstructural variability of the lemma abaxial epidermis in the group Bromus secalinus, B. commutatus and B. racemosus Romuald Kosina * & Justyna Skowrońska Abstract. A group of closely related species from the section Bromus: B. secalinus, B. commutatus and B. racemosus were described by characteristics of the abaxial epidermis of lemma. B. commutatus appeared as the most extreme unit against other types. B. secalinus exhibited an intermediate nature between commutatus and racemosus morphs. Many interspecific forms of putative hybrid origin were also put in an ordination space as intermediates. Key words: Bromus secalinus group, lemma epidermis, variation, taxonomy Plant Speciation Group, Institute of Environmental Biology, University of Wroclaw, Przybyszewskiego 63-77, 51-148 Wroclaw, Poland; * kosina@biol.uni.wroc.pl

Introduction Genesis of the genus Bromus L. has been presented in details by Stebbins (1981). He considered this genus as an intermediate group between the tribes Festuceae Dumort. and Triticeae Dumort. The genus comprises six sections: Neobromus (Shear). Hitchc., Ceratochloa (P. Beauv.) Griseb., Pnigma Dumort., Genea Dumort., Nevskiella (Krecz. et Vved.) Tournay and Bromus. All three species, B. secalinus L., B. commutatus Schrad. and B. racemosus L. are members of the section Bromus Sm. (Cvelev 1976; Smith 1980). At present, B. secalinus is a rare weed in cereal fields. B. commutatus has smaller distribution in Europe than B. secalinus. B. racemosus has a broad geographical distribution in Europe. B. commutatus and B. racemosus are not easily discriminated. Both species were accurately described by Ammann (1981). Many intermediate forms between both species have also been described. Ammann considered both as subspecies in B. racemosus. Plants expressing more cleistogamic behaviour were noted in B. racemosus and recognised as hybrids B. ×litvinovii Roshev. ex Nevski (Cvelev 1976). Such a change of mating system can fix them at a specific rank. Species from the section Bromus express facultative autogamy. For instance, the level of outcrossing in B. mollis L. reaches 4% © The Author(s), 2015

(Grant 1981). A seasonal cleistogamy was also described in B. carinatus Hook. et Arn. (Harlan 1945). Kosina & Szmidzińska (2000) found that B. arvensis L. from the section Bromus is more allogamic than species from the section Genea Dumort., while B. secalinus and B. commutatus are intermediate in mating behaviour. Are these mating differences reflected in plant microstructure? Abaxial epidermis characteristics were successfully applied in taxonomy of many grasses. For instance, lemma quantitative characteristics clustered together B. secalinus and B. racemosus and separated both from B. commutatus (Kosina & Zawerbna 2002). Material and methods The following taxa were cultivated on small plots under equal soil and weather conditions in the grass collection of the first author: 1. Bromus secalinus, twelve accessions marked as Bs1 to Bs11 and Bs; 2. B. racemosus, two accessions Br1, Br2; 3. Intermediate forms B. racemosus B. commutatus, four accessions Brc1,Brc2, Brc3, Brc4; 4. B. commutatus, one accession Bc 5. Intermediate forms B. commutatus - B. racemosus, three accessions Bcr1, Bcr2, Bcr3.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 1. A minimum spanning tree of the group Bromus secalinus, B. commutatus and B. racemosus. OTUs (species) are scattered in a non-metric multidimensional scaling ordination space (x, y and z axes). OTUs were described by micromorphology of the lemma abaxial epidermis.

The random samples of diaspores (n = 30) were treated according to the completely randomised one-way classification. Varnish replicas of the lemma abaxial epidermis were observed under an Amplival microscope. The following types of short cells were counted per a comparable surface of each accession: duplexes (silica and cork cells), papillae, simple short cells and triplexes. Data were elaborated by taxonomic numerical methods including the Kruskal’s non-metric multidimensional scaling according to Rohlf (1994). Results are presented in the form of diagram as the minimum spanning tree. Results and discussion Characters of lemma epidermis are significantly negatively correlated, as follows (Pearson correlation): - duplex versus papilla, r = -0.60*** ; - duplex versus simple short cell, r = -0.46*. This means that papillae and simple short

cells are morphogenetically linked versus duplexes. The one cytokinesis creating single cell is a different morphogenetic event from that giving duplexes (two cytokineses) and both these kinds of meristemoid activity are interchangeable. The papillae are the main morphogenetic event in the lemma. It was proved that epidermal characteristics of lemma or palea independently discriminate species within the genus Bromus (Kosina 1997). Then, the data of lemma can be applied here for a taxonomic purpose. A matrix of average taxonomic distances was used in the UPGMA clustering method. Numerical results show that maximum epidermal meristemoidal events (cytokineses) were detected in B. commutatus, while minimum in the accession Brc4. This picture, maximum versus minimum, is also well presented in Fig. 1, when the nonmetric multidimensional scaling was applied. Many intermediate forms between extreme accessions, including B. secalinus, prove that this group of species is biologically complex.

Kosina R, Skowrońska J. Microstructure of the lemma abaxial epidermis in Bromus A pattern of scattering of OTUs in the ordination space corroborates results obtained earlier for another set of bromegrasses (Kosina & Zawerbna 2002). Autogamy plus facultative allogamy, natural hybridization creating a pool of recombinants, and natural mutations noted in flower organs (Kosina, unpubl.), all these influence the variability of the group. Acedo & Llamas (1997) expressed an opinion that an intensive longitudinal growth of epidermal cells decreases frequency of short cells in Bromus. In the group of B. secalinus, interaccessional differences in frequency of epidermal short cells are of quantitative nature and ranges of variation often overlap (Kochmański 2008). This is also evidenced in gross morphology of spikelet (Ammann 1981). In the group, many cytogenetic defects such as multipolar anaphases, laggards, bridges and elimination of micronuclei were noted (Skowrońska 2005). These cytogenetic events also caused disorders in the development of caryopsis. This proves that many studied types are developmentally unbalanced because of hybrid origin. References Acedo C., Llamas F. 1997. Two new brome-grasses (Bromus, Poaceae) from the Iberian Peninsula. Willdenowia 27: 47–55.

Ammann K. 1981. Bestimmungsschwierigkeiten bei europäischen Bromus-Arten. Bot. Jahrb. Syst. 102: 459–469. Cvelev N.N. 1976. Zlaki SSSR. Nauka, Leningrad. Grant V. 1981. Plant speciation. Columbia University Press, New York. Harlan J.R. 1945. Cleistogamy and chasmogamy in Bromus carinatus Hook. & Arn. Am. J. Bot. 32: 66–72. Kochmański Ł. 2008. Wewnątrzgatunkowa zmienność mikrostrukturalna w grupie Bromus secalinus L. MSc Thesis. University of Wroclaw, Wroclaw. Kosina R. 1997. Zmienność mikrostrukturalna w plemieniu Bromeae. Materiały IV Ogólnopolskiej Konferencji „Genetyka i hodowla traw”, Poznań: 5. Kosina R., Szmidzińska M. 2000. Biologia kwitnienia gatunków sekcji Genea i Bromus w rodzaju Bromus. IV Ogólnopolskie Spotkanie Naukowe „Taksonomia, kariologia i rozmieszczenie traw w Polsce”, Kraków: 14. Kosina R., Zawerbna M. 2002. Dyskryminacja mikromorfologiczna sekcji Genea i Bromus rodzaju Bromus. V Ogólnopolskie spotkanie naukowe „Taksonomia, kariologia i rozmieszczenie traw w Polsce”, Kraków: 52. Rohlf F.J. 1994. NYSYS-pc v. 1.80. Applied Biostatistics Inc., New York. Skowrońska J. 2005. Mikrostrukturalna i cytogenetyczna analiza grupy Bromus secalinus – B. commutatus – B. racemosus. MSc Thesis. University of Wroclaw, Wroclaw. Smith P.M. 1980. Bromus L. In: Flora Europaea. Vol. 5: 182–190. Cambridge University Press, London. Stebbins G.L. 1981. Chromosomes and evolution in the genus Bromus (Gramineae). Bot. Jahrb. Syst. 102: 359–379.

Modern Phytomorphology 8: 23–25, 2015

Regressional patterns of short cells development in the glumellae abaxial epidermis in Avena fatua L. Romuald Kosina * & Anna Warzych Abstract. The different development of short cells in the abaxial epidermis of lemma versus palea was discovered in a wild oat, Avena fatua. A developmental pattern presented in the form of a linear regression shows, that in palea, cytokineses creating papillae and cell duplexes are highly correlated and that such a correlation does not exist in lemma. Key words: Avena fatua, glumellae, abaxial epidermis development, regression Plant Speciation Group, Institute of Environmental Biology, University of Wroclaw, Przybyszewskiego 63-77, 51-148 Wroclaw, Poland; * kosina@biol.uni.wroc.pl

Introduction Cells of various morphology and function are developed in epidermis which covers all plant organs. The most remarkable cells are those creating stomata. In grasses, the abaxial epidermis is highly differentiated on some organs such as glumes and glumellae. Its microstructural characteristics have been used in the variation study of numerous grasses. Many patterns of variation have been discovered, for instance: uniparental dominance in amphiploids of Triticeae Dumort. (Kosina 1996a), interspecific variation in wheat (Kosina 1999a) or intersectional differences in the genus Bromus L. (Kosina 1999b). Correlations of epidermis characters in Bromus and Brachypodium P. Beauv. were similar, but the meristemoidal pattern of this tissue was different (Kosina 1996b, 1997). Frequency of meristemoidal events in both glumellae, lemma and palea, is different and probably depends on vascular bundles, of which there are several in lemma and only two in palea. Parry & Smithson (1966) described many types of silica phytolits in grasses. They are stored in several forms of short epidermal cells, such as silica cells, cork cells, papillae, hooks or short or long hairs. Long epidermal cells with sinusoid anticlinal walls are less differentiated. In grasses, leaf expansion is © The Author(s), 2015

more dynamic at the base of an organ, where more cytokineses occur (Steeves & Sussex 1989). Such development is visible well in glumellae, where more short cells are created at the base. Determination of the cell shape, long versus short, created by an additional anticlinal cytokinesis, probably depends on the underlying tissue. The cytokinesis can occur upon an underlying cell or upon an intercellular space (Lyndon 1990). Material and methods One accession of Avena fatua L. was collected in the cultivated field of A. sativa L. in the vicinity of Wrocław, SW Poland. Seeds were resown in the grass collection maintained by the first author. A large random sample of diaspores (n = 100) was chosen for a study of varnish replicas of the abaxial epidermis from lemma and palea. The replicas were observed under an Amplival microscope and frequency of short cells was noted. Two kinds of dominating short cells, papillae and duplexes composed of silica and cork cell were counted. Regressional interrelations between the development of the papillae and duplexes were shown in the form of regression diagrams. The linear and curvilinear regressions were tested. Statistics were calculated with the use of KWIKSTAT 4 software (Elliott 1994).

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 1. A regressional pattern of abaxial epidermis development in lemma (A) and palea (B) of Avena fatua, illustrated by a frequency of duplexes (x-axis) versus papillae (y-axis).

Results and discussion A short epidermal cell called papilla is formed after one anticlinal cytokinesis occurring at one end of the epidermal long cell with sinusoid anticlinal walls. The papilla has a pyramid shape. The development of a duplex, silica cell + cork cell, needs an additional cytokinesis. More papillae versus duplexes signify a lower meristemoid activity in the epidermis, and vice versa, more duplexes means higher activity of the tissue. A linear regression appeared more suitable for describing these developmental interrelations than a curvilinear one. Fig. 1 shows linear regression diagrams. For lemma regression, the data are as follows: y = 25.54 – 0.10x at R2 = 0.01, the level of significance is p = 0.40 for the regression variation. The Pearson correlation coefficient is insignificant, r = -0.09.

For palea these data are: y = 35.11-0.88x at R2 =0.50 the level of significance is p < 0.001 for the regression variation. The Pearson correlation coefficient is highly significant, r = -0.71. In the lemma, the development of papillae and duplexes are weakly dependent on each other. In palea both events, creation of papillae versus duplexes, replace each other. The cytokineses creating all short epidermal cells were summarized and considered as the sum of meristemoidal events. This sum is highly positively correlated with the number of duplexes in Avena fatua, A. sativa and A. hybrida Peterm., but negatively correlated in A. strigosa (Schreb.) Bonnier et Layens. The correlation between the sum of meristemoidal events and the number of papillae is more variable, especially in different accessions of A. sativa and A. fatua, sometimes it even does not exist (Warzych 2001). The above results proved that developmental patterns of abaxial epidermis in oats vary within one organ (flower) of the plant, between accessions (populations) of the same species and between different species. In the genus Brachypodium, “a meristemoidal pattern” of lemma abaxial epidermis appeared to be a good taxonomic tool for species discrimination (Kosina 1996b). The same pattern varied significantly between both glumellae in the section Ceratochloa (P. Beauv.) Griseb. of the genus Bromus. The meristemoidal activity in palea is very low (Kosina 1997). Within the broad biological species Avena sativa the pattern discriminates intraspecific types well, however, fatuoidal recombinants appeared to be extremes (Kosina & Bielewicz-Rzepka 2002). The same taxonomic approach to the biological species A. strigosa resulted in a compact cluster of A. strigosa s.str. while other oat diploids were outside of the cluster (Kosina & Franas 2002). Interorganal (lemma versus palea) and intra- and interspecific variations of abaxial epidermis meristemoidal activity are useful characteristics in developmental and taxonomic studies of various grasses.

Kosina R., Warzych A. Cells development in the glumellae abaxial epidermis in Avena fatua References Elliot A.C. 1994. KWIKSTAT 4- statistical data analysis program. Texasoft, Cedar Hill. Kosina R. 1996a. Parental dominance in some Triticeae amphiploids. Abstracts of the Vth International Congress of Systematics and Evolutionary Biology, Budapest: 201. Kosina R. 1996b. Zmienność epiderm plewek w rodzaju Brachypodium. II Ogólnopolskie Spotkanie „Taksonomia, kariologia i rozmieszczenie traw w Polsce”, Kraków: 4. Kosina R. 1997. Zmienność mikrostrukturalna w plemieniu Bromeae. Materiały IV Ogólnopolskiej Konferencji „Genetyka i hodowla traw”, Poznań: 5. Kosina R. 1999a. Selected items of wheat variation – from palaeobotany to molecular biology. Acta Soc. Bot. Polon. 68: 129–141. Kosina R. 1999b. Patterns of flower microstuctural variation within the genus Bromus. Acta Soc. Bot. Polon. 68: 221–226.

Kosina R., Bielewicz-Rzepka A. 2002. Zmienność mikrostrukturalna w biologicznym gatunku Avena sativa. V Ogólnopolskie Spotkanie Naukowe „Taksonomia, kariologia i rozmieszczenie traw w Polsce”, Kraków: 48. Kosina R., Franas E. 2002. Zróżnicowanie mikrostrukturalne w biologicznym gatunku Avena strigosa. V Ogólnopolskie Spotkanie Naukowe „Taksonomia, kariologia i rozmieszczenie traw w Polsce”, Kraków: 49. Parry D.W., Smithson F. 1966. Opaline silica in the inflorescences of some British grasses and cereals. Ann. Bot. 30: 525–538. Steeves T.A., Sussex I.M. 1989. Patterns in plant development. Cambridge University Press, Cambridge. Lyndon R.F. 1990. Plant development. The cellular basis. Unwin Hyman, London. Warzych A. 2001. Zmienność mikrostrukturalna Avena fatua L. i taksonów pokrewnych. MSc. Thesis. Institute of Plant Biology, University of Wrocław.

Modern Phytomorphology 8: 27–29, 2015

Floral variability in selected species of the genus Coelogyne Lindl., Orchidaceae Romuald Kosina * & Marta Szkudlarek Abstract. Correlations of the lip characters in the Coelogyne flower proved a synchronised development of this organ. The lip is a very interspecifically variable organ. A numerical taxonomy approach permitted to select in an ordination space some extreme species, based on a description of lip morphology, Coelogyne salmonicolor versus C. fuliginosa and C. quinquelamellata versus C. nitida. A hybrid C. lawrenceana × mooreana appeared to be close to its paternal species. Key words: Coelogyne, lip morphometrics, interspecific variability Plant Speciation Group, Institute of Environmental Biology, University of Wroclaw, Przybyszewskiego 63-77, 51-148 Wroclaw, Poland; * kosina@biol.uni.wroc.pl

Introduction

Material and methods

Orchids of the genus Coelogyne Lindl. are distributed in South East Asia, including East India, and on some Pacific Islands. They occupy epiphytic and rarely rocky ecological niches (Yonzone et al. 2012). Over 200 species are included in the genus. Main centers of the Coelogyne diversity are Borneo, Sumatra and the Himalayas (Gravendeel 2000). Nine sections have been recognized in the genus. Some sectional delimitations are based on morphological data, others on the recently obtained molecular data. The combination of both types of information seems to be the most reasonable in taxonomic and phylogenetic approach. However, shape of the lip base used in the traditional morphological taxonomy is less suitable in a phylogenetic approach (Gravendeel 2000). Shape of the lip is an important factor in pollination biology, therefore it cannot be neglected in the consideration of the speciation process. Endress (1994) recognized orchid flower structures as principal evolutionary factors in the family. This is especially important in the self-incompatible Coelogyne species (Cheng et al. 2009). Therefore, the purpose of the study determines which traits ought to be taken into account.

The morphology of the lip was analysed on herbarium specimens obtained from the private collection of Jerzy Błaszczyk. Analyses were done for the following species (symbols used in the text are in brackets): Coelogyne bilamellata Lindl. (b), C. celebensis J.J. Sm. (ce), C. chloroptera Rchb. f. (ch), C. corymbosa Lindl. (co), C. cristata Lindl. (cr), C. fimbriata Lindl. (fi), C. flaccida Lindl. (fl), C. fuliginosa Lodd. ex Hook. (fg), C. fuscences Lindl. (fus), C. intermedia Hort. (i), C. lawrenceana Rolfe (l), C. lawrenceana Rolfe × mooreana Rolfe (lm), C. marmorata Rchb. f. (m), C. nitida (Wall. ex D. Don) Lindl. (n), C. parishii Hook. f. (p), C. quinquelamellata Ames (q), C. rumphii Lindl. (r), C. salmonicolor Rchb. f. (sa), C. speciosa (Blume) Lindl. (sp), C. tomentosa Lindl. (t), C. usitana Roeth et O. Gruss (u), C. virescens Rolfe (v) and C. xyrekes Ridl. (x). Several specimens from the same species are numbered. Twelve characters of the lip were studied, as follows: length, width, shape (length/width), number of lobes, hairiness, presence of callus, presence of epichil callus, lobe indentation depth, ratio: lip length/lobe indentation, lobe length and ratio: lobe length/ indentation lobe. For the numerical taxonomy of the studied material, the coefficients of Pearson’s correlation were calculated and a matrix of average taxonomic distances was used

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 1. A minimum spanning tree of the genus Coelogyne species. OTUs (species) are scattered in a non-metric multidimensional scaling ordination space. OTUs were described by morphology (traits and some ratios) of the lip.

in the non-metric multidimensional scaling method according to Rohlf (1994), to put OTUs into an ordination space. Results and discussion From the morphogenetic point of view, correlations between ratios (shapes) and their initial characters are most interesting. The shape of lip is determined more by its width variation (r = -0.45**). The correlations of the initial character with two other ratios prove that relationships between longitudinal growth of lip lateral lobes and a central part of lip (r = 0.90***) create the main variation of the organ. The highest coefficients of correlation between dimensions of lip and its lateral lobes prove

that the development of the lip as a whole is synchronised (Szkudlarek 2010). In an ordination space (Fig. 1) the following species are distinguished from the set as extreme OTUs: Coelogyne salmonicolor, section Speciosae Pfitzer et Kraenzlin; C. quinquelamellata, section Longifoliae Pfitzer et Kraenzlin; C. fuliginosa, section Fuliginosae Pfitzer et Kraenzlin; and C. nitida, section Ocellatae Pfitzer et Kraenzlin. An OTU of hybrid origin, C. lawrenceana × mooreana, is located in the centre of the diagram and is close to a paternal species (l). Members of other section are intermediate in relation to extreme OTUs. C. salmonicolor (the highest value of z-axis) versus C. fuliginosa (low value of z-axis) express difference in the development of lateral lobes and this creates a different shape of lips. The species from section Speciosae, located

Kosina R., Szkudlarek M. Floral variability in selected species of the genus Coelogyne in the ordination space at the highest values of z-axis, have a lip with the complex structure. The study of the lip morphology is highly justified, because this organ is very differentiated. Thus, the morphological basis is created for the various Hymenoptera or Diptera pollination behaviour. The lip is also evolutionarily very plastic (Endress 1994). Acknowledgements The authors wish to thank Mr. Jerzy Błaszczyk, who kindly provided the herbarium orchid flowers from his collection. References Cheng J., Shi J., Shangguan F.Z., Dafni A., Deng Z.H., Lou Y.B. 2009. The pollination of a selfincompatible, food-mimic orchid, Coelogyne fimbriata (Orchidaceae), by female Vespula wasps. Ann. Bot. 104: 565–571.

Endress P.K. 1994. Diversity and evolutionary biology of tropical flowers. Cambridge University Press, Cambridge. Gravendeel B. 2000. Reorganising the orchid genus Coelogyne: a phylogenetic classification based on molecules and morphology. PhD Thesis, University of Leiden, Leiden. Rohlf F.J. 1994. NYSYS-pc v. 1.80. Applied Biostatistics Inc., New York. Szkudlarek M. 2010. Mikrostrukturalna analiza taksonomiczna rodzaju Coelogyne Lindl., Orchidaceae. MSc Thesis. University of Wroclaw, Wroclaw. Yonzone R., Lama D., Bhujel R.B., Rai S. 2012. Studies on the genetic diversity, distribution and current status of Coelogyne Lindl.(Orchidaceae) species of Darjeeling hills of West Bengal, India. Int. J. Pharm. Bio. Sci. 3: 506–512.

Modern Phytomorphology 8: 31–36, 2015

Polygonum aviculare (Polygonaceae) subspecies, new records for the Flora of Iran Samaneh Mosaferi 1*, Masoud Sheidai 1, Maryam Keshavarzi 2, Zahra Noormohammadi 3 Abstract. Polygonum aviculare is a widely distributed annual herb. Number of segregates from this highly variable taxon has been described as independent species or different subspecies on the basis of habit, heterophyllous and homophyllous leaves and the length of perianth tube. Most proposed subspecies are partially sympatric and their distributions have been affected greatly by humans. Our studies show that P. aviculare has two subspecies in Iran. These infra-specific taxa can be differentiated by length of perianth tube and some features of outer tepals. Key words: Polygonum aviculare, subspecies, variation, Iran Faculty of Biological Sciences, Shahid Beheshti University, Velenjak, Tehran, Iran; * samanehmosaferi@yahoo.com Plant Science Department, Faculty of Biological Sciences, Alzahra University, Vanak, Tehran, Iran 3 Biology Department, Islamic Azad University, Sciences and Research Branch, Hesarak, Tehran, Iran 1 2

Introduction The taxonomic limits of the large genus Polygonum L. s.l. have been the subject of a tremendous number of studies using morphology, chromosome numbers and phytochemical study (Wolf & McNeill 1987; Ronse Decraene & Akeroyd 1988; Ronse Decraene et al. 1998; Hong et al. 2000; Salama & Marraiki 2010; Mosaferi & Keshavarzi 2011). Most studies support a subdivision of Polygonum s.l. into smaller, more homogenous groups. In fact, species once placed in the genus Polygonum are now realized to belong to two different tribes (Ronse Decraene & Akeroyd 1988; Ronse Decraene et al. 1998; Hong et al. 2000). This genus approximately consists of 230 accepted species in the world (The Plant List 2013) and 29 species in Iran (Rechinger & Schiman-Czeika 1968; Mozaffarian 2012). P. aviculare L. grows from plains up to 3500 m a.s.l., as a weed in cultivations, on waste grounds and moist and shady areas. It is widely distributed in temperate and subtropical regions of both hemispheres. P. aviculare is © The Author(s), 2015

a taxonomically polyploid complex of self breeding annuals but cross pollination is also possible. On the basis of Styles (1962), some taxonomists accepted P. aviculare in narrow sense with diagnostic features from other taxa of the P. aviculare complex (P. aviculare, P. arenastrum Boreau., P. boreale Small., P. rurivagum Jord. ex Boreau.), while some others believe in P. aviculare s.str. with infraspecific taxa (Costea & Tardif 2005). Isoenzyme studies showed that the complex has an allopolyploid origin (Meerts et al. 1998). Moreover patterns of variation in achene surface suggested the hybrid origin of some species of the complex (Yurtseva 2001). Multivariate analyses on European and North American accessions recognized some populations with intermediate characteristics (Meerts et al. 1990; Costea & Tardif 2003). As a part of broader investigations on biosystematics and molecular studies in Polygonum in Iran, we have focused here on P. aviculare. Due to high variability of this taxon in Iran, in this study we consider morphology of different accessions of P. aviculare s.str. to find diagnostic features for lower taxa separation and to record new subspecies for the Flora of Iran.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 1. Map showing the studied populations in Iran as black dots.

Material and methods Morphometric studies were performed on 15 populations of P. aviculare native to Iran from 12 provinces (Fig. 1). Vouchers are deposited in herbarium of Alzahra University. Photographs were taken by Dino-Lite Pro digital microscope. Results Polygonum aviculare subsp. depressum (Meisn.) Arcang. Plants green, homophyllous or subheterophyllous. Stem branched at base, ochrea with proximal part cylindric to funnelform, 3-6 mm, with distal part soon disintegrating and leaving almost no fibrous remains, membranous, margins nearly lacerate; petiole 1-1.5mm; leaves

light to dark green, lateral veins visible, elliptic to lanceolate, 8-21×2.7-6 mm, 3-4.1 times as long as wide, apex obtuse or acute. Inflorescence solitary or with 3-5 flowers at tips of branches. Pedicels enclosed in ochreae, 1-1.3 mm. Flowers: perianth 2-2.9×1-1.9 mm, 1.3-2 times as long as wide; tube 50-57% of perianth length; tepals green or pink with white margins, oblong or rarely ovate, flat or cucullate in fruit, outer tepals not pouched at base; midviens unbranched; stamens 5-6. Achenes exserted or enclosed from perianth, dark to light brown, 3-gonous, 2-2.8×1.3‑2.2 mm, roughened (Fig. 2). Studied populations: Lorestan province, Khorramabad (881, AUH), Mazandaran province, Gadook (901, AUH), Mazandaran province, 5 km Ramsar (902, AUH), Guilan province, 6 km Rasht to Tehran (891, AUH).

Mosaferi S. et al. Polygonum aviculare, new records for the Flora of Iran

Fig. 2. Polygonum aviculare subsp. depressum: a – plant; b – flower bud; c – ochrea; d – achene; e – tepals; f – dorsal surface of leaf blade with prominent veins.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 3. Polygonum aviculare subsp. buxiforme: a – plant; b – flower bud; c – ochrea; d – achene; e – tepals (arrow shows the pouch).

Mosaferi S. et al. Polygonum aviculare, new records for the Flora of Iran Polygonum aviculare subsp. buxiforme (Small) Costea et Tardif. Plants gray-green, homophyllous. Stems 1-3, erect and unbranched. ochrea 4.5-5.5 mm, proximal part cylindric and distal part silvery with distinct veins; petiole 0.9-2 mm, lateral veins visible but not raised abaxially, lanceolate to elliptic, 15.5(22)×3.5(5.5) mm, 4(4.5) times as long as wide, apex acute to obtuse. Inflorescence mostly with solitary flowers but also with 2-4 flowers at tips of branches. Pedicels mostly enclosed in ocreae, 1mm. perianth 2.2(3)×(1.2)2 mm; tube 25-35% of perianth length; tepals overlapping, green with white or sometimes pink margins, oblong, apex cucullate, outer tepals pouched at base; veins branched; stamens 7. Achenes usually enclosed in perianth, light brown to brown, mostly 3-gonous, 2.2×1.4 mm, apex straight, roughened (Fig. 3). Studied populations: Zanjan Province, Takestan (876, AUH), West Azarbaijan province, Urmia (882, AUH). Discussion P. aviculare is a polymorphic taxon which was split up into smaller taxa. Lindman (1912) was the first who classified variations in P. aviculare broad concept. He named P. eaquale Lindm. for homophyllous plants and P. heterophyllum Lindm. for heterophyllous plants with large leaves on the main stems and smaller ones on lateral branches. Meerts (1995) identified two subspecies (ssp. aviculare and ssp. depressum) in populations of P. aviculare in Belgium. Based on his observations, these taxa showed variations in overall plant shape, habitats and size of leaves and internodes. Subspecies depressum comprised prostrate plants with shorter internodes and smaller leaves. Our studies in this taxon are in congruent with him. Costea & Tardif (2005) described six subspecies of P. aviculare for Flora of North America. Ratio of perianth tube to perianth length, veins of perianth and protrusion at the base of outer tepals are diagnostic characters between two subspecies depressum and buxiforme.

In Flora of Turkey, three species P. aviculare, P. arenastrum and P. mesembricum Chrtek. were mentioned as P. aviculare agg. Although it is believed that P. aviculare and P. arenastrum are not homogenous and further collections and studied were needed (Coode & Collen 1967). Qaiser (1974) described P. aviculare and P. arenastrum as independent species. He believed in some intermediate taxa between these two species, but no varieties or subspecies were mentioned for Flora of Pakistan. In spite of different treatments of this variable taxon in different resources, we believe in two subspecies for the Flora of Iran. These taxa are mainly differentiated by the proportion of the fused part in the length of the perianth and by the presence or absence of pouch at base of the outer tepals. Identification key 1. Perianth tube is 50-57% of perianth length ................................................................................... 2 - Perianth tube is up to 35% of perianth length ....................................................................... 3 2. Outer tepals with unbranched midviens and no pocket at base .............. subsp. depressum 3. Outer tepals with branched midviens and pocket at base ............................. subsp. buxiforme References Coode M.J.E., Cullen J. 1967. Polygonum. In: Davis P.H. (ed.), Flora of Turkey and the East Aegean Islands. 2: 265–293. Edinburgh University press. Costea M., Tardif F.J. 2003. Nomenclatural changes in the genus Polygonum section Polygonum (Polygonaceae). SIDA 20 (3): 987–997. Costea M., Tardif F.J. 2005. The biology of Canadian weeds. 131. Polygonum aviculare L. Can. J. Plant Sci. 85: 481–506. Hong S.P., Ronse Decraene L.P., Smets E. 2000. Systematic significance of tepal surface morphology in tribes Persicarieae and Polygoneae (Polygonaceae). Bot. J. Linn. Soc. 127: 91–116. Lindman C.A.M. 1912. Wie ist die Kollektivart Polygonum aviculare zu spalten? Sven. Bot. Tidskr. 6: 673–696. Meerts P. 1995. Phenotypic plasticity in annual weed Polygonum aviculare. Bot. Acta. 108: 414–424.

36 Meerts P., Baya T., Lefèbvre C. 1998. Allozyme variation in the annual weed species complex Polygonum aviculare (Polygonaceae) in relation to ploidy level and colonizing ability. Plant Syst. Evol. 211: 239–256. Meerts P., Briane J.P., Lefèbvre C. 1990. A numerical taxonomic study of the Polygonum aviculare complex (Polygonaceae) in Belgium. Plant Syst. Evol. 173: 71–90. Mosaferi S., Keshavarzi M. 2011. Micromorphological study of Polygonaceae tribes in Iran. Phytol. Balcan. 17 (1): 89–100. Mozaffarian V. 2012. A revision of Polygonum L. sensu lato (Polygonaceae) in Iran. Iran. J. Bot. 18 (2): 159–174. Qaiser M. 1974. Polygonaceae in Flora of Pakistan, 205. cited in http://www.efloras.org Rechinger K.H., Schiman-Czeika H. 1968. Polygonaceae. In: Flora Iranica, 56: 46–83. Akademische Drucku. Verlag sans talt, Graz. Ronse Decraene L.P., Akeroyd J.R. 1988. Generic limits in Polygonum and related genera (Polygonaceae) on the basis of floral characters. Bot. J. Linn. Soc. 98: 321–371.

Modern Phytomorphology 8 (2015) Ronse Decraene L.P., Hong S.P., Smets E. 1998. Systematic significance of fruit morphology and anatomy in tribes Persicarieae and Polygoneae (Polygonaceae). Bot. J. Linn. Soc. 134: 301–337. Salama H.M.H., Marraiki N. 2010. Antimicrobial activity and phytochemical analyses of Polygonum aviculare L. (Polygonaceae), naturally growing in Egypt. Saudi. J. Biol. Sci. 17: 57–63. Styles B.T. 1962. The taxonomy of Polygonum aviculare and its allies in Britain. Watsonia 5: 177–214. The Plant List 2013. Version 1.1. Published on the Internet. http://www.theplantlist.org/ (accessed 1st January). Wolf J., McNeill J. 1987. Cytotaxonomic studies on Polygonum section Polygonum in eastern Canada and the adjacent United States. Can. J. Bot. 65: 647–652. Yurtseva O.V. 2001. Ultra sculpture of achene surface in Polygonum section Polygonum (Polygonaceae) in Russia. Nord. J. Bot. 21: 513–528.

Modern Phytomorphology 8: 37–40, 2015

Anatomical characteristics of Turkish endemic Stachys rupestrıs Montbret et Aucher ex Bentham (Lamiaceae) Baştürk Kaya, Muhittin Dinç, Süleyman Doğu * Abstract. Stachys rupestris Montbret et Aucher ex Bentham, is an endemic species that show deploying at Middle Taurus and Amanos mountains in Turkey. In this study, the stem and leaf anatomy of the individuals that were collected from Mersin-Aslanköy were investigated. The obtained data from the anatomical studies shows that S. rupestris represents the anatomical characteristics of Lamiaceae family. The stem in primer structure is quadrangular, with a vascular bundle at each corner and it has collenchyma layer in rich. The leaf and stem epidermises are covered by long and short glandular trichomes. Leaves are amphistomatic and dorsiventral; and the mesophyll are formed of 3-4 layered palisade parenchyma at the upper part and 3-4 layered spongy parenchyma – at the lower part. Key words: Stachys rupestris, anatomy, Turkey Department of Biology Education, Ahmet Keleşoğlu Faculty of Education, Necmettin Erbakan University, 42090 Meram, Konya, Turkey; * suleymandogu@gmail.com

Introduction Stachys L. is one of the largest genera of Labiatae family which contains about 300 species. These plants occur primarily at the temperate regions of Mediterranean and South-West Asia and have secondary center of distribution in North and South America, and South Africa. Turkey has one of the richest diversity of Stachys with 91 species (Heywood 1993; Hickey & King 1997; Özhatay et al. 2011). There are represented two main centers of the genus diversity. One of them is in Southern and Eastern Anatolia, Caucasia, Northwestern Iran and Northern Iraq, and the other is located in Balkan peninsula. Central part of Taurus mountains is a remarkable centre with a number of Stachys endemics and local endemics (Bhattacharjee 1980, 1982; Davis et al. 1988). The genus Stachys in Turkey is represented by 91 species (116 taxa) belonging to 15 sections and 2 subgenera. 55 taxa (47.4 %) are endemics of Turkey (Bhattacharjee 1982; Davis et al. 1988; Sumbul 1990; Gemici & Leblebici 1998; Duman 2000; Dinç & Doğan 2006; Içlim et al. 2008; Daşkin et al. 2009; Akçiçek 2010; © The Author(s), 2015

Yildirimli 2010; Yilmaz et al. 2010; Dirmenci et al. 2011; Özhatay et al. 2011). Although there are some anatomical, palynological and morphological studies related to Stachys species growing in Turkey, however there no any investigations on S. rupestris Montbret et Aucher ex Bentham. Therefore, in this study the anatomical characteristics of S. rupestris are reported for the first time. Material and methods The samples of S. rupestris were collected from Aslanköy district of Mersin province (Turkey, C5 MERSİN: Aslanköy, Cocakdere, Şahinkayası, pine forest, forestry land, 1550-1600 m, 04.07.2003, M. Dinç 1944 & H.H. Doğan). Some of the samples were preserved by taking them to the %70 alcohol for next anatomical studies. Anatomical studies were made on leaf and upper stem cross sections, as well as on leaf surface sections. The surface sections from the leaves were covered with glycerin gelatin. The cross sections of the leaves and stems were covered with glycerin gelatin stained with basic fucsin (Vardar 1987). Photos of slides were made under Olympus BX-50 microscope.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 1. Cross-section of the stem: e – epidermis; et – eglandular trichome; gt – glandular trichome; cl – collenchyma; co – cortex; sc – sclerenchyma; ph – phloem; x – xylem; p – pith.

Fig. 2. The cross-section of the leaf: ue – upper epidermis; le – lower epidermis; cl – collenchyma; ph – phloem; x – xylem; pp – palisade parenchyma; sp – spongy parenchyma; gt – glandular trichome; et – eglandular trichome.

The stomatal index and stomatal index rate were calculated as described by Meidner & Mansfield (1968).

Phloem is surrounded by the sclerenchymatic pericycle outside. Cambium between the phloem and xylem is indistinguishable. Pith region occurs under the xylem elements and occupies a considerable part of the stem. The region is filled with large parenchyma medullar cells (Fig. 1).

Results Stem The upper part of the stem is quadrangular on cross section, with more or less pronounced angles. The stem is covered by a thick layer of cuticle, and the indumentum consist of glandular and non-glandular trichomes. Nonglandular trichomes are very long and mostly multicellular. Glandular trichomes are shorter and built from1-3 cell only. The epidermis is onelayered, consist of cells with thickened external walls. Subepidermal multi-layered collenchyma is formed by 2-3 raw cell layers along the straight sides of the stem and 5-6 raw cell layers – at the corners. Below the collenchyma, the cortex from compact parenchyma is represented. It consists of 5-7-layered rectangular parenchychimatic cells. After the cortex there is endodermis consisting of one layer of cells. The pericycle is in cylinder made of sclerenchyma elements, interrupted in a few places by several parenchyma cells. Vascular tissues form four or six bundles, making almost a cylinder, which is most pronounced in the angles. Phloem and xylem elements are distinguishable in the bundles.

Leaf The leaf is covered by thick layer of cuticle, and the indumentum is built of glandular and non-glandular trichomes of the same type and distribution as in the stem. The cuticle on the leaf upper epidermis is thicker than that on the lower epidermis. Both upper and lower epidermises of the leaf are singlelayered, and upper epidermal cells are two to three times larger than lower ones (Fig. 2). The outer epidermal cell walls are thickened. The anticlinal upper and lower epidermal cell walls are undulating with shallow and deep amplitudes. There are cuticular thickenings in the form of long parallel striae on the upper and lower surfaces. There is a sub-epidermal multi-layered collenchyma which is formed of 6-8 raw cells under the both epidermises in the leaf cross section; dominated by the central nerve. Vascular bundles in the midvein is larger than the lateral ones and all vascular bundles are surrounded by a parenchymatic bundle sheath.

Kaya B. et al. Anatomical characteristics of Stachys rupestrıs

Fig. 3. The upper surface of the leaf: st – stoma; eh – epidermal cell.

Fig. 4. The lower surface of the leaf: st – stoma; eh – epidermal cell.

The leaves are amphistomatic (Figs. 3 & 4). The anomocytic stomata are about on the same level with the epidermal cells. Their frequency on the upper surfaces varies from 320 to 400 per mm2, and that on the lower surfaces varies from 280 to 400 per mm2. The leaves are of dorsiventral anatomical structure. Namely, the mesophyll is clearly differentiated into palisade and spongy parenchyma. The palisade parenchyma consists of three to four layers of densely compacted, elongated cells under the upper epidermis. The spongy parenchyma consists of two to three layers of globular cells with intercellular spaces under the lower epidermis. However, the palisade parenchyma occupies about 60% of the mesophyll. The palisade tissue is about 3/2 times as thick as the spongy tissue.

ring-shaped tissue or separate bouquets in the primer stem anatomy of Labiatae members. The ring shaped sclerenchymatic tissue outside the vascular tissue is characteristic not only for S. rupestris, but was also reported for Cyclotrichium origanifolium (Labill.) Manden. & Scheng., Salvia hypargeia Fich. & C.A. Mey., Stachys thirkei C. Koch, S. cretica L. subsp. smyrnaea Rech. f., S. yildirimlii M. Dinç and S. cydni Kotschy ex Gemici & Leblebici which are previously investigated Labiatae species in Turkey (Kaya et al. 2000; Uysal 2002, 2003; Kandemir 2003; Dinc & Öztürk 2008)

Discussion Metcalfe & Chalk (1950) reported that the stems of the family Lamiaceae species are rectangular and that the collenchymatic tissue covers broad area at the corners, and developed scleranchymatic tissue surrounding the vascular tissue. The same results were obtained during the anatomical studies on Labiatae members in Turkey (Kaya et al. 2000; Kandemir 2003; Uysal 2003; Dinç & Öztürk 2008). These characteristics are observed in Stachys rupestris as well. The sclerenchyma forms a continuous

References Akçiçek E. 2010. A new subspecies of Stachys cretica (section Eriostomum, Lamiaceae) from Turkey. Turk. J. Bot. 34: 131–136. Bhattacharjee R. 1980. Taxonomic studies in Stachys L. II: A new infrageneric classification of Stachys L. Notes R.B.G. Edinburgh 38: 65–96. Bhattacharjee R. 1982. Stachys L. In: Davis P.H. (ed.), Flora of Turkey and East Aegean Islands. Vol. 7: 199–262. Edinburgh Univ. Press., Edinburgh. Daşkin R., Yilmaz Ö., Kaynak G. 2009. Stachys ketenoglui sp. nov. (sect. Infrarosularis) (Labiatae/ Lamiaceae) from South Anatolia, Turkey. Nord. J. Bot. 27: 238–242. Davis P.H., Mill R.R., Tan K. 1988. Stachys L. In: Davis P.H., Mill R.R., Tan K. (eds), Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Vol. 10 (Suppl.): 204–206. Edinburgh Univ. Press, Edinburgh.

40 Dinç M., Doğan H.H. 2006. Stachys yildirimlii M. Dinç (Lamiaceae), a new species from South Anatolia, Turkey. Ann. Bot. Fennici 43: 143–147. Dinç M., Öztürk M. 2008. Comparative morphological, anatomical, and palynological studies on the genus Stachys L. sect. Ambleia Bentham (Lamiaceae) species in Turkey. Turk. J. Bot. 32: 113–121. Dirmenci T., Yildiz B., Akçiçek E., Martin E., Dündar E. 2011. Stachys vuralii (Lamiaceae), a new species from North Anatolia, Turkey. Ann. Bot. Fennici 48: 401–408. Duman H. 2000. Stachys L. In: Güner A., Özhatay N., Ekim T. Başer K.H.C. (eds), Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Vol. 11 (Suppl.): 204–206. Edinburgh Univ. Press, Edinburgh. Gemici Y., Leblebici E. 1998. A new species from Southern Anatolia: Stachys cydni Kotschy ex Gemici & Leblebici. Turk. J. Bot. 22: 359–362. Heywood V.H. 1993. Flowering plants of the world. University Press, London. Hickey M., King C. 1997. Common families of flowering plants. Cambridge University Press, Cambridge. Içlim A., Çenet M., Dadandi M.Y. 2008. Stachys marashica (Lamiaceae), a new species from Turkey, Ann. Bot. Fennici 45: 151–155. Kaya A., Başer K.H.C., Satil F., Tümen G. 2000. Morphological and anatomical studies on Cyclotrichium origanifolium (Labill.) Manden. & Scheng. (Labiatae). Turk. J. Bot. 24: 273–278.

Modern Phytomorphology 8 (2015) Kandemir N. 2003. The morphological, anatomical and karyological properties of endemic Salvia hypargeia Fich. & Mey. (Lamiaceae) in Turkey. Pak. J. Bot. 35: 219–236. Meidner H., Mansfield T.A. 1968. Physiology of stomata. McGraw-Hill, London. Metcalfe C.R., Chalk L. 1950. Anatomy of the dicotyledons. I. Oxford University Press, London. Özhatay F.N., Kültür Ş., Gürdal M.B. 2011. Checklist of additional taxa to the supplement Flora of Turkey V. Turk. J. Bot. 35: 589–624. Sümbül H. 1990. Two new species from South Anatolia, Turk. J. Bot. 22: 359–362. Uysal İ. 2002. Stachys cretica L. subsp. smyrnaea Rech Fil. Endemik taksonunun morfolojisi, anatomisi ve ekolojisi üzerinde araştirmalar. Ekoloji 11: 16–20. Uysal İ. 2003. Stachys thirkei C.Koch (Kekikgiller) türünün morfolojisi, anatomisi ve ekolojisi üzerine araştırmalar. Ot Sistematik Botanik Dergisi 10: 129–141. Vardar Y. 1987. Botanikte preparasyon tekniği: 25–26. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Baskı işleri. Yildirimli Ş. 2010. Some new taxa, records and taxonomic treatments from Turkey. Ot Sistematik Botanik Dergisi 17: 1–114. Yilmaz Ö., Daşgin R., Kaynak G. 2010. Stachys pseudobombycina sp. nov. (Lamiaceae) from south Anatolia. Nord. J. Bot. 28: 341–343.

Modern Phytomorphology 8: 41–48, 2015

Morphological expressions in seedlings of Oroxylum indicum (L.) Vent. – a well known medicinal tree of tropics and subtropics Ajai K. Singh Abstract. The main aim of the present study was to record morphological expressions and taxonomic significance in seedlings of Oroxylum indicum. Seedlings have been observed up to 5th leaf stage for 84 days from morpho-taxonomic view point. Seedling germination was Macaranga type. The morphological attributes found taxonomically significant are collet (with distinct ring), paracotyledon blade (anisocotylar, reniform, bilobed and deeply emarginated), glabrous hypocotyl and epicotyl and leaves simple up to 4th leaf stage, but compound afterwards. Key words: Oroxylum indicum, seedling, morphology Department of Botany, Udai Pratap College (Autonomous), Varanasi-221002, Uttar Pradesh, India; ajaiupcollege@gmail.com

Introduction Oroxylum indicum (L.) Vent. (family Bignoniaceae Juss.) also known as Broken bones tree, Indian trumpet flower, Midnight horror, Shivnak, Sonapatha and Shyonaka. The tree is a night-bloomer and flowers are adapted to natural pollination by bats. O. indicum is being used as medicinal herb for thousands of years without any known adverse effects (Ahad et al. 2012). Destructive and non-sustainable collection methods coupled with low regeneration and habitat destruction have posed serious threats to the survival and availability of this highly useful tree. The existence of O. indicum in natural population is highly threatened and it has been categorized as endangered and vulnerable by the Government of India (Ravikumar & Ved 2000; Saraf et al. 2013). There have been number of scientific studies conducted to evaluate the toxic effects of the plant. Almost all the studies have shown that O. indicum is not toxic to humans and experimental animals even up to high doses. Every part of this tree possesses medicinal value. It is an important herb in Ayurvedic medicine and indigenous medical system. In Indian system of medicine it has been used as a single drug or as a component of certain poly-herbal drug preparations. It is an active ingredient © The Author(s), 2015

of well known Ayurvedic formulations like Amartarista, Awalwha, Brahma rasayana, Bruhat pancha, Chyawanaprasha, Dantyadarishta, Dasamoola, Dhanawantara ghrita, Mulayadi kwath, Narayana taila and Shyonaka patpak. Different parts of the plant are found to have anti-allergic, anti-anorexic, anti-arthritic, antibacterial, anti-bronchitic, anti-cancer, antcarcinogenic, anti-diabetic, anti-fungal, antihelminthic, anti-hepatotoxic, anti-inflammatory, anti-leucodermatic, anti-microbial, anti-oxidant, anti-proliferative, anti-rheumatic, anti-tumor, anti-tussive, anti-ulcer, anti-viral, immunostimulating and gastro-protective activity. The root and stem bark are also used in the treatments of diarrhoea, dysentery, erythema, gastralgia, hoarseness, infantile, measles, sore throat, urticaria, snake-bite and scorpion-sting. The seeds are found effective against gastralgia and also used as purgative. The fruits are found good in diseases of the heart, throat and piles. The tree is often grown as an ornamental for its strange appearance. Materials used include the wood, tannins and dyestuffs. It is also a plant with edible leaves and stems. Young shoots and unripe fruits are eaten as vegetable. The tender fruits are carminative and used in the treatment of stomach trouble in North East India. The tree is also frequently lopped for fodder. Wood of the

Modern Phytomorphology 8 (2015)

tree is used to make match boxes. Stem bark and fruits of the tree are used as mordant and yield tannin and dye. Sathe et al. (2013) reported true vivipary in O. indicum. Literature survey revealed that comprehensive information on seedling morphology of O. indicum is not available (Dey et al. 1978; Vasanth et al. 1990; Ali et al. 1998; Bhuyan et al. 2000; Mao 2002; Gokhale & Bansal 2006; Kamkaen et al. 2006; Dinda et al. 2007; Yin et al. 2007; Zaveri & Jain 2007; Tenpe et al. 2009; Vikas et al. 2009; Babu et al. 2010; Islam et al. 2010; Lawania et al. 2010; Mishra et al. 2010; Zaveri & Jain 2010; Bisht et al. 2011; Harminder et al. 2011; Kumar et al. 2011; Pande & Gupta 2011; Radhika et al. 2011; Ahad et al. 2012; Dwivedi & Boro 2012; Najar & Agnihotri 2012; Deka et al. 2013; Jasrai et al. 2013; Karnati et al. 2013; Raghu et al. 2013; Sathe et al. 2013; Bharali et al. 2014; Joshi et al. 2014; Ramaswamy et al. 2014; Saboo et al. 2014). With this background the present study is aimed. This study would help in conservation and quality management of an endangered and vulnerable medicinal plant – O. indicum. Material and methods The mature capsules of O. indicum were collected in the month of April and May 2014 before dehiscence from Ayurveda Garden, Banaras Hindu University, Varanasi, Uttar Pradesh, India (25°10’-25°37’ N, 82°11’-83°01’ E, 80.19 m a.s.l.). The capsules were furled and seeds were taken out. Seeds grown in garden soil during June to September 2014 in the green house of the Experimental Botanic Garden of the Department of Botany, Udai Pratap College (Autonomous), Varanasi, India and morphological expressions of the seedlings have been recorded. The average minimum and maximum temperature during observation period were 26.4±1 °C and 34.0±1 °C. Different developmental stages were considered for preparing a complete morpho-taxonomic description out of ten individuals. For seedling observation binocular microscope (MSZ-B1) was used. All the specimens at different

leaf stages were documented in the form of herbarium sheets which have been deposited in the Herbarium (15.09.2014, AKS 014), Department of Botany, Udai Pratap College (Autonomous), Varanasi, Uttar Pradesh, India. The gross morphological features of seedlings were described following the terminology proposed by Vogel (1980). For seedling description Singh (2012) and Singh et al. (2014) were followed. Days and dates of appearance of paracotyledons and leaves upto 5th leaf stage (Tab. 1), and length of root, hypocotyl and epicotyl from paracotyledon stage upto fifth leaf stage and root/shoot length values (R/S values) (Tab. 2) were also recorded. Results and discussion Taxonomic description Oroxylum indicum (L.) Vent. Decas. Gen. Nov. 8. 1808; Clarke in Hook. f. Fl. Brit. India 4: 378. 1884. Bignonia indica L. Sp. Pl. 625. 1753. Deciduous soft wooded tree, 4-7 m tall. Bark thick, yellowish-grey. Leaflets 2-4 pairs, 7.0×3.58.0 cm, ovate-elliptic, acuminate, base obliquely rounded-obtuse. Petiolules up to 4.5 cm long. Flowers foetid, in large erect racemes. Calyx 2.0-2.5 cm long, campanulate, fleshy; lobes 5, subequal, rounded, obtusely toothed, dull purple. Capsules 40-60 cm long, flat, swordshaped. Seeds many, 5-7 cm long, margins winged all round except base. Flowering: August-November; Fruiting: December-June. Geographical distribution: Native to the Indian subcontinent, Indonesia, Malayasia, Philippines, South China and Sri Lanka. Seedling morphology Seedlings of Macaranga type (Vogel 1980). Primary root non fibrous, tap root, much branched, more developed than shoot, glabrous with secondary root scars, light yellow, terete in cross section, much thick later, 1.5 cm long at paracotyledon stage, 3.1, 4.3, 5.8, 17.0 and 28.0 cm long at 1-5th leaf stages respectively; secondary roots same as primary root. Collet distinct with distinct ring, milky white, glabrous and slightly swollen (Fig. 1 C; Fig. 2 C).

Singh A.K. Morphological expressions in seedlings of Oroxylum indicum

Tab. 1. Days and dates of appearance of paracotyledons and leaves of the seedling of Oroxylum indicum after sowing on 17.06.2014. Stages

Days

Dates

Paracotyledon

24.06.2014

First leaf

28.06.2014

Second leaf

06.07.2014

Third leaf

21.07.2014

Fourth leaf

08.08.2014

Fifth leaf

06.09.2014

Tab. 2. Root, hypocotyl and epicotyl length and R/S values of the seedling of Oroxylum indicum from paracotyledon stage to fifth leaf stage. Values represent means of ten replicates. Stages

Root (cm)

Hypocotyl (cm)

Epicotyl (cm)

R/S values

Paracotyledon

1.5

1.00

First leaf

3.1

2.7

2.0

0.65

Second leaf

4.3

2.7

3.1

0.74

Third leaf

5.8

2.7

4.2

0.84

Fourth leaf

17.0

2.7

10.0

1.34

Fifth leaf

28.0

2.7

12.5

1.84

Hypocotyl green, glabrous with brown lenticels; button shaped, 0.1 cm in diameter (Fig. 1 F); terete in cross section, 1.5 cm long at paracotyledon stage and 2.7 cm long at 1st to 5th leaf stages. Paracotyledons two, opposite, phanerocotylar, slightly anisocotyler, foliaceous, persistant upto 5th leaf stage, exstipulate and petiolate. Petiole green, glabrous, terete and channeled in cross section, 0.8 cm long. Paracotyledon blade reniform, bilobed, blade lobes slightly unequal, 2.0×3.0 cm, mean length/width ratio (L/W) 0.7, base rounded, apex deeply emarginate, margins entire, adaxial surface dark green, abaxial surface light green, both surface glabrous (Fig. 1 A; Fig. 2 C-E). Venation acrodromous; multicostate reticulate; 5 primary veins distinct, central primary vein dichotomously divided, one branch enters into one lobe each, apically looped with each lateral vein on each side of central primary vein (Fig. 1 A). Epicotyl green, glabrous, terete in cross section (Fig. 1 D), 2.0, 3.1, 4.2, 10.0 and 12.5 cm long at 1-5th leaf stages respectively. Internodes

(at 5th leaf stage): first – 1.8 cm, second – 1.8 cm, and third – 1.0 cm long, later internodes elongating. First leaves two, opposite, simple, exstipulate and petiolate (Fig. 2 D, E). Petiole green, glabrous, terete and channeled and winged in cross section (Fig. 1 E), 0.8 cm long. Leaf blade elliptical, 3.5×1.3 cm, mean L/W 2.7, base cuneate, apex acute, margins slightly wavy and undulate, adaxial surface dark green, abaxial surface light green, both surface glabrous. Venation brochidodromous; unicostate reticulate, single primary vein distinct, reaches to blade apex, 14 secondary veins distinct, 7 on each side of primary vein, alternate and looped at margins. Second leaf same as 1st leaf (Fig. 1 B). Third and fourth leaves same as 1st leaves but petiole base pulvinate and leaf blade base rounded, apex apiculate, margins wavy. Fifth leaf compound; trifoliate, leaflets unequal, lateral leaflets with oblique base and central leaflet base cuneate (Fig. 1 B; Fig. 2 E). Young leaves dark green but mature leaves with purple patches.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 1. Seedlings of Oroxylem indicum at different leaf stages and their parts: A – first leaf stage (Cot – collet; L – first leaf; Pct – paracotyledon); B – sixth leaf stage; C – collet; D – part of epicotyls; E – part of leaf petiole; F – single lenticel; G – main and lateral roots.

O. indicum is propagated naturally by seeds, which germinate in the beginning of the rainy season ( June to September). Seedlings require moderate shade in the early stages. However, the seed set is poor and seed

viability is low. Problems related with its natural propagation and indiscriminate exploitation for medicinal purpose has pushed O. indicum to the list of endangered plant species of India (Ahad et al. 2012).

Cot

Fig. 2. Seed and stages of seedling development of Oroxylum indicum: A – seed; B – germinating seed; C – seedling at paracotyledon stage (Cot – collet); D – seedling at first leaf stage; E – seedling at third leaf stage.

Singh A.K. Morphological expressions in seedlings of Oroxylum indicum 45

46 Interest in medicinal plants as a re‑emerging health aid has been fuelled by the rising costs of prescription drugs in the maintenance of personal health and well-being. Herbal-based traditional medicine has become popular in developed countries in recent years, and its use is likely to increase in the coming years. This system has advantages over the modern medicine as it is prophylactic. Therefore, it would be a wise step if most of medicinal plants, particularly those which are in high demand and rare should be cultivated. The manufacturers and the practitioners of traditional medicines depend solely on the procurement of medicinal plants from the wild, as cultivation of most of the medicinal plants has not gained momentum (Singh et al. 2008). Domestication and cultivation of medicinal plants is one of the viable options to meet the growing demand from the industries and to reduce the extraction pressure in the natural habitats of medicinal plants. Knowledge of seedling ecology, morphology and taxonomy of medicinal plants could be beneficial for their cultivation and management. The herbal drug industries are very fast growing sectors in the international market. Conservation and cultivation of medicinal and aromatic plants has many aspects and is a subject which needs constant probing and experimentation, to meet the stringent standards of world market in pharmaceutical products (Srivastava 2005; Singh et al. 2014). The commercial exploitation of the wild plant may leads to its extinction. Only little information is available on seedling morphology of most the medicinal plants. Further, seedlings also represent the final stage in the process of regeneration from seeds. Thus, understanding the relationship between the morphology and function of seedlings can also provide an insight into the regenerative strategies of species in different vegetation types and assist in constructing appropriate models for biodiversity management (Singh et al. 2014). The main aim of the present study is to record morphological expressions in seedlings of O. indicum. Seedlings attain 5th leaf stage

Modern Phytomorphology 8 (2015) in 82 days. During present observation some key morpho-taxonomic attributes have been recorded, which can be exploited for differentiation and identification of O. indicum at seedling stage on spot in nature and in the management of seedling bank. These key attributes are-seedling germination Macaranga type (сotyledons long persistent, leaf-like, free and spread in the air and have photosynthetic functions.) in the sense of Vogel (1980), collet slightly swollen with distinct ring, hypocotyl green; glabrous with brown lenticels, paracotyledon blade; anisocotylar, reniform, bilobed, deeply emarginate; venation acrodromous, epicotyl green and glabrous, leaves simple upto 4th leaf stage, 5th and subsequent leaves are compound. First and second leaf petioles are winged and their blades with brochidodromous venation. Third and fourth leaves are the same as 1st and 2nd leavs but petiole bases are pulvinate, blade bases are rounded, apexes are apiculate and margins are wavy. Fifth and subsequent leaves compound with unequal leaflets and oblique base but central leaflet base cuneate. Paracotyledon blade and leaf blade very much distinct in shape and venation up to 4th leaf stage. In addition to general morphological events, days and dates of appearance from paracotyledon stage upto 5th leaf stage and length of root, hypocotyl and epicotyl at paracotyledon stage and at different leaf stages up to 5th leaf stage along with R/S values have also been recorded (Tabs. 1 & 2). From Tab. 1, it is evident that paracotyledons appear after 7th days of sowing. Leaves appear at the intervals of 4, 8, 15, 18 and 32 days from 1st to 5th leaf stage respectively. Seedling reaches to 5th leaf stage after 84 days. The root length was minimum (1.5 cm) at paracotyledon stage and maximum (28.0 cm) at 5th leaf stage. The hypocotyl length was almost same from 1st leaf stage to 5th leaf stage (2.7 cm), whereas the length of epicotyl was minimum (2.0 cm) at 1st leaf stage and maximum (12.5 cm) at 5th leaf stage. At paracotyledon stage R/S value was 1.0, but at 1st, 2nd and 3rd leaf stages it was <1, whereas at 4th and 5th leaf stages it was >1.

Singh A.K. Morphological expressions in seedlings of Oroxylum indicum References Ahad A., Ganai A.A., Sareer O., Najm M.Z., Kausar M.A., Mohd M., Siddiqui W.A. 2012. Therapeutic potential of Oroxylum indicum: a review. J. Pharm. Res. Opin. 2 (10): 163–172. Ali R.M., Houghton P.J., Hoult J.R.S. 1998. Antimicrobial and anti-inflammatory activities of extracts and constituents of Oroxylum indicum (L.) Vent. Phytomed. 5: 375–381. Babu T.H., Manjulatha K., Kumar G.S., Hymavathi A., Tiwari K.A., Purohit M., Rao M.J., Babu S.K. 2010. Gastroprotective flavonoid constituents from Oroxylum indicum Vent. Bioorg. Med. Chem. Lett. 20 (1): 117–120. Bharali M.K., Konya H., Chetry L.B. 2014. Protective effect of Oroxylum indicum on acetaminophen induced liver injury in rat. Int. Curr. Pharm. J. 3 (2): 223–227. Bhuyan P., Khan M.L., Shankar U. 2000. Trade-off between dispersal efficiency and seedling fitness in Oroxylum indicum, a wind-dispersed tropical tree. Int. J. Ecol. Environ. Sci. 26: 67–73. Bisht A., Zaman K., Singh M., Gupta R., Singh V. 2011. Pharmacognostical studies on Oroxylum indicum (Linn.)Vent. stem bark. Ind. J. Nat. Prod. Resour. 2 (4): 472–478. Deka D.C., Kumar V., Prasad C., Kumar K., Gogoi B.J., Singh L., Srivastava R.B. 2013. Oroxylum indicum – a medicinal plant of North East India: an overview of its nutritional, remedial, and prophylactic properties. J. Appl. Pharm. Sci. 3 (Suppl. 1): 104–112. Dey A.K., Mukherjee P., Das P.C., Chatterjee A. 1978. Occurrence of Aloe-emodin in the leaves of Oroxylum indicum Vent. Ind. J. Chem. 16 (B): 1042. Dinda B., Mohanta B.C., Arima S., Sato N., Harigaya Y. 2007. Flavonoids from the stem-bark of Oroxylum indicum. Nat. Prod. Sci. 13 (3):190–194. Dwivedi P., Boro A. 2012. Germplasm conservation of Oroxylum indicum Vent., an important medicinal plant, through an efficient micropropagation protocol using Gamborg’s medium. Int. J. Agricult. Environ. Biotech. 5 (1): 19–23. Gokhale M., Bansal Y.K. 2006. An avowal of importance of endangered tree Oroxylum indicum (Linn.) Vent. Nat. Prod. Radiance 5 (2): 112–114. Harminder V.S., Singh V., Chaudhary A.K. 2011. A review on the taxonomy, ethnobotany, chemistry and pharmacology of Oroxylum indicum (L.) Vent. Ind. J. Pharm. Sci. 73: 483–490. Islam M.K., Eti Z.I., Chowdhury J.A. 2010. Phytochemical and antimicrobial analysis on the extract of Oroxylum indicum (Linn.) Vent. stembark. Iranian J. Pharm. Therap. 9 (1): 25–28. Jasrai Y.T., Thaker K.N., Parmar V.R. 2013.

Propagation of Oroxylum indicum (L.) Vent, a vulnerable medicinal tree through organogenesis. Plant Tissue Cult. Biotech. 23 (1): 127–132. Joshi N., Shukla A., Nailwal T.K. 2014. Taxonomic and phytomedicinal properties of Oroxylum indicum (L.) Vent: a wonderful gift of nature. J. Med. Plant Res. 8 (38): 1148–1155. Kamkaen N., Wilkinson J.M., Cavanagh H.M.A. 2006. Cytotoxic effect of four thai edible plants on mammalian cell proliferation. Thai Pharma. Health. Sci. J. 1 (3): 189–195. Karnati M., Chandra R.H., Veeresham C., Kishan B. 2013. Anti-arthritic activity of root bark of Oroxylum indicum (L.) Vent. against adjuvant-induced arthritis. Pharmacognosy Res. 5: 121–128. Kumar V., Chaurasia A.K., Naglot A., Gopalakrishnan R., Gogoi B.J., Singh L., Srivastava R.B., Deka D.C. 2011. Antioxidant and antimicrobial activities of stem bark extracts of Oroxylum indicum Vent. (Bignoniaceae) – a medicinal plant of northeastern India. South Asian J. Exper. Biol. 1 (3): 152–157. Lawania R.D., Mishra A., Gupta R. 2010. Oroxylum indicum: a review. PHCOG J. 2 (9): 304–310. Mao A.A. 2002. Oroxylum indicun Vent. – a potential anticancer medicinal plant. Ind. J. Tradit. Know. 1 (1): 17–21. Mishra S.L., Sinhamahapatra P.K., Nayak A., Das R., Sannigrahi S. 2010. In vitro antioxidant potential of different parts of Oroxylum indicum: a comparative study. Ind. J. Pharma. Sci. 72 (2): 267–269. Najar Z.A., Agnihotri S. 2012. Need and importance of conservation of endangered tree Oroxylum indicum (Linn.) Vent. Asian J. Plant Sci. Res. 2 (3): 220–223. Pande B.J., Gupta R.C. 2011. Role of seed mycoflora on seed germination of Oroxylum indicum (L.) Vent. in Kumaun region of Indian Central Himalaya. Int. J. Biodivers. Conserv. 3 (13): 715–720. Raghu A.V., George S., Krishna V.R., Sindhu K.K. 2013. Bioactive properties of phenolics present in Oroxylum indicum – a review. J. Pharmacognosy Phytochem. 2 (3): 23–27. Radhika L.G., Meena C.V., Peter S., Rajesh K.S., Rosamma M.P. 2011. Phytochemical and antimicrobial study of Oroxylum indicum. Anc. Sci. Life 30 (4): 114–120. Ramaswamy N., Samatha T., Srinivas P., Chary R.S. 2014. Phytochemical screening and TLC studies of leaves and petioles of Oroxylum indicum (L.) Kurz an endangered ethno medicinal tree. Int. J. Pharm. Life Sci. 4 (1): 2306–2313. Ravikumar K., Ved D.K. 2000. One hundred red listed medicinal plants of conservation concern in Southern India. Foundation for Revitalization of Local Health Traditions, Bangalore, India.

48 Saboo S.S., Chavan R.W., Tapadiya G.G., Khadabadi S.S. 2014. An important ethnomedicinal plant Oroxylum indicum (L.) Vent. World J. Pharma. Res. 3 (2): 1824–1830. Saraf A., Srinivas S., Labhane N.M. 2013. Pharmacognostic studies and HPTLC fingerprint profile of stem of Oroxylum indicum (L) Vent: a threatened and vulnerable medicinal plant. RJPBCS 4 (3): 1078–1084. Sathe K., Kulkarni D.K., Phansalkar N. 2013. Vivipary in Oroxylum indicum (L.) Vent. and Holarrhena pubescens (Buch.-Ham.) Wall. ex G. Don. Ind. J. Fund. Appl Life Sci. 3 (3): 210–213. Singh A.K. 2012. Seedling morphology of four species of Ocimum L. (Lamiaceae) and its taxonomic significance. Bangladesh J. Plant Taxon. 19 (1): 89–92. Singh A.K., Sahu R.K., Singh S. 2014. Morphotaxonomic studies on Andrographis paniculata (Burm. f.) Wall. ex Nees seedling – a medicinal plant. Ind. Forester 140 (11): 1056–1060. Singh A.K., Singh S., Srivastava M., Srivastava S. 2008. Seed and seedling morphology of a medicinal plant – Catharanthus roseus. Ind. Forester 134 (4): 537–541.

Modern Phytomorphology 8 (2015) Srivastava R.K. 2005. Editorial. Ind. Forester 131 (3): 273–274. Tenpe C.R., Upaganlawar A., Burle S., Yeole Y.G. 2009. In vitro antioxidant and preliminary hepatoprotective activity of Oroxylum indicum Vent. leaf extracts. Pharmacologyonline 1: 35–43. Vasanth S., Natarajan M., Sundaresan R., Rao R.B., Kundu A.B. 1990. Ellagic acid from Oroxylum indicum Vent. Ind. Drugs 28 (11): 507. Vikas, Gautam M., Tandon R., Ram H.Y.M. 2009. Pollination ecology and breeding system of Oroxylum indicum (Bignoniaceae) in the foothills of the Western Himalaya. J. Tropic. Ecol. 25 (1): 93–96. Vogel E.F., de 1980. Seedlings of dicotyledons. PUDOC, Wageningen. Yin W.G., Li M.L., Kang C. 2007. Advances in the studies of Oroxylum indicum. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. 32(19): 1965–1970. Zaveri M., Jain S. 2007. Gastroprotective effects of root bark of Oroxylum indicum Vent. J. Nat. Remedies 7 (2): 269–277. Zaveri M., Jain S. 2010. Phytopharmacogostical studies on root bark of Oroxylum indicum Vent. Int. J. Pharma. Sci. Rev. Res. 4 (1): 132–135.

Modern Phytomorphology 8: 49–52, 2015

Leaf micromorphology of Kalanchoë laciniata (Crassulaceae) Emilia Brzezicka 1*, Kamila Karwowska 1, Małgorzata Kozieradzka-Kiszkurno 1, Mykhaylo Chernetskyy 2 Abstract. The main aim of the work was to characterize morphology and anatomy of succulent leaves. Morphological and anatomical studies conducted on succulent leaves of Kalanchoë laciniata. The anatomy of leaves where studied with the use of light microscopy. This species belongs to the family Crassulaceae and it demonstrates the presence of adaptive traits which are necessary to survive and allow them inhabit in dry environment. Family Crassulaceae occur on arid and semiarid areas, among the rocks, on the sandy areas and in the mountains. Anatomical studies show that leaves of K. laciniata possess a water storage tissue and mesophyll does not consist of palisade and spongy parenchyma. K. laciniata like the other species belonging to family Crassulaceae present physiological and morphological adaptations. Key words: Crassulaceae, Kalanchoë laciniata, succulents, leaf, morphology, anatomy 1 Department of Plant Cytology and Embryology, University of Gdańsk, Wita Stwosza 59, 80-308 Gdańsk, Poland; * emka2109@wp.pl 2 Botanical Garden, Maria Curie-Skłodowska University in Lublin, Sławinkowska str. 3, Lublin, 20-810, Poland

Plants by various adaptations can occur in areas with different (very high or low) intensity of some factors important to life. Xerophytes plants exhibit a variety of adaptive features (xeromorphysm) which allow them inhabit in areas where is permanent or temporary deficiency of available water for plants. Among group of xerophytic plants are present succulents and sclerophytes, which show different strategy to survive in dry environment. Crassulaceae DC. is a family of mostly leaf succulents and it has about 1500 species. Crassulaceae representatives are most frequent in semi-arid, arid habitats and in the mountainous, often at high altitudes. Family Crassulaceae belongs to succulents which conduct frugal water economy and accumulate water in special tissue – water storage tissue. Depending on locations of the water storage tissue it can be characterize succulent leaves, stems, roots. These succulent organs are clearly thickened, succulent (juicy) and have enlarged volume. Water storage tissue is like magazine that is filled up at periods when the water is available, but during drought it is used to sustain vital needs of the plant (Wyka 2008). Except that the Crassulaceae plant organs are © The Author(s), 2015

corpulent, they exhibit low surface to volume ratio. Reduction of the surface is associated with a lower transpiration. In addition in reduction of water losses is involved watertight epidermis. Strongly reduced transpiration is correlated with reduced gas exchange so next to morphological adaptations are also important physiological adaptations – Crassulaceaen acid metabolism. Plants of the family Crassulaceae conduct CAM photosynthesis; fixation of carbon dioxide takes place at night when stomata are open by the enzyme phospoenolpyruvate carboxylase. However, at night due to lack of light do not occur processes of light phase of photosynthesis and carbon dioxide is accumulated in the vacuole as a malic acid. During the day malic acid leaves the vacuole and in the cytoplasm it is decarboxylated with an enzyme malate, releasing carbon dioxide. Crassulaceae occurs predominantly in the temperate and subtropical zones of the northern hemisphere and Africa (Hart 1997). Genus Kalanchoë Adans. belongs to the family Crassulaceae and includes about 150 species (Descoings 2006). It can be observed in the arid areas of East and South-West Africa

Modern Phytomorphology 8 (2015) (prepared from paraformaldehyde) and 2.5% glutaraldehyde in a 0.1 M cacodylate buffer (pH=7.0) for 4 h at room temperature. After rinsed in the 0.05 M cacodylate buffer material was post-fixed in 2% osmium tetroxide at 4 °C overnight. Washed specimens were treated with 2% uranyl acetate for 1 h. After dehydration in an acetone series the samples were embedded in Spurr’s epoxy resin and 0.5-1.0 μm thick specimens were cut with a glass knives on a microtome and stained with toluidine blue 0.

Fig. 1. Habit of Kalanchoë laciniata.

and on adjacent islands, also in South-East Asia. About half of all described Kalanchoë species occur in Madagascan flora as endemic species. Characteristic feature of genus Kalanchoë is presence along leaf margins of the new individuals which develop vegetatively. K. laciniata (L.) DC. is native species to Africa, Temperate Asia (Saudi Arabia), Tropical Asia (India) (Descoings 2003). Common name of K. laciniata is „Christmas tree plant” and it is a perennial shrub with succulent leaves. For light microscopy, fragments of K. laciniata leaves were fixed in 2.5% formaldehyde

K. laciniata – perennial or biennial shrublets, may grow to 1.5 meters in height and has succulent, divided leaves which represent the opposite arrangement on the stem. The leaves of this species are glossy and have pale green to dark green color (Fig. 1). Leaf blade is narrow oblong and the leaf edge is dentate or crenate. The petiole is fleshy (Descoings 2003). Along the leaf margin or on the leaf surface red or purple color can be observed due to the presence of anthocyanins in the vacuoles of some epidermal cells. The results of the microscopic observations showed that the epidermis is composed of a single layer of closely adhering cells (Fig. 2). Epidermal cells on the adaxial and abaxial surface do not differ significantly between themselves in size and number, but it can be observed that the cells of the abaxial epidermis are little more numerous. Epidermal cells have more or less oblong shape; the outer cell wall is convex and covered with cuticle. However, cells near hydathodes have visibly different shape and size in compared to other epidermal cells. The leaves of K. laciniata are amphistomatic so the stomata are present on both surfaces of leaf. Stomata are on the same level as the other cuticular cells and the stomatal pores can be closed or open. Mesophyll cells located under the epidermis, near the stomata are clearly more loosely arranged and form air-exchange chambers. The chlorenchymatic tissue of K. laciniata leaves is relatively uniform, because it is not differentiated into the palisade and spongy layers. Cells of chlorenchymatic tissue have

Brzezicka E. et al. Leaf micromorphology of Kalanchoë laciniata

Fig. 2. Transverse section of Kalanchoë laciniata leaf. Light micrograph: ACH – air-exchange chamber; Ep – epidermis; Me – mesophyll cells; T – tannin cells; VB – vascular bundles; Arrow – stoma.

irregular shape (spherical to ellipsoidal). They closely adjacent to each other, but the intercellular spaces are visible. Parenchymatous cells which are located closer to the epidermis are smaller then cells which are located deeper into the leaf. However, mesophyll cells near to the vascular bundles are smaller and more closely arranged. In central part of the mesophyll cells is located one, big central vacuole, while the cellular components like cytoplasm and chloroplasts are near the thin cell wall. Vacuoles of some mesophyll cells located near to the epidermis, vascular bundles and hydathodes contain phenolic compounds. Leaves of K. laciniata demonstrate the presence of adaptive traits that enable it survive in dry environment; this was observed in other species Kalanchoë (Chernetskyy & Weryszko-Chmielewska 2008; Chernetskyy 2009, 2012). New reports about the structure of leaf may provide knowledge that would be useful in solving problems with nomenclature and taxonomy of the subfamily Kalanchoideae Berg.

Acknowledgements We cordially thank the Director of the Prague Botanical Garden in Czech Republic Vĕra Bidlová and Dr. Eva Smržová for permission to use plants from the Garden collections. We also would like to thank MSc Karol Fiedorek for made available the Kalanchoë laciniata material from the collection of greenhouse plants at the Botanical Garden of Nicolaus Copernicus University in Torun. References Chernetskyy M. 2009. Xeromorphic traits of leaves of chosen species of Kalanchoё Adans. genus. Materials of IV International Young Scientists Conference „Biodiversity. Ecology. Adaptation. Evolution”, dedicated to 180th anniversary from the birth of famous physiologist Ivan Sechenov, 16-19 September 2009, Odessa: 16–17. Chernetskyy M.A. 2012. The role of morphoanatomical traits of the leaves in the taxonomy of Kalanchoideae Berg. subfamily (Crassulaceae DC.). Mod. Phytomorphol. 1: 15–18.

52 Chernetskyy M.A., Weryszko-Chmielewska E. 2008. Structure of Kalanchoë pumila Bak. leaves (Crassulaceae DC.). Acta Agrobot. 61 (2): 11–24. Descoings B. 2003. Kalanchoë. In: Eggli U. (ed.), Illustrated handbook of succulent plants. Crassulaceae: 143–181. Springer-Verlag, Berlin – Heidelberg – New York.

Modern Phytomorphology 8 (2015) Descoings B. 2006. Le genre Kalanchoë (Crassulaceae): structure et définition. J. Bot., Bull. Soc. Bot. Fr. 33: 3–28. Hart H. 1997. Diversity within mediterranean Crassulaceae. Lagascalia 19 (1-2): 93–100. Wyka T. 2008. Water tissues of succulents. Part 1. Kaktusy i inne 5 (1): 4–11.

Modern Phytomorphology 8: 53–54, 2015

Anatomical structure of the leaves of Crassula cordata (Crassulaceae) Kamila Karwowska 1*, Emilia Brzezicka 1, Małgorzata Kozieradzka-Kiszkurno 1, Mykhaylo Chernetskyy 2 Key words: Crassulaceae, Crassula cordata, succulent, leaf, structure Department of Plant Cytology and Embryology, University of Gdańsk, Wita Stwosza 59, 80-308 Gdańsk, Poland; *kamilak.art@gmail.com 2 Botanical Garden, Maria Curie-Skłodowska University in Lublin, Sławinkowska str. 3, Lublin, 20-810, Poland 1

Crassulaceae DC. is a family of plants belonging to dicotyledons with a succulent leaves. They occur mostly in warm regions, especially many species distributed in Africa. Grow usually in sandy or mountainous areas and among the rocks, in habitats where water is scarce. The conditions which they live in cause that their leaves are modified to a greater or lesser extent. In a succulent leaf the chlorenchymatic tissue is not differentiated into the palisade and spongy layers. It forms clearly distinguishable water tissue with the large volumes of vacuoles. In leaf, additional amounts of water are stored as reserves during drought. The cells are tightly packed, the intercellular spaces are small. Such structure is also connected with the CAM photosynthesis. In Crassulaceae collecting of carbon dioxide takes place at night, and then used during photosynthesis during the day. It is adaptation for increased efficiency of water too. Moreover, in the large vacuoles, besides water, malate is accumulated – an intermediate compound in CAM. The epidermal tissue is also active in adaptation, often the outer call wall is thickened, covered a thick layer of cuticle, sometimes with a wax deposit. The aim of this study was to investigate the anatomy of the leaf of Crassula cordata Thunb. using the light microscopy. Mature leaves of plants were cut into small pieces and fixed in 2.5% glutaraldehyde and © The Author(s), 2015

2.5% formaldehyde in 0.1 M cacodylate buffer. Than tissue was post fixed in 2% osmium tetroxide, dehydrated in a graded acetone series and embedded in Spurr resin. Sections of 0.5-1.0 μm were cut using glass knives on a microtome and observed under light microscopy. Crassula cordata is a typical leaf succulent plant. It has a characteristic morphology and

Fig. 1. Habit of Crassula cordata.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 2. Light micrograph of a cross section of the leaf Crassula cordata: H – hydathodes; EP – epidermis; ME – mesophyll; T – tannin cells.

small size (Fig. 1). This also indicates the anatomical structure of the leaf, observed on the cross-sections (Fig. 2). Single-layered epidermis is composed of thick-walled, elongated cells. It is covered with a thick layer of cuticle. In the abaxial surface stomata was observed. Parenchyma is relatively uniform. The same cells perform the functions of water storage and photosynthesis. Mesophyll is not differentiated into palisade and spongy layer. Cells are tightly packed with

small intercellular spaces. In mesophyll cells can be seen large vacuoles and plastids near the cell wall. These characteristics make good use of the volume for water storage. On the adaxial surface of leaf numerous hydathodes are present. Epithem, tissue which forms hydathodes, is composed of thick-walled, tightly packed, small cells with visible nucleus. Mesophyll cells surrounding vascular bundle and hydathodes contain vacuoles filled tannin substances.

Modern Phytomorphology 8: 55–60, 2015

The annual biological cycles of Teucrium polium L. and Thymus sibthorpii Bentham (Lamiaceae) Artemios M. Bosabalidis Abstract. Teucrium polium appears in winter as a cluster of short shoots with small leaves (chamaephyte). In early spring, shoots progressively elongate until in late spring shoot elongation ceases. At the tip of each shoot, an inflorescence (dichasium with apical racemes) is developed which completes pollination by the end of July. Summer leaves are about 10-fold larger than winter leaves. In November, summer leaves are shed and the leaf-naked shoots later become dried and abscise. In winter, the dormant buds at the base of the plant break dormancy and generate many short shoots forming a claster. Thymus sibthorpii is also chamaephyte. In early spring, the short winter shoots start increasing in length and by the end of April shoot elongation becomes completed. On the tip of each shoot an inflorescence (raceme) is developed which completes pollination by the end of May. In summer, plants consist of leaf-bearing shoots only (inflorescence axes dry and then drop down). In November, all leaves are shed and small shoots sprout out from dormant buds at the base of the plant. Key words: Teucrium polium, Thymus sibthorpii, biological cycles, chamaephytes Department of Botany, School of Biology, Aristotle University, Thessaloniki 54124, Greece; artbos@bio.auth.gr

Introduction Teucrium polium L. (c.n. germander, Lamiaceae) is a perennial subshrub which grows wild principally in Northern Africa, Southern Europe, and South-Western Asia. It is well-adapted to the Mediterranean climate with hot arid environments. T. polium has healing virtues and is traditionally used in various pathological disorders such as inflammation, diabetes, rheumatisms, hypotension, etc. (Gharaibeh. et al. 1988; Suleiman et al. 1988; Bahramikia & Yazdanparast 2012). It also exhibits antioxidant activities (Tepe et al. 2011) and exerts a significant action against human prostate cancer (Kandouz et al. 2010), as well as human lung cancer (Haidara et al. 2011). Thymus sibthorpii Bentham (c.n. thyme, Lamiaceae) is also a perennial subshrub which grows wild more or less in the same regions with those of T. polium. Extracts of the plant were found to develop antimicrobial, antioxidant, and anticancerous activities (Amirghofran et al. 2006; Erdemoglu et al. 2006; Askun et al. 2013). © The Author(s), 2015

Though a great deal of research has been conducted on the phytochemistry, essential oils, and medicinal properties of T. polium and Th. sibthorpii, data on the annual biological cycles of these plants are missing. The present work constitutes a contribution to bridging this gap of information. Material and methods The annual biological cycle of T. polium was studied in a region of Ormylia Chalkidiki, Northern Greece (40°16’53’’ N, 23°31’44’’ E, altitude 48 m a.s.l.) Th. sibthorpii was studied in a nearby region (40°16’53’’ N, 23°31’43’’ E, altitude 51 m a.s.l.). The meteorological data in the study regions during 2009-2011 are reported in Tab. 1. The data were provided by the Regional Center for Plant Protection and Quality Control, Thermi, Thessaloniki, Greece. Results and discussion Teucrium polium T. polium appears in winter as a chamaephyte, i.e. as a cluster of densely-arranged short shoots

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Tab. 1. Meteorological data in the study regions during 2009-2011. Average daily values

Winter months

Spring months

Summer months

Autumn months

Air temperature (°C)

7.3

13.4

24.3

15.7

Air humidity (%)

78.0

69.4

63.3

75.7

Rainfall (mm)

1.9

1.1

1.0

Tab. 2. Leaf parameters measured during the biological cycles of Teucrium polium and Thymus sibthorpii. Average values

T. polium

Th. sibthorpii

winter leaves

summer leaves

winter leaves

summer leaves

Leaf length (mm)

7.8

21.1

6.9

16.6

Leaf width (mm)

1.3

5.2

1.6

3.1

89.8

12.0

33.5

Leaf surface area (per 9.2 blade side, mm²)

(average length 7 cm) closed to the soil surface (Fig. 1 A). These shoots have been described by Orshan (1963) as “temporary brachyblasts” and bear small leaves (Tab. 2). In March, winter brachyblasts of germander start to progressively elongate until by the end of May they become erect and reach a maximum length of about 20 cm (“dolichoblasts”). During this time, on the tip of each shoot an inflorescence (dichasium with apical racemes) is formed (Fig. 1 B). Inflorescences have a length of about 7 cm, consist of white flowers, and conclude their development on early July. Spring leaves are significantly larger than winter leaves and they follow along the shoots the pattern of decussate phyllotaxy. Leaves obtain their maximum size in middle of July (Tab. 2). Summer leaves have an oblong shape (Metcalfe & Chalk 1979) and their margins are toothed with rounded apices (Fig. 3 A). Leaf petioles are very small (appr. 1 mm long). A comparative appearance of winter and summer leaves of T. polium is illustrated in Fig. 3 A. By the end of July, pollination has completed and flowers become dried and fall (Fig. 1 C). Shortly later in middle August, the axes of the inflorescences also fall. In November, the summer leaves are shed down, so that plants consist of leaf-naked shoots only (Fig. 1 D). These may remain on the plants or become abscised by the wind. In winter, the dormant buds at the base of germander receive a stimulus

of low temperatures and short photoperiod, break dormancy, and start sprouting short “temporary brachyblasts”, which are typical for the winter plants (Fig. 1 A, D). Thymus sibthorpii Th. sibthorpii forms its winter shoots when photoperiod is short (8 h light, 16 h dark) and temperature low (below 10 °C). In winter, thyme is a chamaephyte with densely-arranged short shoots (average length – 9 cm), initiating from dormant basal buds (Fig. 2 A). These “temporary brachyblasts” are primary shoots and bear on their nodes remarkably shorter secondary shoots (average length – 1 cm). Along the primary and secondary shoots, small leaves emerge. (Tab. 2). During early spring (March), temporary brachyblasts gradually elongate and by the end of April they reach a length of 12‑15 cm (“dolichoblasts”). On the tip of each spring shoot an inflorescence axis develops (1-7 cm long) which terminates in a raceme inflorescence (Fig. 2 B). Thus, by the end of April, the cumulative length of shoots and inflorescences together is about 20 cm. Flowers have a dark-pink to violet colour. On the nodes of the spring shoots and later of the summer shoots, large leaves having maximum expansion appear (Tab. 2). The petiole of the leaves is short and the blade (lamina) has a lanceolate shape (Fig. 3 B). Leaf phyllotaxy

Bosabalidis A.M. The annual biological cycles of Teucrium polium and Thymus sibthorpii

Fig. 1. The annual biological cycle of Teucrium polium at various seasonal phases (herbarium material): A – winter (late January); B – spring/summer (late May/early July); C – summer (late July/middle August); D – autumn (late November).

along the shoots follows the decussate pattern. By the end of May, inflorescences have completed pollination and fertilization, and their flowers become dried. Some time later

(end of June), the axes of the inflorescences also become dried. In late July, the inflorescence axes usually abscise and fall from the tips of the shoots. Thus,

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Bosabalidis A.M. The annual biological cycles of Teucrium polium and Thymus sibthorpii

Fig. 3. Comparison of summer leaves (large asterisk) and winter leaves (small asterisk) of Teucrium polium (A) and Thymus sibthorpii (B).

plants consist of leaf-bearing shoots only which have an average length of 15 cm (Figs. 2 D). In November, all leaves are shed down. When winter comes, the dormant buds at the base of thyme receive a stimulus of short photoperiod and low temperatures, break dormancy and sprout short shoots with dark-green leaves (“brachyblasts”). These shoots in their entirety will constitute a chamaephyte which is the vegetative form of the plant in winter. Conclusions In the studied region, T. polium (germander) and Th. sibthorpii (thyme) exhibit between them some similarities, but also present some differences during their annual cycles. The striking similarity is that both plants have very small size in winter (chamaephytes) and remarkably larger size in summer. Simultaneously, winter leaves are much smaller than summer leaves. Both species follow along the shoots the pattern of decussate phyllotaxy. Their germander shoots reach the final size on May, whereas thyme shoots – on April. Germander plants are taller than thyme plants. In both plants, inflorescences are racemes and

develop on the tips of the shoots. In germander, blooming starts by the end of May and terminates by the end of July, whereas in thyme, blooming starts by the end of April and terminates by the end of May. In both plants, leaves are shed in November. References Amirghofran Z., Bahman I., Azadmehr A., Javidnia K. 2006. Anticancer effects of various Iranian native medicinal plants on human tumor lines. Neoplasma 53: 428–433. Askun T., Tekwu E.M., Satil F., Modanlioglu S., Aydeniz H. 2013. Preliminary antimycobacterial study on selected Turkish plants (Lamiaceae) against Mycobacterium tuberculosis and search for some phenolic constituents. BMC Complement. Altern. Med. 13: 365. Bahramikia S., Yazdanparast R. 2012. Phytochemistry and medicinal properties of Teucrium polium (Lamiaceae). Phytother. Res. 26: 1581–1593. Erdemoglu N., Turan N.N., Cakici I., Sener B., Aydin A. 2006. Antioxidant activities of some Lamiaceae plant extracts. Phytother. Res. 20: 9–13. Gharaibeh M.N., Elayan H.H., Salhab A.S. 1988. Hypoglycemic effects of Teucrium polium. J. Ethnopharm. 24: 93–99. Haidara K., Alachkar A., Al Moustafa A.E. 2011. Teucrium polium plant extract provokes significant cell death in human lung cancer cells. Health 3: 366–369.

◀ Fig. 2. The annual biological cycle of Thymus sibthorpii at various seasonal phases (herbarium material): A – winter (late January); B – spring (late April); C – spring (late May); D – summer (late July).

60 Kandouz M., Alachkar A., Zhang L., Dekhil. H., Chehna F., Yasmeen A., Al Moustafa A.E. 2010. Teucrium polium plant extract inhibits cell invasion and motility of human prostate cancer cells via the restoration of the E-cadhedrin/catenin complex. J. Ethnopharm. 129: 410–415. Metcalfe C.R., Chalk L. 1979. Anatomy of the dicotyledons. Systematic anatomy of the leaf and stem. Vol. 1. Oxford Sci. Publ., New York. Orshan G. 1963. The water relations of plants. Blackwell, London.

Modern Phytomorphology 8 (2015) Suleiman M.S., Abdul-Ghani A.S., Al-Khalil S., Amin R. 1988. Effect of Teucrium polium boiled leaf extract on intestinal motility and blood pressure. J. Ethnopharm. 22: 111–116. Tepe B., Degerli S., Arslan S., Malatyaly E., Sarikurkcu C. 2011. Determination of chemical profile antioxidant, DNA damage protection and antiamoebic activities of Teucrium polium and Stachys iberica. Fitoterapia 82: 237–246.

Modern Phytomorphology 8: 61–64, 2015

Identification and assay of the flavonoids in medicinal plants with hepatoprotective action Maria A. Cojocaru-Toma Abstract. The article describes the identification and assay of the flavonoids in medicinal plants with hepatoprotective action, harvested as a culture at the Cultivation Center of the Medicinal Plants within State University of Medicine and Pharmacy „Nicolae Testemițanu” from the Republic of Moldova, using Pharmacopoeia methods. The flavonoids, found in the examined medicinal product, are responsible for hepatoprotective activity due to antioxidant activity, exhibited by neutralizing free radicals. The flavonoids were identified by using the Chinode method and thin layer chromatography, operating with 3 systems of solvents, and as biomarkers rutine, quercetine and luteolin ewere used. The results of the quantitative analysis point out that the content of the flavonoids determined by using spectrophotometric method is in the range of 0,620% to 1,204%, in studied vegetal products. Key words: hepatoprotective medicinal plants, flavonoids, identification, assay, spectrophotometric method State University of Medicine and Pharmacy „NicolaeTestemițanu”, Department of Pharmacognosy and Pharmaceutical Botanic, Malina Mică str. 66, Chișinău MD 2025, Republic of Moldova; mdmarct@yahoo.com

Introduction At the beginning of the third millennium, acute and chronic hepatitis, especially with parenteral transmission continues to be a major public health problem because of the prevalence, endemicity, increased morbidity and mortality and high disability rate after chronicity of infection. It is astounding fact that one in 12 people worldwide are living with either chronic hepatitis B or C, which is much higher prevalence than the prevalence of HIV or any type of cancer. Thus, the problem remains acute and the need to assess medicinal plants and active principles responsible for hepatoprotective action is undeniable, both in terms of medical, social and economic points (Programul național... 2012-2016). Hepatoprotective medicinal plants are an excellent natural remedy for the treatment of hepatobiliary diseases by increasing bile secretion, stimulation of gallbladder contraction and bile ducts, lower cholesterol and blood glucose, increase the dry residue of bile, liver cell regeneration. At once, improve liver functions, playing the role of detoxification, including by normalizing cholesterol, increasing resistance to infection by © The Author(s), 2015

liver antioxidant activity. However, against free radicals, the body builds antioxidant compounds, whichare recommended to be delivered to the body from the exogenous sources too, including the use of medicinal plants, these ones containing flavonoids in larger or smaller amounts. At the same time, flavonoids are able to potentiate the physiological effects of other antioxidants such as vitamins E, A, C. (Ciulei et al. 1995; Cojocaru-Toma 2014). The target of the study is the identification and the spectrophotometric determination of the flavonoids in medicinal plants with hepatoprotective activity, vegetal products harvested from the collection of the Cultivation Center of the Medicinal Plants within State University of Medicine and Pharmacy „NicolaeTestemițanu”. Material and methods In the study were included vegetal products, harvested according to their provenience and pharmacopoeia recommendations: artichoke leaves – Cynarae folium, thistle fruits – Sylibi fructus, underground parts of astragalus – Astragali radices, aerial parts of chicory – Cichorii herba, marigold flowers – Calendulae flores, mint

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 1. Identification of flavonoids by thin-layer chromatografy, a and b systems.

leaves – Menthae piperitae folia, septfoil rhizomes – Tormentillae rhizomata, immortelle flowers – Helichrysi italici flores, aerial parts of sweet clover – Meliloti officinalis herba, comfrey roots – Symphyti radices, aerial parts of agrimony – Agrimoniae herba, tansy flowers – Tanaceti flores, immortelle flowers – Helichrysi arenarii flores. Medicinal plants with hepatoprotective action were selected based on scientific publications, identified by determinators (Negru 2007) and assessed by reference Pharmacopoeias, according to Ministry of Health Order no. 113 of 17.02.2011, regarding the approval of reference Pharmacopoeias in Moldova, which establishes the European Pharmacopoeia as a reference in the elaboration, standardization and quality control of drugs in Moldova. As a result of examination the analysis methods of vegetal products and of active principles from the reference Pharmacopoeias mentioned above, we find out that the assay of flavonoids is presented for the following vegetal products: thistle fruits, immortelle flowers, chicory flowers, marigold flowers, aerial parts of rattles, artichoke leaves (European Pharmacopoeia 2014). Flavonoids, in turn, are related phenolic vegetal pigments with polyphenolic structure, widespread in the plant kingdom found most often in the form of heterosides whose aglycone/ genin are derivatives of phenyl-benzo-y-pirone C6C3-C6. The extraction of flavonoids is based on

their solubility in hot water or alcohol. Sometimes crystalline forms are obtained by simply cooling the extraction solution. The extraction is performed in alcohol, the resulting solutions are subjected to evaporation, and the residue is taken up in hot water and exhausted with ethyl acetate and then with butanol. In preparing extracts for the qualitative reactions, exactly weighed samples of plant products, sprayed and treated with alcohol are maintained on the condenser water bath until exhausting the vegetal product. After cooling, the extracts are filtered and used in the identification reactions: the Chinode reaction and thin layer chromatography. In the determination of the flavonoids we used the spectrophotometric method, according to European Pharmacopoeia, based on the colored reaction with a solution of aluminum chloride (European Pharmacopoeia 2014). Results The principle of the Chinode reaction is based on the fact that the flavonols, flavones and flavanones by reducing with the magnesium, in the presence of hydrochloric acid, present the red or orange color, due to the formation of anthocyanidines, the reaction which is negative for aurones and chalcones, which at the addition of hydrochloric acid, in the absence of magnesium, give red color, with the formation of oxonium salts. The Chinode reaction

Cojocaru-Toma M.A. Identification and assay of the flavonoids in medicinal plants

Tab. 1. Results of thin layer chromatography. Nr.

Species

(Rf) in the 1st system ethyl acetate: (Rf) in the 2nd system n-butanol: glacial formic acid: glacial acetic acid: water acetic acid: water (100:11:11:26) (4:1:2)

Cynara scolimus

0,49; 0,55; 0,87

0,48; 0,62; 0,72; 0,82

Silybum marianum

0,39

Astragalus glycyphyllos

0,42; 0,81

0,68; 0,86

Cichorium intybus

0,19; 0,33; 0,41; 0,51; 0,54; 0,87

0,67; 0,74; 0,83

Calendula officinale

0,41

0,38; 0,68; 0,89

Mentha piperita

0,41; 0,76

0,68

Potentilla erecta

0,55; 0,76; 0,89

0,15; 0,54; 0,87

Helichrysum arenarium

0,33; 0,41; 0,49; 0,82; 0,89

0,69; 0,83; 0,88

Helichrysum italicum

0,33; 0,36; 0,41; 0,49; 0,65; 0,86; 0,89

0,69; 0,59; 0,46; 0, 83; 0,88

10.

Melilotus officinalis

0,41

0,66

11.

Symphytum officinale

0,41

0,68

12.

Agrimonia eupatoria

0,41; 0,87

0,66, 0,83

13.

Tanacetum vulgare

0,41; 0,86

0,67; 0,84

Rutine (etalon)

0,41

0,68

Quercitine (etalon)

0,89

0,87

Luteoline (etalon)

0,87

0,83

was positive for all samples studied, showing the presence of flavonoids in all vegetal products listed. Flavonoids were identified also by thin layer chromatography, using three systems (Fig. 1): a) ethyl acetate: formic acid: glacial acetic acid: water (100:11:11:26); b) n-butanol: glacial acetic acid: water (4:1:2); c) toluene: acetic acid: water (60:22:1,2). The system toluene: acetic acid: water (60:22:1.2) gave less positive results, the spots being visible for the first two systems mentioned above and as etalon were used: rutine, quercetine and luteoline. For the identification of flavonoids, on the same chromatogram the color and the fluorescence of the spots are compared, the value of the retention coefficient (Rf) for the sample – solution and the etalon – solution. The detection of the spots was performed by the own fluorescence and in the UV – light, with aluminum chloride 2,5% (Tab. 1). After conducting thin-layer chromatography in plants with hepatoprotective action the following components were identified:

Rutine – in: Cynara scolimus, Sylibum marianum, Astragalus glycyphyllos, Cichorium intybus, Calendula officinale, Mentha piperita, Helichrysum arenarium, Helichrysum italicum, Melilotus officinalis, Symphytum officinale, Agrimonia eupatoria, Tancetum vulgare. Quercetine – in: Cichorium intybus, Calendula officinale, Potentilla erecta, Helichrysum arenarium, Helichrysum italicum. Luteoline – in: Agrimonia eupatoria, Cynara scolimus, Cichorium intybus, Helichrysum arenarium, Helichrysum italicum, Tanacetum vulgare. Our aim was to perform assay of total flavonoids using spectrophotometric method, which is also found in the European Pharmacopoeia (2014). Spectrophotometric method is based on the principle of color reaction of flavonoids with a solution of aluminum chloride. The flavonoid concentration is calculated using the standard graph constructed on the absorbance corresponding to rutozide solutions of different concentrations. In the working technique, the exactly weighed

Modern Phytomorphology 8 (2015) officinale; 0,712% in Astragalus glycyphyllos; 0,717% in Tanacetum vulgare; 0,764% in Helichrysum arenarium; 0,803% in Melilotus officinalis; 0,816% in Potentilla erecta; 0,871% in Agrimonia eupatoria; 0,890% in Helichrysum italicum; 0,947% in Mentha piperita and the highest content of 1,204% for Cynarae folium, with a relative error of 0 to 0,796.

A, nm 1 0,8 0,6 0,4

Discussion and conclusions

0,2 0 0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

C, mg/ml

Fig. 2. Total flavonoids content calibration graph of rutine.

sample of the pulverized vegetal product, 50 % ethyl alcohol is added and the extraction is carried out by boiling in a water bath under reflux for 30 minutes. The hot solution was filtered and after cooling made up to volume specifically, by washing with the same solvent the residue thus obtaining the A solution.10 ml of solution A is diluted with methanol to 25 ml in a volumetric flask, then stirred for 2-3 minutes and allowed to stand for 10 minutes. The first portion was filtered and removed. At the 5 ml of the filtrate is added 5 ml of sodium acetate 100 g/l and 3 ml of aluminum chloride 25 g/l , the obtained solution is stirred and completed with methanol until 25 ml in a volumetric flask, thus obtaining the sample – solution. The absorbance of the solution is determined at 430 nm, using as the compensation liquid a solution obtained under the same conditions as the sample solution, 5 ml of the filtrate, 8 ml of water and 25 ml methanol in a volumetric flask. The flavonoids concentration of the analyzed sample is calculated using a standard curve established in parallel and in the same conditions as the sample solution taking into work: 1,0 ; 2,0 ; 3,0 ; 4,0 and 5,0 ml standard solution of rutozide 0,1 g/l in methanol, applying the formula (Oniga et al. 2004). The experimental results shows that the total content of flavonoids (Fig. 2) in vegetal products studied using the spectrophotometric method in recalculation on rutine are: 0,620% for Silybi fructus; 0,698% in Cichorium intybus; 0,646% in Symphytum officinale; 0,701% in Calendula

The vegetal products were harvested from the collection of the Cultivation Center of the Medicinal Plants within the State University of Medicine and Pharmacy „NicolaeTestemițanu” according to the nature of the vegetal product and Pharmacopoeia recommendations. Identification of flavonoids was performed by identifying reactions and thin layer chromatography method using three systems, including system toluene: acetic acid: water (60:22:1,2 ), which gave negative results, the spots being visible in systems: ethyl acetate: formic acid: glacial acetic acid: water (100:11:11:26) and n-butanol: glacial acetic acid: water (4:1:2) as the etalon using: rutine, quercetine and luteoline. The content of flavonoid in the medicinal plants with hepatoprotective activity was determined by spectrophotometry according to the Pharmacopoeia and deviates from 0,620 % for Silybi fructus to 1,204 % for Cynarae folium. References Cojocaru-Toma M. 2014. Valorificarea plantelor medicinale cu acțiune hepatoprotectoare din flora Republicii Moldova. Buletinul Academiei de științe 1 (42): 237–341. Ciulei I., Istudor V., Palade M., Albulescu D., Gоrd C. 1995. Analiza farmacognostică și fitochimică a produselor vegetale. Vol. I: 22–46. Ed. Tehnoplast Company, București. European Pharmacopoeia. 2014. Vols I and II. 8th ed. Negru A. 2007. Determinator de plante din Flora Republicii Moldova: 305–311. Chișinăup. Onigă I., Benedec D., Hanganu D. 2004. Analiza produselor naturale medicinale Universitatea de Medicină şi farmacie Iuliu Haţineanu: 94-104. Cluj – Napoca. Programul național decombatere a hepatitelor virale B, C și D în Moldova pentru anii 2012-2016. Monitorul Oficial al Republicii Moldova Nr. 34-37 din 17.02.2012.

Modern Phytomorphology 8: 65–70, 2015

Application of medical cannabis in patients with central nerve system disorders Lidia Kotuła, Alicja Petniak, Ewa Kołodziej, Magdalena Amarowicz, Marcin Urbańczuk, Katarzyna Schab, Paulina Gil-Kulik, Jolanta Karwat, Jarosław Kotuła, Paulina Mulawka, Dominika Mulawka, Janusz Kocki Abstract. Cannabis sativa is an annual plant in the Cannabaceae family, species of the genus Cannabis. Cannabis contains active elements, including Δ9-tetrahydrocanabinol (THC) and cannabidiol (CBD). Neurological disorders are typically associated with neurodegeneration. It means that there is no causal treatment. Usually we can only modulate disease. It is very necessary to patients to reduce pain sensation or excessive muscle tension. The paper contains a description of therapeutic possibilities treatment of cannabis in neurological disorders such as Alzheimer’s disease, multiple sclerosis, Tourette syndrome and spasticity. Key words: Cannabis sativa, cannabis, Alzheimer’s disease, multiple sclerosis, Tourette’s syndrome, dystonia Department of Clinical Genetics, Medical University of Lublin (Zakład Genetyki Klinicznej UM w Lublinie), ul. Radziwiłłowska 11, 20-080 Lublin, Poland; zgkumlub@wp.pl

Cannabis sativa L. is a herbaceous plant in the Cannabis genus, a species of the Cannabaceae family. Other names for cannabis are marijuana or weed. Each part of the plant is harvested differently, depending on the purpose of usage. Its seeds are used to make hempseed oil (for cooking, lamps or paints), bird feed. The flowers (and the leaves, stems, and seeds) contain psychoactive chemical compounds known as cannabinoids that can be use for medicinal, recreational, and spiritual purposes. Historically, C. sativa has been used as hallucinogenic, hypnotic, sedative, analgesic, and anti-inflammatory agent. Nowadays cannabis is used as a recreational or medicinal drug, and as part of religious rites. Modern cannabis has been subject to legal restrictions, currently illegal in most countries of the world. Medical marijuana can be use in Europe (Great Britain, the Netherlands, Spain and Belgium). Cannabis contains more than 85 active elements, including Δ9-tetrahydrocanabinol (THC), cannabidiol (CBD), Cannabigerols (CBG), Cannabichromenes (CBC), Cannabinol (CBN) and Cannabinodiol (CBDL) (El-Alfy et al. 2010). THC is usually © The Author(s), 2015

the main ingredient, but other substances – such as CBD – can also have an active effect. The composition determines both: the effects and the side effects of the cannabis. Three types of medicinal cannabis are available through pharmacies: Sativex, Bedrocan, Bedrobinol and Bediol. They have different composition and strength varies. Types of cannabinoid receptors The body’s own cannabinoid system has been identified (El-Alfy et al. 2010). The discovery of this system, which comprises endocannabinoids: anandamid (AEA), 2-arachidonoiloglicerol (2-AG) and receptors, confirmed that cannabis has a positive effect on certain illnesses and conditions (Bisogno et al. 2005). Endocannabinoids (anandamid) and cannabinoids are also found at the intersection of the body’s various systems, allowing communication and coordination between different cell types. In human body two types of cannabinoid receptors have been identified: CB1 and CB2 receptors (Howlett et al. 2002). The first type

Modern Phytomorphology 8 (2015)

CB1 is mostly found in the central nervous system (CNS), connective tissues, gonads, glands, and organs. In CNS it takes a role in modulating pain. It also has an anti-emetic effect, and has influence on the memory and the motor system (Pacher et al. 2006). The second type of receptors CB2 is peripheral, and it is primarily found in immune system cells (in the spleen in particular) (Pacher & Mechoulam 2001). Probably it is responsible for the immunomodulatory effects of cannabinoids. Endocannabinoids and cannabinoids are also found at the intersection of the body’s various systems, allowing communication and coordination between different cell types. They are synthesized on-demand from cell membrane arachidonic acid derivatives, have a local effect and short half-life before being degraded by the enzymes fatty acid amide hydrolase (FAAH) and monoacylglycerol lipase (MAGL). Cannabinoids can be administered by smoking, vaporizing, transdermal patch, oral/ sublingual or rectal ingestion, and injection. Data currently available shows that medicinal cannabis can help to relieve pain and muscle spasms/cramps associated with (MS) or spinal cord damage, long-term neurogenic pain caused by, nerve damage, phantom limb pain, facial neuralgia or chronic pain following an attack of shingles, tics associated with Tourette syndrome, nausea, reduced appetite, weight loss and debilitation associated with cancer or AIDS, nausea and vomiting caused by medication or radiotherapy for cancer and AIDS. Patients generally tolerate medical cannabis well. Side effects of medicinal cannabis can be: mood-altering effects, insomnia or heart palpitations. Other effects are: relaxation, feeling hungry, heightened, sensitivity to the perception of colors and music. Also the time reaction may be slower, especially during the first hours after use. Alzheimer’s disease Alzheimer’s disease (AD) is a neurological disorder of unknown origin that is characterized by a progressive loss of memory and learned behavior (dementia). It begins slowly. It first

involves the parts of the brain that control thought, memory and language. People with AD may have trouble remembering things that happened recently or names of people they know- mild cognitive impairment (MCI). Patients with Alzheimer’s are also likely to experience depression, agitation and appetite loss, among other symptoms. There are no approved treatments or medications which can be available to stop the progression of AD. A review of the recent scientific literature indicates that cannabinoid therapy may provide symptomatic relief to patients afflicted with AD while also may moderate the progression of the disease (Pazos et al. 2004). Investigators from The Scripps Research Institute in California in 2006 reported that THC inhibits the enzyme responsible for the aggregation of amyloid plaque – the primary marker for Alzheimer’s disease (Eubanks et al. 2006). Preclinical studies have demonstrated that cannabinoids can also prevent cell death by anti-oxidation (Hampson et al. 1998). Cannabinoids’ neuroprotective properties could also play a role in moderating AD. Writing in the September 2007 issue of the British Journal of Pharmacology, investigators at Ireland’s Trinity College Institute of Neuroscience concluded, that cannabinoids offer a multi-faceted approach for the treatment of Alzheimer’s disease by providing neuroprotection and reducing neuro-inflammation. Manipulation of the cannabinoid pathway offers a pharmacological approach for the treatment of AD that may be efficacious than current treatment regimens (Campbell & Gowran 2007). Dystonia Dystonia is a neurological movement disorder characterized by abnormal high muscle tension and involuntary, painful muscle contractions. It is the third most common movement disorder after Parkinson’s disease and tremor. CB1 receptors are highly expressed in the basal ganglia (a substantia nigra), in the cerebellum and in the brain regions involved in motor control (Hohmann & Herkenham

Kotuła L. et al. Application of medical cannabis with central nerve system disorders 2000; Moldrich & Wenger 2000). In year 2002 case study has been published in the July issue of The Journal of Pain and Symptom Management (Chatterjee et al. 2002). It reported reduction symptoms of dystonia after smoking cannabis in a 42-year-old chronic pain patient. Investigators reported that subject’s subjective pain score was extenuated from 9 to 0 (on a 0 to 10 visual analog scale) following cannabis inhalation (48 hours observation). In time of experiment patient did not require any conventional analgesics drags. A second case study reporting “significant clinical improvement” following cannabis inhalation in a single 25-year-old patient with generalized dystonia due to Wilson’s disease. It was documented by an Argentinian research team in the August 2004 issue of the journal Movement Disorders (Uribe Roca et al. 2004). To contrast, in 2002 randomized, placebo-controlled study investigating the use of the synthetic oral cannabinoid naboline (Cesamet) in 15 patients afflicted with generalized and segmental primary dystonia did not show a significant reduction in dystonic symptoms. Investigators speculated that this result may have been dose-related, and that administration of a higher dosage may have yielded a different outcome (Fox et al. 2002). Chronic pain Neuropathic pain is nerve-related pain- a condition that is associated with numerous diseases, including diabetes, cancer, multiple sclerosis and AIDS. In most cases, the use of standard analgesic medications such as opiates and NSAIDS (non-steroidal anti-inflammatory drugs) is ineffective at relieving neuropathic pain. Long-term use of most conventional pain relievers, including acetaminophen, opioids, and NSAIDs, in future is associated with a host of potential adverse side effects, including hepatoxicity, stroke, heart-attack and accidental overdose death. Use of cannabis is common in chronic pain populations and several recent FDA-designed clinical trials indicate that inhaled marijuana can significantly alleviate neuropathic pain.

These include a pair of randomized, placebocontrolled clinical trials demonstrating that smoking cannabis reduces neuropathy in patients with HIV by more than 30 percent compared to placebo (Abrams et al. 2007). In 2008, double-blind, randomized clinical trial has been reported both high and low doses of inhaled cannabis reduced neuropathic pain of diverse causes in subjects unresponsive to standard pain therapies (Wilsey et al. 2008). In 2009, an international team of investigators from the United Kingdom, Belgium and Romania affirmed these preclinical findings in a clinical study of intractable cancer pain patients. They concluded: the THC/CBD extract showed a more promising efficacy profile than the THC extract alone ( Johnson et al. 2009). Finally, in 2010, at McGill University improved that, smoked cannabis significantly reduced pain, improves sleep quality and anxiety in participants with refractory pain when conventional therapies had failed (Ware et al. 2010). A review in 2011 in British Journal of Clinical Pharmacology concluded, that it is reasonable to consider that cannabinoids as a treatment option for the management of chronic neuropathic pain with evidence of efficacy in other types of chronic pain such as fibromyalgia and rheumatoid arthritis as well (Lynch & Campbell 2011). Huntington’s disease Huntington’s disease (HD) is an inherited degenerative brain disorder characterized by motor abnormalities and dementia produced by selective lesions in the cerebral cortex and, in particular, the striatum. It is caused by an unstable expansion of repeat a trinucleotide CAG in the N-terminal domain of a protein named huntingtin. The disease is characterized by motor disturbances, such as chorea (involuntary movements) and dystonia, psychiatric symptoms, and dementia. There are presently no known conventional therapies available to alleviate HD symptoms or delay HD-associated striatal degeneration (Melone et al. 2005).

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Although the administration of cannabidiol in HD patients provided little symptomatic relief compared to placebo in a single clinical trial, more recent preclinical data indicates that cannabinoids may possess potential to moderate the advancement of the disease and similar neurodegenative disorders (MüllerVahl et al. 1999a; Consroe et al. 1991; Luvone et al. 2009). Tourette’s syndrome Tourette’s syndrome (TS) is a complex neuropsychiatric disorder of unknown etiology that is characterized by involuntary vocal tics. Severity of this condition varies widely among patients. Though there is no cure for Tourette’s syndrome, the condition often improves with age. A review of the scientific literature reveals several clinical trials investigating the use of cannabinoids for the treatment of TS. Plantderived cannabinoids have been found to be effective in the treatment of tics and behavioral problems in TS (Fox et al. 2002). Writing in the March 1999 issue of the American Journal of Psychiatry, investigators at Germany’s Medical School of Hanover, Department of Clinical Psychiatry and Psychotherapy, reported successful treatment of Tourette’s syndrome with a single dose of 10 mg of delta9-THC in a 25-year-old male patient in an uncontrolled open clinical trial (Müller-Vahl et al. 1999b). Investigators again confirmed these preliminary results in a randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover, and single dose trial of THC in 12 adult TS patients. Researchers reported a «significant improvement of tics and obsessive-compulsive behavior (OCB) after treatment with delta-9THC compared to placebo (Müller-Vahl et al. 2003). Multiple sclerosis Multiple sclerosis (MS) is a chronic degenerative disease of the central nervous system that causes inflammation and a loss of motor coordination. Over time, MS patients

typically become permanently disabled and in some cases the disease can be fatal. The administration of oral THC can boost immune function in patients with MS. It suggests proinflammatory disease-modifying potential of cannabinoids for MS (Killestein et al. 2003). THC treatment reduced CNS inflammation and improved neurological outcome (Wirguin et al. 1994). Investigators at the University of California in San Diego reported in 2008 that inhaled cannabis significantly reduced objective measures of pain intensity and spasticity in patients with MS in a placebo-controlled, randomized clinical trial. Investigators concluded that «smoked cannabis was superior to placebo in reducing spasticity and pain in patients with multiple sclerosis and provided some benefit beyond currently prescribed treatment (Corey-Bloom 2010). Clinical and anecdotal reports of cannabinoids’ ability to reduce MS-related symptoms such as pain, spasticity, depression, fatigue, and incontinence are plentiful in the scientific literature (Chong et al. 2006). Clinical data reported in 2006 from an extended open-label study of 167 multiple sclerosis patients found that use of whole plant cannabinoid extracts relieved symptoms of pain, spasticity and bladder incontinence for an extended period of treatment (mean duration of study participants was 434 days) without requiring subjects to increase their dose (Wade et al. 2006). Conclusions 1. There is internal human body system of receptors and related agonistsendocannabinoids. 2. The plant-derived cannabinoid preparation Sativex has already gained regulatory approval in Europe to MS patients. 3. Medical cannabis can be used under medical control to modify the perception of pain, spasticity and uncontrolled muscle movements. 4. Medical use in large-scale patients requires further study.

Kotuła L. et al. Application of medical cannabis with central nerve system disorders References Abrams D.I., Jay C.A., Shade S.B., Vizoso H., Reda H., Press S., Kelly M.E., Rowbotham M.C., Petersen K.L. 2007. Cannabis in painful HIV-associated sensory neuropathy: a randomized placebo-controlled trial. Neurology 68 (7): 515–521. PMID 17296917 Bisogno T., Ligresti A., Di Marzo V. 2005. The endocannabinoid signalling system: biochemical aspects. Pharmacol. Biochem. Behav. 81 (2): 224–238. PMID 15935454 Campbell V.A., Gowran A. 2007. Alzheimer’s disease; taking the edge off with cannabinoids? Brit. J. Pharmacol. 152 (5): 655–662. doi: 10.1038/ sj.bjp.0707446 Chatterjee A., Almahrezi A., Ware M., Fitzcharles M.A. 2002. A dramatic response to inhaled cannabis in a woman with central thalamic pain and dystonia. J. Pain Symptom Manage. 24 (1): 4–6. PMID 12183086 Chong M.S., Wolff K., Wise K., Tanton C., Winstock A., Silber E. 2006. Cannabis use in patients with multiple sclerosis. Multiple Scler. 12 (5): 646–651. PMID 17086912 Consroe P., Laguna J., Allender J., Snider S., Stern L., Sandyk R., Kennedy K., Schram K. 1991. Controlled clinical trial of cannabidiol in Huntington’s disease. Pharmacol. Biochem. Behav. 40 (3): 701–708. doi: 10.1016/00913057(91)90386‑G. PMID 1839644 Corey-Bloom J. 2010. Short-term effects of cannabis therapy on spasticity in multiple sclerosis. University of San Diego Health Sciences, Center for Medicinal Cannabis Research Report to the Legislature and Governor of the State of California presenting findings pursuant to SB847 which created the CMCR and provided state funding. op. cit. El-Alfy A.T., Ivey K., Robinson K., Ahmed S., Radwan M., Slade D., Khan I., ElSohly M., Ross S. 2010. Antidepressant-like effect of Δ9tetrahydrocannabinol and other cannabinoids isolated from Cannabis sativa L. Pharmacol. Biochem. Behav. 95 (4): 434–442. doi:10.1016/j.pbb.2010.03.004 Eubanks L.M., Rogers C.J., Beuscher A.E., Koob G.F., Olson A.J., Dickerson T.J., Janda K.D. 2006. A molecular link between the active component of marijuana and Alzheimer’s disease pathology. Mol. Pharm. 3 (6): 773–777. doi: 10.1021/mp060066m Fox S.H., Kellett M., Moore A.P., Crossman A.R., Brotchie J.M. 2002. Randomised, double-blind, placebo-controlled trial to assess the potential of cannabinoid receptor stimulation in the treatment of dystonia. Mov. Disord. 17 (1): 145–149. PMID 11835452

Hampson A.J., Grimaldi M., Axelrod J., Wink D. 1998. Cannabidiol and (−)Δ9-tetrahydrocannabinol are neuroprotective antioxidants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95 (14): 8268–8273. PMID 9653176 Hohmann A.G. Herkenham M. 2000. Localization of cannabinoid CB(1) receptor mRNA in neuronal subpopulations of rat striatum: a double-label in situ hybridization study. Synapse 37 (1): 71–80. PMID 10842353 Howlett A.C., Barth F., Bonner T.I., Cabral G., Casellas P., Devane W.A., Felder C.C., Herkenham M., Mackie K., Martin B.R., Mechoulam R., Pertwee R.G. 2002. International Union of Pharmacology. XXVII. Classification of cannabinoid receptors. Pharmacol Rev. 54 (2): 161–202. Johnson J.R., Burnell-Nugent M., Lossignol D., Ganae-Motan E.D., Potts R., Fallon M.T. 2009. Multicenter, double-blind, randomized, placebocontrolled, parallel-group study of the efficacy, safety and tolerability of THC: CBD extract in patients with intractable cancer-related pain. J. Pain Symptom Manage. 39 (2): 167–179. Killestein J., Hoogervorst E.L., Reif M., Blauw B., Smits M., Uitdehaag B.M., Nagelkerken L., Polman C.H. 2003. Immunomodulatory effects of orally administered cannabinoids in multiple sclerosis. J. Neuroimmunol. 137 (1-2): 140–143. doi: http://dx.doi. org/10.1016/S0165-5728(03)00045-6 Iuvone T., Esposito G., De Filippis D., Scuderi C., Steardo L. 2009. Cannabidiol: a promising drug for neurodegenerative disorders? CNS Neurosci. Ther. 15 (1): 65–75. doi: 10.1111/j.17555949.2008.00065.x. Lynch M.E., Campbell F. 2011. Cannabinoids for treatment of chronic non-cancer pain; a systematic review of randomized trials. Br. J. Clin. Pharmacol. 72 (5): 735–744. doi: 10.1111/j.13652125.2011.03970.x. Melone M.A., Jori F.P., Peluso G. 2005. Huntington’s disease: new frontiers for molecular and cell therapy. Curr. Drug Targets 6 (1): 43–56. Moldrich G., Wenger T. 2000. Localization of the CB1 cannabinoid receptor in the rat brain. An immunohistochemical study. Peptides 21 (11):1735–1742. Müller-Vahl K.R., Schneider U., Emrich H.M. 1999a. Nabilone increases choreatic movements in Huntington’s disease. Mov. Disord. 14 (6):1038–1040. PMID 10584686 Müller-Vahl K.R., Schneider U., Kolbe H., Emrich H.M. 1999b. Treatment of Tourette syndrome with delta-9-tetrahydrocannabinol. Am. J. Psychiatry 156: 395.

70 Müller-Vahl K.R., Prevedel H., Theloe K., Kolbe H., Emrich H.M., Schneider U. 2003. Treatment of Tourette syndrome with delta-9-tetrahydrocannabinol (delta 9-THC): no influence on neuropsychological performance. Neuropsychopharmacol. 28 (2): 384–388. Pacher P., Mechoulam R. 2001. Is lipid signaling through cannabinoid 2 receptors part of a protective system? Prog. Lipid Res. 50 (2): 193–211. doi: 10.1016/j.plipres.2011.01.001. PMID 21295074 Pacher P., Bátkai S., Kunos G. 2006. The endocannabinoid system as an emerging target of pharmacotherapy. Pharmacol. Rev. 58 (3): 389–462. doi: 10.1124/pr.58.3.2. PMC 2241751. PMID 16968947. Pazos M.R., Núñez E., Benito C., Tolón R.M., Romero J. 2004. Role of the endocannabinoid system in Alzheimer’s disease: new perspectives. Life Sci. 75 (16): 1907–1915. PMID 15306158 Uribe Roca M.C., Micheli F., Viotti R. 2004. Cannabis sativa and dystonia secondary to Wilson’s disease. Mov. Disord. 20 (1): 113–115. PMID 15390041

Modern Phytomorphology 8 (2015) Wade D.T., Makela P.M., House H., Bateman C., Robson P. 2006. Long-term use of a cannabis-based medicine in the treatment of spasticity and other symptoms of multiple sclerosis. Mult. Scler. 12 (5): 639–645. PMID 17086911 Ware M.A., Wang T., Shapiro S., Robinson A., Ducruet T., Huynh T., Gamsa A., Bennett G.J., Collet J.P. 2010. Smoked cannabis for chronic neuropathic pain: a randomized controlled trial. CMAJ 182 (14): 694–701. doi: 10.1503/cmaj.091414 Wilsey B., Marcotte T., Tsodikov A., Millman J., Bentley H., Gouaux B., Fishman S. 2008. A randomized, placebo-controlled, crossover trial of cannabis cigarettes in neuropathic pain. J. Pain 9 (6): 506–521. doi: 10.1016/j.jpain.2007.12.010 Wirguin I., Mechoulam R., Breuer A., Schezen E., Weidenfeld J., Brenner T. 1994. Suppression of experimental autoimmune encephalomyelitis by cannabinoids. Immunopharmacol. 28 (3): 209–214. PMID 7852052

Modern Phytomorphology 8: 71–75, 2015

The assessment of the level of knowledge and the use of plant-derived preparations among people reporting to the Rehabilitation Department in Lublin Magdalena Amarowicz 1, Marcin Urbańczuk 1, Katarzyna Schab 1, Ewa Kołodziej 1, Alicja Petniak 2, Lidia Kotuła 2, Jolanta Karwat 2, Paulina Gil-Kulik 2, Dominika Mulawka 2, Paulina Mulawka 2, Kamila Bąk 1, Janusz Kocki 2 Abstract. The use of plant-derived compounds in medicine arouses more and more interest. Most plants contain numerous active ingredients that may have therapeutic effects on the human body. For many years, herbs have been used as medicinal agents. However, it is necessary to learn about the chemical content of the plant as well as how they work on the human body. The aim of this study was to evaluate the use of preparations containing plant extracts and the assessment of respondents’ knowledge about plant resources with medicinal properties. The study group consisted of people who visited the Rehabilitation Department in Lublin. Respondents voluntarily filled out the questionnaire consisting of 21 questions. 33 persons were examined in total. More than 77% of those who participated in the study have ever applied preparations of plant origin. More than half rated their level of knowledge about medicinal plants as small. Respondents gained knowledge about data on herbs and herbal supplements from several sources. None of the respondents considers preparations containing plant extracts as fully safe for the body and no one would use it without consulting a doctor first. The majority of respondents (over 63%) rated the effectiveness of the plant-derived compounds as good. Over 90% of respondents noticed positive effects of the use of plant supplements. Most respondents did not use compounds of plant origin which might slow down the body’s aging process or improve memory and concentration. However, more than half of the respondents applied preparations containing sedative plant extracts. As seen in the studies and the discussion above, the prevalence of the use of plant-derived compounds among respondents is relatively large. Respondents do not have sufficient knowledge of these substances. Almost all respondents notice the positive impact of plant compounds on the body. There is a need for educational campaigns among society to enrich the knowledge on the use of herbal medicine and its side effects in details. Key words: medicinal plants, herbal supplements 1 Student Scientific Society of Department of Clinical Genetics, Medical University of Lublin, ul. Radziwiłłowska 11; 20-080 Lublin, Poland; zgkumlub@wp.pl 2 Department of Clinical Genetics, Medical University of Lublin, ul. Radziwiłłowska 11, 20-080 Lublin, Poland; zgkumlub@wp.pl

Introduction The use of plant-derived compounds in medicine increases the interest both in society and in the profession of researchers. Although in recent years more and more scientific reports on them have occurred, it is still an aspect worth interest and it demands more research. Most plants contain numerous active ingredients that may have therapeutic effects on the human body. For many years, herbs have been used as © The Author(s), 2015

therapeutic agents (Ożarowski et al. 1987). The knowledge about their use in therapy has developed and it is based on years of observation and experience of doctors and herbalist. Many years ago, Paracelsus said: “All things are poison and nothing is without poison, only the dose permits something not to be poisonous”. Proper use of products containing plant extracts often appears very helpful in the prevention as well as in drug therapy. However, it is necessary to know the chemical content of the plant as

Modern Phytomorphology 8 (2015)

well as how they work on the human body. In society there is a mistaken belief that natural products, and thus the plants, are harmless to our health. It is important to remember that incompetent use of herbs, contrary to the adopted recommendations, may cause very serious consequences, sometimes even leading to death (Drozd 2012). The aim of this study was to evaluate the use of preparations containing plant extracts and the assessment of respondents’ knowledge about plant resources with medicinal properties. Material and methods The study group consisted of people who visited the Rehabilitation Department in Lublin to treat trauma and injuries caused during the Winter Sports Camp. Respondents voluntarily filled out the questionnaire consisting of 21 questions and demographic data. 33 persons were examined in total. Not all respondents answered all questions in the questionnaire. Among the respondents, there were 21 women, representing 72.41% of those who reported their gender, and 8 men, which accounted for 27.59%. Research techniques that have been used to collect data in the context of this study is a questionnaire developed by the authors of publication. Questions related to the medicinal use of products containing plant extracts and checked the respondents’ knowledge on the most commonly used herbs. Interviews with respondents had the character of direct interview and were conducted personally by the authors of publication. The survey also included some metrical part, which contained questions about gender, education, type of work, place of residence. Respondents were also asked to subjectively rate their health condition and to identify their lifestyle. Results The study group consisted of 33 persons out of which 72.41% were women, while 27.59% were male. Among the respondents there were no people with primary education. More than half of the respondents had a high school

education and approx. 35% were of higher education. Only two people have vocational qualifications. 25 people answered the question about the kind of work they do. Most of them were white-collar workers, up to 48%, slightly more than 16% were blue-collar workers. 10 respondents were unemployed and one person was retired. The majority of respondents, as a place of residence declared a city with over 10,000 residents (66.67%), among others the same percentage of respondents lived in in the city with less than 10,000 inhabitants, as well as in rural areas (16.67%). Most of the respondents estimated their current state of health as good (43.33%) or very good (40%). 10% of respondents defined their health as poor, and only 6.67% as an average. Among the study population, more than 60% declared running a stressful lifestyle, almost 45% rated their lifestyle as active, and slightly more than 13% as calm. 5 respondents described their way of life as an active and stressful at the same time. More than 77% of those who participated in the study have ever used plant-derived compounds (Fig. 1). More than half of them rated their level of knowledge about medicinal plants as small (Fig. 2). Respondents gained knowledge about data on herbs and herbal supplements from several sources. These were mostly leaflets, information from friends or – to a lesser extent – television. Information from a doctor was the least frequently used data source. None of the respondents considered preparations containing plant extracts as fully safe for the body and no one would use it without consulting a doctor first. Most respondents considered it as supplement to a diet or type of concomitant medication and about 1/3 of respondents was asking their doctor for an opinion. Among 27 people who responded to the question about confidence in the efficacy of herbal remedies, more than half claimed that they trust them because they are a good way to support the treatment. A slightly smaller proportion of respondents were convinced of their effectiveness, however, they claimed that their action is weaker than drugs. Other responses (“Yes, they are

Amarowicz M et al. Level of knowledge and the use of plant-derived preparations

Fig. 1. Have you ever used plant-derived compounds?

Fig. 2. How do you estimate your knowledge of medicinal plants?

Fig. 3. Have you noticed the positive effect of plant compounds you used?

more effective than some drugs”, “I’m not convinced”, “No, but I use them because of the recommendations”) were chosen by a few individuals. The majority of respondents (over 63%) rated the effectiveness of the plantderived compounds as good. Only one person spoke negatively about their effectiveness, while 11 respondents had no opinion on the subject. Most of the respondents applied plant

compounds in various forms, mostly herbal teas, syrups, ointments, and baths with herbs. Over 90% of respondents noticed positive effects of the use of herbal supplements (Fig. 3). The majority of respondents did not use plantderived compounds that might slow down the body’s aging process or improve memory and concentration. However, more than half of the respondents applied preparations containing sedative plant extracts. Only 9 people out of the study population decided to give reasons why they do not apply herbal remedies. It was the lack of knowledge about their impact or lack of belief in their effectiveness. Among the plants that affect the treatment of peripheral edema most respondents chose chestnut, aloe, oak bark, mountain arnica, hops, garlic and marigold. 8 respondents chose the answer “I do not know”. Plants that were previously used by the respondents in the treatment of peripheral edema are: mint, garlic, aloe, flax, balm mint, mountain arnica, salvia (Fig. 4). The factor that mostly influenced the choice of plant preparation used in the treatment of edema was subsequently opinion of others, price, medical advice, advertising, and the slightest appearance of the package. In determining the mode of action of plant ointment for the treatment of edema in the majority of subjects chose several mechanisms, most chose the answer «reduce inflammation,» «relieve itching», «diuretics» and «relieve the pain.» Some of the subjects independently prepared vegetable preparations for medical purposes. These were mainly raspberry juice, elderflower syrup, garlic and onions, infusion of echinacea, nettle, St. John’s wort, mint, lemon balm, linden. Plant compounds majority of respondents bought at a pharmacy (83.33%) or in the shop (63.33%). Discussion Drugs of plant origin are used in medicine right from its inception. A large part of currently artificially synthesized formulations has its prototype in plant compounds. Herbal medicine was especially present in folk medicine and knowledge of the use of various

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Fig. 4. What kind of herbs did you use/are you using?

plants has been passed down from generation to generation. At the moment, herbal medicine on the one hand is undergoing a renaissance since the interest in substances of plant origin is growing again. On the other hand, is often pushed into the background by becoming only the so-called additional treatment or it is even often wrongly referred to as homeopathy (Akram et al. 2014). As shown by our studies, in most cases people treat herbal medicine as an adjunct to conventional therapy. This situation has advantages but may also cause some risk. People often do not report the fact of using herbal medicine to the doctor. Most respondents applied medicines of plant origin together with conventional drug therapy and other dietary supplements sold without a prescription. Such connections may cause a variety of interactions. The doctor, not knowing that the patient uses herbal substances, may attribute those effects to choosing the wrong kind of conventional medicine. The effect may be the unnecessary interruption or modification of therapy, affecting the final result of treatment (Goh et al. 2009). An additional problem is that often both physicians and patients do not have enough knowledge on herbal medicine. As

demonstrated by our research, respondents drew the knowledge on this subject mainly from leaflets and friendsâ&#x20AC;&#x2122; advice rather than from professional sources. Unfortunately, most patients rarely consulted their concerns with a doctor. This confirms that peopleâ&#x20AC;&#x2122;s knowledge about herbal medicines is still fragmented and comes from unverified sources. Additionally, there may appear the need to pay more attention to this aspect during training young doctors. At the moment, the problem is underestimated and marginalized (Scarton et al. 2013). Aspect of safety use and interactions of plant-derived medicines becomes even more serious if we notice that over 77% of people use these drugs. According to a recent study, 80% of the world population is using herbal medicine (Ekor 2013). Certainly there is a need for further research on combining the efficacy, safety and interactions of herbal medicine with conventional therapy. The problem is relatively new and widely commented (Werner 2014). Analyzing the situation on the Polish market, the additional problem is the lack of clear legal regulations concerning trading in drugs of plant origin. There is a great number of products and herbal mixtures

Amarowicz M et al. Level of knowledge and the use of plant-derived preparations that do not have any certifications and can be even more dangerous for a person who will use such a product. There is still a shortage of scientific publications on the interactions and side effects of products of plant origin used in the treatment of common disorders. In this trial, as much as 90% of people reported positive effects of using drugs (mainly ointments and gels) of herbal substances in the treatment of post-traumatic edema. According to the respondents, preparations were easing the pain and accelerating the absorption of a bruise. Conclusions The study and the discussion above show that the prevalence of the use of plant-derived compounds among respondents is relatively large. Respondents do not have sufficient knowledge of these substances. Almost all respondents recognize the positive effects of plant compounds used on the body. There is a need for educational campaigns among society to enrich the knowledge on the use of herbal medicine and its side effects in details.

References Akram M., Hamid A., Khalil A., Ghaffar A., Tayyaba N., Saeed A., Ali M., Naveed A. 2014. Review on medicinal uses, pharmacological, phytochemistry and immunomodulatory activity of plants. Int. J. Immunopathol. Pharmacol. 27 (3): 313–319. Drozd J. 2012. Phytotherapy – yesterday and today. Overview of the Medical University of Rzeszow and the National Medicines Institute in Warsaw 2: 245–251 Ekor M. 2013. The growing use of herbal medicines: issues relating to adverse reactions and challenges in monitoring safety. Front. Pharmacol. 4: 177. doi: 10.3389/fphar.2013.00177 Goh L.Y., Vitry A.I., Semple S.J., Esterman A., Luszcz M.A. 2009. Self-medication with overthe-counter drugs and complementary medications in South Australia’s elderly population. BMC Complement. Altern. Med. 9: 42. Ożarowski A., Jaroniewski W. 1987. Medicinal plants and their medical use. Publishing Institute Trade Unions Warsaw. Scarton L.A., Del Fiol G., Treitler-Zeng Q. 2013. Completeness, accuracy, and presentation of information on interactions between prescription drugs and alternative medicines: an internet review. Stud. Health Technol. Inform. 192: 841–845. Werner 2014. Patient safety and the widespread use of herbs and supplements. Front. Pharmacol. 5: 142. doi: 10.3389/fphar.2014.00142

Modern Phytomorphology 8: 77–78, 2015

Anti-neoplastic properties of plants – can nature help to cure cancer? Katarzyna Schab, Paulina Mulawka, Dominika Mulawka, Magdalena Amarowicz, Marcin Urbańczuk, Kamila Bąk, Justyna Markowicz, Lidia Kotuła, Janusz Kocki Abstract. Nowadays cancers are predominant cause of morbidity and mortality all over the world. Therefore, the greatest challenge for clinical oncology is to reduce the prevalence of these diseases. What gains rising interest are natural substances derived from plants, which have both chemopreventive and chemotherapeutic properties. The task is demanding since the mechanisms underlying antitumor activity of plants-derived natural substances are complex and diverse. Several natural substances are already the components of international protocols of multi-drug chemotherapy. Nevertheless, cooperation between botanists, pharmacologists and clinical oncologists is essential to achieve further improvement in this field. Key words: natural substances, plants, antineoplastic properties, cancer, oncology Department of Clinical Genetics, Medical University of Lublin, ul. Radziwiłłowska 11, 20-080 Lublin, Poland; zgkumlub@wp.pl

Introduction Nowadays cancers are predominant cause of morbidity and mortality all over the world. Therefore, the greatest challenge for clinical oncology is to reduce the prevalence of these diseases. Noticeable development of genetics and molecular biochemistry allows for better understanding of cancer cell biology, which is essential in inhibiting the mitosis and inducing apoptosis by precise interaction with particular molecular pathway. What gains rising interest is not only the modern target-specific drugs (tyrosine kinases inhibitors, specific antibodies blocking growth factors receptors), but also natural substances derived from plants. Antineoplastic properties of plants have been already known in antient times. In Middle Ages there were only six plants with supposed potential usage in tumor treatment. Since that time many substances have been extracted from plants and successfully used in oncologic therapy. Antineoplastic mechanisms of plant-derived natural substances The mechanisms underlying antineoplatic activity of plants-derived natural substances are complex and diverse. Many of them can be used in chemoprevention whereas there is a number of © The Author(s), 2015

plants which has therapeutic properties. Among the chemopreventive mechanisms there is the ability to improve the metabolism of xenobiotics in order to preserve from their detrimental effects on human cells. The other is an antioxidative effect resulting in elimination of free radicals, which play a crucial role in carcinogenesis (Sieluk 2010). Therapeutic remedies work through cell cycle arrest, microtubule polymerization inhibition, rising apoptosis of cancer cells and immunomodulation or busting immunosurveillance (Różański 2014). Particular examples of plants of potential utility in future therapy Allium sativum L. is one of the most popular plant widely known from its antineoplastic properties. When it comes to the mechanism of it, the elimination of free radicals has been emphasized (Dębski & Milner 2007). The underlying cause of carcinogenesis is gene mutations due to reactive oxygen forms. Therefore the garlic properties should be further investigated. Green tea, soy, celery, parsley, grapefruit, turmeric (curry), broccoli and onion contain dietary poliphenols that have been studied for their chemopreventive and chemotherapeutic activity. Cardioprotective properties of poliphenols contained in red wine are well established whereas

78 their role in oncology still requires diligent evaluation (Sieluk 2010; Różański 2014). Brassica oleracea L. var. capitata L. which is a traditional element of European diet is another example of plant with chemopreventive activity supported by significant negative correlation between the consumption of this plant and the prevalence of colon, breast and lung cancer (Kusznierewicz et al. 2007). Solidago virgaurea L. (goldenrod) has been known with its anti-inflammatory activity was evaluated for the possible role in the treatment of cancers. It presents cytotoxic activity and turned to be effective on various tumor cell lines, including human prostate (PC3), breast (MDA435), melanoma (C8161),and small cell lung carcinoma (H520) (Gross et al. 2002). Stems of Ficus hispida L. have been used as one of the ingredients of some Thai traditional remedies for cancer treatment. Cell cycle analysis revealed a rising of apoptotic cell population in breast cancer cells (Pratumvinit et al. 2009). Recent study confirmed the ability of sesquiterpene lactone compound obtained from Magnolia L. extract and parthenolide to induce apoptosis of follicular NHL cells in vitro (Marin et al. 2013) Chelidonium majus L containing chelidonine and protopine has been used in traditional medicine because of its antineoplastic properties. In many studies it has been proved effective in pancreatic, melanoma and lymphoma cell lines (Różański 2014). The research conducted on cell lines proved also the effectiveness of natural substances on leukemic cells. Trigonella foenum-graecum L. (Fenugreek) seed extract turned out to inhibit proliferation of acute lymphoblastic leukemia and acute myeloblastic leukemia cells as well as to increase the level of apoptosis (Alizadeh et al. 2013). Natural substances of esablished role in antitumor therapy Several plants-derived substances have already been commonly used in standard chemotherapy and no one can dispute their important role in modern-day oncology. Podophyllotoxin, colchicine, paclitaxel, Vinca rosea L. alcaloids, camptoteccin are components of international protocols of multidrug chemotherapy (Wieczorek et al. 2006).

Modern Phytomorphology 8 (2015) Conclusions In the light of the high incidence of cancers, significant attention has to be focused on plants-derived drugs with chemopreventive and chemotherapeutic properties, since of their low toxicity and effectiveness proved in many studies give hope for cancer patients. Therefore cooperation between botanists, pharmacologists and clinical oncologists is essential to achieve the improvement in this field. References Alizadeh S., Dargahi H., Kashani Khatib Z., Mossahebi M. 2013. Investigation of antineoplastic effects of Trigonella foenum-graecum seeds extract on some acute leukemic cell lines. Int. J. Res. Med. Health Sci. 6 (2): 1–9. Dębski B., Milner J.A. 2007. Molekularne mechanizmy przeciwnowotworowego działania czosnku; rola reaktywnych form tlenu. Bromatol. Chem. Toksykol. 40 (3): 223–228 (in Polish) Gross S.C., Goodarzi G., Watabe M., Bandyopadhyay S., Pai S.K., Watabe K. 2002. Antineoplastic activity of Solidago virgaurea on prostatictumor cells in an SCID mouse model. Nutr. Cancer 43 (1): 76–81 Kusznierewicz B., Piasek A., Lewandowska J., Śmiechowska A., Bartoszek A. 2007. Właściwości przeciwnowotworowe kapusty białej. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 6 (55): 20–34 (in Polish) Marin G.H., Mansilla E., Ciocchini S., Quiroga N., Cardozo N., Weiss M., Marin G.H., Trebucq H. 2013. Sesquiterpene lactone extract from native American herbs demonstrated antineoplastic activity against Non Hodgkin Lymphoma cells. Annalen der Chemischen Forschung 1 (2): 50–55. Pratumvinit P., Srisapoomi T., Worawattananon P., Opartkiattikul N., Jiratchariyakul W., Kummalue T. 2009. In vitro antineoplastic effect of Ficus hispida L.: plant against breast cancer cell lines. J. Med. Plants Res. 3 (4): 255–261. Różański H. 2014. Wybrane rośliny przeciwnowotworowe uprawiane i dziko rosnące w Polsce. Świat bez raka – naturalne metody zapobiegania i leczenia (25 października 2014, Torun). http:// luskiewnik.strefa.pl/rosliny_onkostatyczne_rozanski. pdf. (in Polish) Sieluk J. 2010. Naturalne substancje przeciwnowotworowe. Gazeta Farmaceutyczna 2: 30–31. (in Polish) Wieczorek M., Sobiak S., Meissner R.K. 2006. Rozwój badań nad wykorzystaniem substancji pochodzenia roślinnego w terapii nowotworów. Nowiny Lekarskie 75 (4): 407–413. (in Polish)

Modern Phytomorphology 8: 79–80, 2015

Citrus phytophtorose in humid subtropical zone of West Georgia Mziuri Gabaidze 1*, Guram Memarne 1**, Lamziri Beradze 2 Abstract. Materials about harmfulness of phytophtorose, which is one of the significant disease of citrus, its spread, time of emergency and effective means of its control are given in the article. Key words: citrus, Phytopthora citrophtora, phytophtorose 1 Shota Rustaveli State University, Institute of Phytopathology and Biodiversity, Kobuleti, Georgia; * mziurigabaidze@mail.ru; ** gmemarne@mail.ru 2 Institute of Tea, Subtropical Crips and Tea Industry, Ozurgeti, Georgia; l.beradze@mail.ru

Citrus phytophtorose is spread in all citrusgrowing regions of Georgia. Percentage of spreading the disease is high enough in those years when air relative humidity is high and it is frequent rainy conditions. The disease is very significant with its harmfulness and negative economical meaning. It was first noticed in Kobuleti region in 1939 on the plants introduced from Florida by L. Kanchaveli and N. Sakvarelidze. Then the disease was discovered in Ureki citrus farm that caused drying of 35000 lemon seedling in 1935 (Kanchaveli 1987). We carried out researches in greenhouses and citrus plantations of Guria, Adjara and Samegrelo zones in order to establish the spread of disease. In 2010-2013 disease of seedlings was spread by 10-12% in Guria, it was up to 8-10% in Adjara and in Samegrelo zone it was determined by 7-8%. Disease of lemon fruit got to 10% in frequent rainy conditions in 2011-2013. According to our investigation disease of root collar and trunk caused by phytophtorose was marked mainly in old plants and it reached 12-15% in abovementioned three regions. The fungus Phythopthora citrophtora Leonia causes citrus phytophtorose. Fungi diseases citrus seedlings, leaves and fruit of fruitbearing plants, root collar and stem. It often causes drying of young plants, damages greatly the old plants by rotting the fruit in the phase © The Author(s), 2015

of maturing. Fruit are diseased during storage period too. Disease is mainly emerged on the nodes and grafting places of citrus seedlings in form of brown spots. Spots get bigger as round a stem so along it and passes gradually to the healthy part, at last it coil the stem and the plant dies above the damaged part. Flowing of glue on the spots often takes place. The plant totally dries in case of infection at the grafting places, but when the young shoots become diseased marks of disease is emerged by darkening leaves and shoots which become brown during certain time (Mkervali 1985). In case of disease individual leaves big brown spots appear on different places of leaf blade which often occupy a large part of a leaf. The spot is surrounded by yellowish chlorotic ending. If a spot appears on the base of a leaf then falling of leaves take place (Dobrozrakova et al. 1965). Fruit disease occurs with the identical symptoms as in field so in storage conditions. Part of a fruit, sometimes the whole fruit becomes brown as if it were scalded (Fig. 1). In those places where the diseased part passes into the healthy one the fungus conidia carriers are noticed on the tops of which there are some individual conidiums of lemon shape. White airy mycelium develops (Beradze & Kechakmadze 1984; Beradze et al. 2008) on diseased fallen leaves in high moisture

Fig. 1. Lemon fruit diseased with phytophtorose.

conditions. Disease of aged plants is emerged mainly in the second half of summer as on stem so at the root collar from where glue flowinggummosis happens (Beradze 1988, 2003). Heavy diseased fruit-bearing trees wither. Fungus develops on artificial nutrient area in form of white weak airy mycelium. Zoosporangiums are usually formed on the end of filaments. It is of ellipsis or lemon form in size 65-90×25-35 μm. There are porus attached on the tops from where zoospore comes out. There are 30-35 zoospores in each zoosporangium, it is elongated or oval in shape with grain stuffing 10-17 μm in size. Zoospore has two narrow eyelashes on the side by means of which it moves in the drop of water. After certain time zoospore stops moving and develops front growths by which it enter into plant tissues and causes infection. Fungus develops chlamdospore in its own in pure culture. It is like elongated or roundish ellipsis with fat drops of different size. Comparatively high temperature is necessary for growth development of fungus (25‑27 °C). In Georgia it develops well in 20‑30 °C conditions. Moisture has a great meaning for fungus development especially in form of water drop. Water drop is essential for formation zoospores. Soils with surplus humidity and excess doze of organic-fertilizers favor the disease development, thickness of young plants in greenhouses is an important factor as well. Carrying out prophylactic measures is of great importance for controlling citrus phytophtorose, namely: it is necessary to keep

Modern Phytomorphology 8 (2015) sanitary-hygienic conditions by gathering the diseased organs systematically and their annihilation, balanced applying of mineral and organic fertilizers. Clearing area the trunk and branches of fruit-bearing plants from diseased parts. Cutting out the diseased branches, disinfection of cleared wound with 1% copperas (green vitriol) or blue oil paint. Whitening trunk and branches of fruit-bearing plants for winter with mixture of lime, 10 parts of clay and 2 parts of green vitriol or blue vitriol. Thrice treatment should be carried out against the disease with 1% copper mixture (Bordeaux mixture), first spraying-before beginning vegetation, second spraying – after fruit nodding, third spray – in the end of June – beginning of July. Conclusions Citrus phytophtorose is spread in all citrus-growing regions in Georgia. The fungus Phytopthora citrophtora causes the disease which diseases citrus seedlings, leaves and fruits of fruit-bearing plants, root collar and stem, it often causes drying of plant. References Beradze L. 1988. Lemon root diseases in closed soil conditions. Subtropical crops. Anaseuli 2: 158–164. Beradze L. 2003. Pathogenic fungi of citrus root collar and root system. Subtropical crops. Anaseuli 1-2: 56–59. Beradze L., Kechakmadze L. 1984. Main disease of citrus fruit and their control. Subtropical crops. Anaseuli 3: 131–138. Beradze L.A., Jakeli E.Sh. Motskobili N.A., Memarne G.R. 2008. Pathogenic fungi on citrus fruit in West Georgia. The first international Caucasian conference on phytopathology, Tbilisi: 79. Dobrozrakova Y.A., Lemova K.M., Ctepanov K.M., Khokhriakov M.P. 1965. Plant disease determinant. Agriculture, Leningrad. Kanchaveli L. 1987. Agricultural phytopathology: 143–149. Tbilisi. Mkervali V. 1985. Citrus crops diseases and their control. Tbilisi.

Modern Phytomorphology 8: 81–86, 2015

УДК 581.41

Морфометрические параметры особей некоторых возрастных состояний редкого и эндемичного вида Taraxacum kok-saghyz Rodin. из Казахстана Каримэ Абидкулова *, Наштай Мухитдинов, Абибулла Аметов, Алибек Ыдырыс Аннотация. По материалам исследования авторов, проводившихся в природных популяциях в долинах рек Кегень, Текес и около озера Тузколь Райымбекского района Алматинской области (Казахстан) приводятся морфометрические характеристики некоторых возрастных состояний редкого, эндемического вида Taraxacum kok‑saghyz Rodin из семейства Asteraceae Dumort. В возрастном спектре исследованных популяций максимум приходился на виргинильное возрастное состояние. Особи ювенильного, старого генеративного, субсенильного возрастных состояний присутствовали единично и вовсе отсутствовали сенильные особи. При переходе растений от имматурного к среднегенеративному возрастному состоянию высота растений увеличивается с 0,5 см до 7-8 см, диаметр кроны с 1,2-1,7 см до 10 см, количество листьев – с 2-3 до 9-11 и появляются цветоносы в количестве 5-7 и длиной 2,5‑12 см. Ключевые слова: Taraxacum kok-saghyz, морфометрические показатели, редкий вид, популяция, возрастные периоды, возрастные состояния Факультет биологии и биотехнологии, Казахский национальный университет им. аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, г. Алматы, 050040, Республика Казахстан; * karime_58@mail.ru, * Karime.Abidkulova@kaznu.kz

Введение Taraxacum kok-saghyz Rodin. (Рис. 1) восточно-тянь-шанский вид, встречающийся в долинах рек Кегень и Текес. Встречается на солонцеватых лугах, в зарослях чия, на галечниках рек, на пойменных и подгорных лугах. Имеет статус редкого, эндемичного вида (Быков 1981; Перечень... 2006). T. kok‑saghyz был обнаружен в 1931 году и описан в 1933 году. Липшиц (1953) и Оразова (1975) отмечают, что T. kok-saghyz представлен в нескольких межгорных долинах в восточном Тянь-Шане (Кунгей и Терскей Алатау, хр. Кетмень) на высоте 1800-2000 м над уровнем моря с ежегодным количеством осадков – 350-400 мм. Естественное произрастание его ограничено небольшой территорией – площадью до 10 тыс. км2 и степень засоления почвы в местах обитания кок-сагыза может варьировать от 0,1 до 6%. В СССР большой интерес к одуванчику кок-сагыз был вызван в 30-40 гг. ХХ века как к одному из отечественных каучуконосов, чьи © The Author(s), 2015

корни содержат в среднем 3-10,6% каучука и могут служить сырьем для его получения (Липшиц 1953). Такой интерес к кок-сагызу был связан со Второй Мировой Войной, когда поставки каучука, производимого из Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Müll. Arg., в Европу и США были прерваны. Поэтому были начаты поиски альтернативного отечественного природного сырья. Но с увеличением импорта натурального каучука из гевеи с 1950-х годов и с разработкой технологии синтеза искусственного каучука выращивание одуванчика коксагыз начало снижаться. Сейчас, в связи с растущим спросом на гипоаллергенный натуральный каучук, ученые опять стали интересоваться T. kok-saghyz как источником для его получения (van Beilen & Poirier 2007; Mayhood 2008; Wahler et al. 2009; Байтулин 2010; Kirscher et al. 2013). В то же время, T. kok-saghyz остается редким и эндемичным видом, устойчивому существованию которого угрожает увеличивающееся антропогенное

Modern Phytomorphology 8 (2015) сообществ с его участием. При этом при описании возрастной структуры популяций и ценопопуляций учитывалась морфометрическая характеристика разновозрастных растений данного вида. Материалы и методы исследований

Рис. 1. Общий вид Taraxacum kok-saghyz. Fig. 1. General view of Taraxacum kok-saghyz.

воздействие. В связи с этим проводятся исследования его биологических особенностей ex situ и in situ (Volis et al. 2009; van Dijk 2009; Байтулин и др. 2011; Аметов и др. 2015; Мухитдинов и др. 2015). Нашей целью было изучение состояния популяций и ценопопуляций T. kok-saghyz с учетом общей численности, возрастной структуры и характеристики растительных

Нами были обследованы три популяции T. kok-saghyz (Рис. 2). Первая популяция T. kok-saghyz была найдена на побережье озера Тузколь, расположенного в 10 км к югу от села Карасаз Райымбекского района Алматинской области, N 43°00.865’, E 079°58.781’, 1973 м н.у.м. Вторая популяция была найдена нами в высокогорной долине реки Текес южнее села Кайнар Райымбекского района Алматинской области, N 42°51.332’, E 079°53.264’, 1823 м н.у.м. Третья популяция была найдена в высокогорной долине Сарыжаз, расположенной между горами Лабасы и Комирши. Участок находится в 5 км к северо-востоку от села Сарыжаз Райымбекского района Алматинской области, N 42°56.714’, E 079°36.811’, 1886 м н.у.м. В каждой из популяций были заложены учетные площадки размером 1 м2, на

Рис. 2. Расположение трех изученных популяций Taraхacum kok-saghys. Fig. 2. Location of three studied populations of Taraхacum kok-saghys.

Абидкулова К. и др. Морфометрические параметры Taraxacum kok-saghyz

Популяция 1

Популяция 2

Популяция 3

Рис. 3. Процентное участие в популяциях Taraxacum kok-saghyz растений разного онтогенетического состояния: 1 – ювенильные; 2 – имматурные; 3 – виргинильные; 4 – молодые генеративные; 5 – среднегенеративные; 6 – старые генеративные; 7 – субсенильные. Fig. 3. Percentage participation of plants of different ontogenetical state in Taraxacum kok-saghyz populations: 1 – juvenile; 2 – immature; 3 – virginal; 4 – young generative; 5 – middle generative; 6 – old generative; 7 – subsenile.

каждой площадке проводили учет всех особей данного вида с распределением по возрастным состояниям и при этом измеряли их основные биометрические показатели. Во всех трех популяциях кок-сагыза растительность была сильно стравлена из-за перевыпаса домашнего скота. Результаты и их обсуждение Анализ численности и возрастной структуры популяций T. kok-saghyz показал, что в возрастном спектре популяций 1, 2 и 3 максимум приходится на виргинильные особи – соответственно 63,2%, 74,7% и

83,8% (Рис. 3). Особи ювенильного, старого генеративного и субсенильных состояний встречались практически в единичных экземплярах, поэтому их биометрические параметры не учитывались. Сенильные особи отсутствовали во всех популяциях. Анализ плотности популяций T. kok‑saghyz показал, что наибольшая плотность особей кок-сагыза была отмечена в популяции 3 (47,1 шт./м2). Плотность популяций 1 и 2 была примерно одинаковая и составляла 42,2 и 42,7 шт./м2 соответственно. Анализ морфометрических параметров показал, что в имматурном состоянии высота особей достигала 0,5 см, диаметр кроны

Рис. 4. Морфометрические показатели имматурных растений Taraxacum kok-saghyz. Fig. 4. Morphometric parameters of immature plants of Taraxacum kok-saghyz.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Рис. 5. Морфометрические показатели виргинильных растений Taraxacum kok-saghyz. Fig. 5. Morphometric parameters of virginal plants of Taraxacum kok-saghyz.

Рис. 6. Морфометрические показатели молодых генеративных растений Taraxacum kok-saghyz. Fig. 6. Morphometric parameters of young generative plants of Taraxacum kok-saghyz.

составлял до 1,2-1,7 см, количество листьев составляло 2-3 (Рис. 4). В виргинильном состоянии высота растений увеличилась незначительно и составляла 1,0-2,0 см, диаметр кроны возрос и достигал 4,0-6,0 см, возросло и количество листьев до 4-12 в целом (Рис. 5).

Для молодых генеративных особей T. kok‑saghyz характерно появление 1-2 цветоносов длиной от 2,5 до 12,0 см, высота растений возрастает до 3-5 см, диаметр кроны также увеличивается до 5,8-10,0 см. а количество листьев практически не изменяется и составляет 9-11 (Рис. 6).

Абидкулова К. и др. Морфометрические параметры Taraxacum kok-saghyz

Рис. 7. Морфометрические показатели среднегенеративных растений Taraxacum kok-saghyz. Fig. 7. Morphometric parameters of middle generative plants of Taraxacum kok-saghyz.

В среднегенеративном возрастном состоянии у особей T. kok-saghyz количество цветоносов увеличивается до 5-7, высота растений – до 7-8 см, диаметр кроны и количество листьев изменяются незначительно. Длина цветоносов остается примерно такой же, как и в молодом генеративном состоянии (Рис. 7). Заключение Таким образом, в природных популяциях при переходе от имматурного к виргинильному состоянию высота особей T. kok-saghyz увеличивается незначительно, но при этом существенно вырастает количество листьев и их размеры, в связи с чем, увеличивается и диаметр кроны. В генеративный период значительно увеличивается высота растений, диаметр их кроны, появляются цветоносы, количество которых возрастает к среденегенеративному состоянию. При этом высота цветоносов и количество листьев практически не меняется. Изза единичного нахождения ювенильных, старых генеративных, субсенильных особей их параметры не учитывались.

Цитируемые источники Аметов А.А., Мухитдинов Н.М., Абидкулова К.Т. Ыдырыс А. 2015. Современное состояние популяции Taraxacum kok-saghyz Rodin в условиях высокогорной долины реки Текес. Вестник КазНУ. Сер. биол. 1 (63): 217–223. Байтулин И.О. 2010. О необходимости производства натурального каучука в Казахстане. Изв. НАН РК. Сер. биол. и медиц. 6 (282): 3–5. Байтулин И.О., Кокорева И.И., Нурушева А.М., Отрадных А.М., Съедина И.Г. 2011. Морфологические особенности каучуконоса Taraxacum kok-sagyz Rodin в онтогенезе. Изв.НАН РК. Сер. биол. и медиц. 6 (288): 14–19. Быков Б.А. 1981. Красная книга Казахской ССР. Часть 2. Растения: 284. Наука Казахской ССР. Алма-Ата. Липшиц С.Ю. 1953. Коксагыз (Taraxacum koksaghyz Rodin). Каучук и каучуконосы 2: 149–172. Мухитдинов Н.М., Аметов А.А., Ыдырыс А., Абидкулова К.Т. 2015. Численность и возрастная структура природных ценопопуляций Taraxacum kok-saghyz L.E. Rodin. Вестник КазНУ. Сер. экол. 1 (2): 503–512. Оразова А.О. 1975. Одуванчики Казахстана и Средней Азии: 180. Алма-Ата. Перечень редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений. 2006. Утвержден постановлением Правительства РК. №1034 от 31 октября. Астана.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Kirscher J., Štěpánek J., Černy T., De Heer P., van Dijk P.J. 2013. Available ex situ germplasm of the potential rubber crop Taraxacum kok-saghyz belongs to a poor rubber producer, T. brevicorniculatum (Compositae – Crepidinae). Genet. Resour. Crop Evol. 60 (2): 455–471. Mayhood K. 2008. Roots to rubber. Ohio State scientists see Russian dandetion as a new, sustainable source of natural latex. The Columbus Dispatch. July. 1, 2008. http://www.dispatch.com/content/stories/ science/2008/07/01/sci_latex.ART_ART_07-0108_B4_HNAJBMK.html van Beilen J.B., Poirier Y. 2007. Guayule and Russian dandelion as alternative sources of natural rubber. Crit. Rev. Biotechneol. 27(4): 217–231.

van Dijk P., Kirschner J., Štepánek J., Baitulin I.O., Černý T. 2010. Taraxacum kok-saghyz Rodin definitely is not an example of overcollecting in the past. A reply to S. Volis et al. (2009). J. Appl. Bot. Food Quality 83: 217–219. Volis S., Uteulin K., Mills D. 2009. Russian dandelion (Taraxacum kok-saghyz) one more example of overcollecting in the past? J. Appl. Bot. Food Quality 3: 60–63. Wahler D., Gronover Ch.Sch., Richter C., Foucu F., Twyman R.M., Moerschbacher B.M., Fischer R., Muth J., Prüfer D. 2009. Polyphenoloxidase silencing affects latex coagulation in Taraxacum species. Plant Physiol. 151 (1): 334–346.

Morphometric parameters of individuals of some age states of rare and endemic species Taraxacum kok-saghyz Rodin. from Kazakhstan Karime Abidkulova*, Nashtay Mukhitdinov, Abibulla Ametov, Alibek Ydyrys Abstract. Morphometric investigations of some age states of rare, endemic species Taraxacum kok-saghyz Rodin from the family Asteraceae Dumort. carried out in natural populations in valleys of rivers Kegen and Tekes, as well as near Lake Tuzkol of Raiymbek District in Almaty region (Kazakhstan) are given in the article. The maximum was at the virginal age stage in the studied populations. Juvenile, old generative, and subsenile individuals were present sporadically, while senile individuals were absent at all. In transition from immature to middle generative stage, the height of plants increase from 0.5 cm to 7-8 cm, the diameter of crown – from 1.2-1.7 cm to 10 cm, the number of leaves – from 2-3 to 9-11, as well 5-7 flower stalks with length 2,5-12 cm appear. Key words: Taraxacum kok-saghyz, morphometric features, rare species, population, age stages, age conditions Faculty of Biology and Biotechnology, Al-Farabi Kazakh National University, av. al-Farabi 71, Almaty, 050040, Republic of Kazakhstan; * karime_58@mail.ru, *Karime.Abidkulova@kaznu.kz

Modern Phytomorphology 8: 87–90, 2015

УДК 581.8

Анатомическая структура вегетативных органов редкого вида растения Taraxacum kok-saghyz L.E. Rodin в имматурном онтогенетическом состоянии Айгуль Б. Ахметова *, Наштай М. Мухитдинов, Алибек Ыдырыс Аннотация. В статье представлена анатомическая характеристика вегетативных органов редкого, находящегося на грани исчезновения, эндемичного вида Taraxacum kok-saghyz, исследуемого в трех различных популяциях. В результате исследования установлено, что вегетативные органы растений характеризуются различной степенью развитости тех или иных тканей в зависимости от места произрастания. Наиболее благоприятными для роста и развития растений оказались условия в местах произрастания популяции № 3, для которых было характерно наличие темно-каштанового горного типа почвы, в толще которой обнаружен слой чернозёма. Как известно, лучшими почвами для кок-сагыза являются мощные, обыкновенные и выщелоченные чернозёмы, что несравненно сказалось и на особенностях роста и развития растений данной популяции. Поскольку кок-сагыз является еще и влаголюбивым растением, то на отличительных особенностях внутреннего строения растений также сказывается наличие, прежде всего, и условий водоснабжения. Ключевые слова: Taraxacum kok-saghyz, особь, популяция, редкий вид, эндемик, анатомическая структура, лист, корень Казахский национальный университет имени аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, 050040, Республика Казахстан; * Aygul.Akhmetova@kaznu.kz

Введение Одним из редких видов растений, находящихся на грани исчезновения, является растение кок-сагыз (Taraxacum kok-saghyz L.E. Rodin), известный также под названием «Русский одуванчик» (англ. Russian dandelion). Редким вид стал по вине человека, поскольку является многолетним каучуконосным травянистым растением, находящимся на грани исчезновения из-за добычи натурального каучука. Кок-сагыз содержит каучук в млечниках, расположенных концентрически в коре корня. В молодых млечниках каучук содержится в виде латекса (млечного сока), а в более старых он находится в коагулированном состоянии в виде нитей. Каучук кок-сагыза использовали и в качестве добавки к синтетическому каучуку при производстве высококачественных изделий. Кроме того, кок-сагыз представляет ценность еще и благодаря содержанию инулина – естественного углевода (45% сухого корня) (Гиляров 1986). © The Author(s), 2015

На основании всего вышесказанного, значительный интерес представляло изучение внутренней структуры данного вида растений на ранних стадиях онтогенеза, с целью выявления диагностических признаков, а также их изменение в зависимости от места произрастания популяций T. kok-saghyz. Материалы и методы исследований В ходе проводимой экспедиции в Алматинской области были исследованы три популяции T. kok-saghyz. Популяция №1 располагалась вблизи оз. Тузколь, почва аллювиально-луговая, рельеф – слабо наклонная к озеру равнина, координаты: N 43°00.865’, E 079°58.781’, высота 1973 м н.у.м. Популяция №2 описана у окрестностей с. Кайнар, почва – темно-каштановая горная, рельеф равнинный (межгорная равнина), координаты: N 42°51.332’, E 079°53.264’, высота 1823 м н.у.м. Популяция №3 была найдена у подножия гор Лабасы, рельеф равнинный (межгорная долина), почва

Modern Phytomorphology 8 (2015)

темно-каштановая, координаты: N 42°56.714’, E 079°36.811’, высота 1886 м н.у.м. Изучение ценотической популяции проводилось традиционными методами (Уранов 1973; Работнов 1978; Голубев и Молчанов 1978; Заугольнова 1982). Изучение анатомической структуры вегетативных органов проводилось в соответствии с общепринятыми методиками (Прозина1960;Пермяков1988;Барыкина2004). Результаты и их обсуждение

Рис. 1. Анатомическое строение листовой пластинки Taraxacum kok-saghyz с популяции №1 (А), №2 (Б) и №3 (В): в.э – верхний эпидермис; н.э – нижний эпидермис; п.мф – палисадный мезофилл; г.мф – губчатый мезофилл; скл – склеренхима; пр.п – проводящий пучок. Fig. 1. Anatomical structure of Taraxacum kok-saghyz leaf in population №1 (А), №2 (Б) and №3 (В): в.э – upper epiderm; н.э – lower epiderm; п.мф – palisade mesophyll; г.мф – spongy mesophyll; скл – sclerenchyma; пр.п – vascular bundle.

Анатомическое строение листовой пластинки Эпидермальные клетки листовой пластинки T. kok-saghyz располагаются в один ряд, плотно сомкнуты, без межклетников. Наружные стенки эпидермиса покрыты тонким слоем кутикулы, опушения нет. Вся толща листовой пластинки заполнена паренхимными клетками ассимиляционной ткани, которая подразделяется на палисадную и губчатую, в которой основную массу занимают межклетники и воздухоносные полости. Палисадный мезофилл состоит из нескольких слоев клеток и по внешнему виду очень похож на губчатый. Едва различимые клетки палисадной паренхимы вытянуты перпендикулярно верхней поверхности листовой пластинки, а клетки губчатой паренхимы располагаются на нижней стороне листа. Мелкие проводящие пучки более или менее полностью погружены в мезофилл, а крупный проводящий пучок сопровождается выступом на нижней стороне листа. Проводящие пучки окружены одним слоем компактно расположенных клеток, образующих механическую обкладку проводящих тканей (Рис. 1). Растения, произрастающие в популяции № 3 имеют наиболее утолщенную листовую пластинку по сравнению с растениями других популяций. Увеличение средних показателей толщины эпидермальных клеток как верхней и нижней стороны листовой пластинки, размеры палисадной и губчатой паренхимы, диаметр проводящих тканей способствуют общему увеличению толщины листовой пластинки. Растения популяции № 1, напротив, отличаются более тонкими листовыми пластинками, мелкоклеточностью ассимиляционных тканей, а также небольшим по сравнению с показателями двух других исследуемых популяций диаметром проводящих пучков (Табл. 1).

Ахметова А.Б. и др. Анатомия вегетативных органов Taraxacum kok-saghyz

Табл. 1. Морфометрические показатели листовой пластинки Taraxacum kok-saghyz. Tab. 1. Morphometric parameters of Taraxacum kok-saghyz leaf. Популяция Толщина листовой Толщина эпидермиса, мкм пластинки, мкм верхний нижний

палисадный

губчатый

Диаметр проводящих пучков, мкм

27,76±1,85

33,63±4,81

29,43±1,42

80,79±5,86

13,45±1,79

Толщина мезофилла, мкм

11,58±0,36

90,19±7,93

12,09±1,01

11,72±0,72

45,85±3,89

38,05±5,36

37,61±5,98

125,39±8,35

10,15±0,19

11,7±1,1

56,83±8,36

41,89±8,49

37,35±1,66

Анатомическое строение корня Корень T. kok-saghyz покрыт вторичной покровной тканью – перидермой, клетки которой имеют более или менее правильную форму и располагаются в несколько слоев. Под перидермой расположен толстый слой из паренхимных клеток, составляющих первичную кору. Как видно из Рис. 2, растения популяции № 3 отличаются хорошо развитой корневой системой. У данных особей среди паренхимных клеток первичной коры корня концентрическими кругами располагаются млечные трубки, заполненных скоагулировавшимся латексом – нитями каучука, окруженных остатками отмершей паренхимы коры. Сосуды проводящей ткани многочисленные, в поперечном сечении овальные, расположенные в радиальных группах. Между элементами ксилемы встречаются элементы механической ткани – лубяные волокна. В самом центре корня расположены элементы первичной ксилемы (Рис. 2). В результате проведенных исследований, установлено, как уже было указано выше, что растения популяции № 3 имеют хорошо развитую структуру корня. По всей видимости, это связано с сильным развитием первичной коры и центрального цилиндра, развитие которых позволяет растениям данной популяции синтезировать и накапливать большее количество различных веществ, а также всасывать воду с растворенными в ней веществами из почвы, что является необходимым условием для нормального роста и развития растений (Табл. 2). Заключение На основании проведенных исследований и анализа результатов полученных данных

Рис. 2. Анатомическое строение корня Taraxacum kok-saghyz с популяции №1 (А), №2 (Б) и №3 (В): пд – перидерма; п.к – вторичная кора; кс – ксилема. Fig. 2. Anatomical structure of Taraxacum kok-saghyz root in population №1 (А), №2 (Б) and №3 (В): пд – periderm; п.к – secondary bark; кс – xylem.

было установлено, что имматурные особи различных популяций, независимо от местообитания, имеют сходную анатомическую структуру исследованных вегетативных органов (листьев и корней), а именно, характеризуются дорзовентральностью листовых пластинок, многослойным и дифференцированным мезофиллом, а также одревесневшими

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 2. Морфометрические показатели корня Taraxacum kok-saghyz. Tab. 2. Morphometric indicators of root Taraxacum kok-saghyz. Популяция Диаметр корня, мкм

Толщина перидермы, мкм

Толщина первичной коры, мкм

Диаметр центрального цилиндра, мкм

173,09±1,24

22,65±5,02

30,66±2,46

43,41±2,98

189,66±1,37

25,54±4,44

48,35±9,79

48,29±2,85

338,84±1,97

40,42±5,51

87,64±4,57

77,29±1,28

корнями, имеющими вторичное строение. Морфометрический анализ показал, что условия произрастания наиболее благоприятны для роста и развития растений, образующих популяцию № 3, место произрастания которой характеризуется наличием темно-каштанового горного типа почвы, в толще которой был обнаружен слой чернозёма. Как известно, лучшими почвами для кок-сагыза являются мощные, обыкновенные и выщелоченные чернозёмы, что несравненно сказалось и на особенностях роста и развития растений данной популяции. Также на отличительных особенностях внутреннего строения растений сказывается наличие, прежде всего, условий водоснабжения, поскольку, как известно, коксагыз является влаголюбивым растением. Цитируемые источники Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девятов, А.Г., Джалилова Х.Х., Ильина Г.М., Чубатова Н.В. 2004. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. Изд-во Моск. ун-та, Москва.

Гиляров М.С. (ред.) 1986. Биологический энциклопедический словарь. Сов. энциклопедия, Москва. Голубев В.Н., Молчанов Е.Ф. 1978. Методические указания к количественному и экологоибологическому изучению редких и исчезающих и эндемичных растений Крыма. Гос. Никит. бот. сад, Ялта. Заугольнова Л.Б. 1982. Методика изучения ценопопуляций редких видов растений с целью оценки их состояния. Охрана растительных сообществ редких и находящихся под угрозой исчезновения экосистем (мат-лы I всесоюз. конф., Москва, 1982): 74–76. Пермяков А.И. 1988. Микротехника. Изд-во МГУ, Москва. Прозина М.Н. 1960. Ботаническая микротехника. Высшая школа, Москва. Работнов Т.А. 1978. Структура и методы изучения ценопопуляций многолетних травянистых растений. Экология 2: 5–13. Уранов А.А. 1973. Большой жизненный цикл и возрастной спектр ценопопуляций цветковых растений. Тез. докл.V делегатского съезда ВБО: 74–76.

Anatomical structure of vegetative organs of the rare species Taraxacum kok‑saghyz L.E. Rodin in immature ontogenetic state Aygul Аkhmetova *, Nashtay Mukhitdinov, Alibek Ydyrys Abstract. The article contains anatomical characteristics of vegetative organs of rare, endemic, and endangered species Taraxacum kok-saghyz, studied in three populations. The study found that the vegetative organs of plants are characterized by different degrees of development of certain tissues, depending on the place where they grow. The most favorable conditions for plant growth were in the place of population № 3, which was characterized by dark brown mountain soil type, with the layer of black soil (chernozem). It is known that the best soils for the cook-sagyz are strong, regular and leached chernozems – this had main influence on characteristics of growth of plants from population № 3. Since cooksaghyz is hygrophilous plants, the distinctive features of the internal structure of these plants also were affected by water conditions. Key words: Taraxacum kok-saghyz, individuals, populations, rare species, endemic, anatomical structure, leaf, root Al-Farabi Kazakh National University, al-Farabi av. 71, 050040 Almaty, Republic of Kazakhstan; * Aygul.Akhmetova@kaznu.kz

Modern Phytomorphology 8: 91–94, 2015

УДК 581.84:636.086.32

Анатомическая структура стеблей некоторых видов Trifolium L. в связи с систематикой и экологией Наталья В. Шкуратова Аннотация. В статье рассматриваются результаты сравнительной анатомии стеблей четырех видов рода Trifolium L. Установлены комплексы анатомических признаков стеблей, которые можно использовать для диагностики на уровне вида. В анатомии стеблей T. arvense, T. medium и T. montanum наблюдаются ксерофитные черты, направленные на возможность противостоять иссушению, проявляющиеся в трех направлениях: усиление функции покровной ткани, усиленное развитие механической ткани, усиление развития водопроводящей системы. Ключевые слова: Trifolium, анатомические признаки, стебель, ксерофитные черты Учреждение образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина», бульвар Космонавтов, 21, 224016, Брест, Беларусь; schkuratova_n@tut.by

Введение

Материалы и методы исследований

В работах ботаников как прошлых лет, так и современных ученых, неоднократно показана возможность использования анатомических признаков вегетативных и генеративных органов для уточнения границ таксонов, при решении проблем научной и криминалистической диагностики растений, для установления закономерностей и характера изменения структур под действием условий обитания, в целях организации экологического мониторинга и оценки состояния окружающей среды. Семейство Fabaceae Lindl. неоднородное по характеру жизненных форм его представителей. Trifolium L. – род травянистых растений данного семейства, насчитывающий около 250 видов, широко распространенных в умеренном и отчасти субтропическом поясах Северного полушария. Центрами видового многообразия являются преимущественно Средиземноморье, Западная Азия и Северная Америка. С целью выявления анатомических признаков стебля, имеющих диагностическое значение на уровне вида и определения анатомических признаков стебля, обусловленных особенностями экологии, провели исследование анатомии стеблей представителей рода Trifolium.

Объектами исследования являлись четыре вида рода Trifolium: T. arvense L., T. medium L., T. montanum L. и T. repens L. T. arvense – однолетнее растение, для которого характерен безрозеточный архитектурный тип, представленный прямостоячим растением, ветвящимся по всей длине главной оси. T. medium, T. montanum и T. repens – многолетние поликарпические растения, представляющие сложную систему побегов, ежегодно отмирающих после плодоношения и возобновляющиеся на следующий год из перезимовавших почек, расположенных на основании отмерших побегов. Для исследования использовали травянистые стебли указанных видов как сложные комплексы тканей, обладающие набором диагностических признаков. Образцы стеблей собраны в естественных фитоценозах. Методика изготовления постоянных препаратов общепринятая в анатомии растений (Прозина 1960). Для анализа микропрепаратов и их фотографирования использовали световой микроскоп «Альтами» и цифровую окулярную USB камеру 3.1 Мп.

Modern Phytomorphology 8 (2015)

кл

э кл

пп

км

пп

гв

ІІ кс

оп

І кс

сл

пк

Б кл гв

пп

кл

оп

фл э

оп км

пп

ІІ кс гв

ІІ кс Рис. 1. Поперечные срезы стебля Trifolium arvense (А), T. medium (Б), T. montanum (В) и T. repens (Г): гв – группы волокон; кл – колленхима; км – камбий; оп – основная паренхима; пк – первичная кора; пп – проводящий пучок; с – сердцевина; сл – сердцевинный луч; фл – флоэма; э – эпидерма; I кс – первичная ксилема, II кс – вторичная ксилема. Fig. 1. Cross-sections through the stem of Trifolium arvense (А), T. medium (Б), T. montanum (В) and T. repens (Г): гв – groups of fibers; кл – collenchyma; км – cambium;

оп – main parenchyma; пк – primary cortex; пп – vascular bundle; с – cortex; сл – pith ray; фл – phloem; э – epiderm; I кс – primary xylem; II кс – secondary xylem.

Результаты и их обсуждение

расстояние между ними и характер отклонения последующих перидерм от предыдущих; тип кристаллов оксалата кальция в паренхимных клетках различных тканей. Однако ни один из названных признаков самостоятельно не может быть основанием для выделения какого-то конкретного вида. Точная диагностика того или иного вида возможна при использовании только комплекса признаков (Еремин и Шкуратова 2007). Стебли исследованных видов характеризуются четким делением на эпидерму, первичную кору, центральный цилиндр. Центральный цилиндр имеет пучковое строение и включает открытые коллатеральные пучки и сердцевину с выраженной центральной полостью. Для травянистого стебля характерна сильная паренхиматизация тканей.

Анатомические признаки в разном объеме и в рамках разных таксонов используются для уточнения таксономических границ уже давно. Например, применительно к Salicaceae Mirb., признаками в структуре коры, позволяющими осуществлять видовую диагностику, являются: наличие или отсутствие трихом, их тип и строение; характер распределения аксиальной паренхимы во вторичной флоэме; величина, форма и расположение групп волокон во вторичной флоэме; форма поперечного сечения групп волокон механического кольца; форма, величина и расположение танидоносных клеток в первичной коре; форма поперечного сечения эпидермальных клеток и характер утолщения их стенок; мощность повторных перидерм,

Шкуратова Н.В. Анатомическая структура стеблей некоторых видов Trifolium При сравнительном анализе структуры стеблей выделены комплексы анатомических признаков для каждого исследованного вида: T. arvense – преобладание радиального размера эпидермальных клеток над тангентальным; овальная форма полости эпидермальных клеток; утолщение только наружной тангентальной оболочки эпидермальных клеток; преобладание колленхиматозной толстостенной паренхимы в составе первичной коры; уголковый тип колленхимы; приуроченность колленхимы и проводящих пучков к ребрам стебля; шапковидная форма групп склеренхимных волокон; овальная форма поперечного сечения проводящих пучков; отсутствие межпучкового камбия (Рис. 1 А). T. medium – тангентальный размер эпидермальных клеток больше или равен радиальному;прямоугольно-квадратнаяформа полости эпидермальных клеток; утолщение только наружной тангентальной оболочки эпидермальных клеток; преобладание тонкостенной основной паренхимы в составе первичной коры; уголковый тип колленхимы; основная паренхима первичной коры в виде кольца, подстилающего колленхиму стебля; дуговидная форма групп склеренхимных волокон; треугольно-клиновидная форма поперечного сечения проводящих пучков; расположение проводящих пучков по окружности стебля; наличие межпучкового камбия, формирующего элементы вторичной ксилемы (Рис. 1 Б). T. montanum – преобладание тангентального размера эпидермальных клеток над радиальным; овальная форма полости эпидермальных клеток; равномерное утолщение оболочек эпидермальных клеток; присутствие железистых волосков в эпидерме; преобладание тонкостенной основной паренхимы в составе первичнойкоры;пластинчатыйтипколленхимы; основная паренхима первичной коры в виде кольца, подстилающего колленхиму стебля; шапковидная форма групп склеренхимных волокон; овальная форма поперечного сечения проводящих пучков; присутствие кристаллов в паренхиме, прилегающей к группам волокон; расположение проводящих пучков по

окружности стебля (Рис. 1 В). T. repens – преобладание тангентального размера эпидермальных клеток над радиальным; овальная форма полости эпидермальных клеток; равномерное утолщение оболочек эпидермальных клеток; преобладание тонкостенной основной паренхимы в составе первичной коры; уголковый тип колленхимы; основная паренхима первичной коры в виде кольца, подстилающего колленхиму стебля; лентовидная форма групп склеренхимных волокон; овальная форма поперечного сечения проводящих пучков; присутствие кристаллов в паренхиме, прилегающей к группам волокон; расположение проводящих пучков по окружности стебля; присутствие межпучкового камбия, формирующего элементы вторичной ксилемы (Рис. 1 Г). Среди исследованных видов, T. repens является типичным мезофитом, встречающимся на сыроватых лугах, лесных полянах и опушках, приречных отмелях и галечниках, у дорог, в населенных пунктах. T. arvense и T. montanum произрастают на сухих лугах, лесных полянах и опушках, степных склонах, окраинах полей, у дорог, преимущественно на песчаных и супесчаных почвах. T. medium встречается на суходольных лугах, лесных полянах и опушках, в светлых лесах, среди кустарников. Последние три вида относятся к группе ксеромезофитов, т.к. для их местообитаний характерен периодический недостаток влаги. Опираясь на данные по структурному приспособлению листа к недостатку влаги (Горышина 1979), проанализировали анатомию стебля исследованных видов. В анатомии стеблей T. arvense, T. medium и T. montanum наблюдаются ксерофитные черты, направленные на возможность противостоять иссушению, проявляющиеся в трех направлениях: – усиление функции покровной ткани, что препятствует активному испарению: обильные кроющие трихомы у T. arvense, T. medium и T. montanum; – усиленное развитие механической ткани, что предупреждает увядание стебля при больших потерях воды: колленхиматозная паренхима и уголковая паренхима занимают

Modern Phytomorphology 8 (2015)

весь объем первичной коры у T. arvense; мощные группы склеренхимных волокон у проводящих пучков в стеблях T. medium и T. montanum; толстостенная паренхима сердцевины у T. arvense, T. medium и T. montanum; – усиление развития водопроводящей системы: высокое содержание и плотное расположение проводящих пучков у T. montanum; активно работающий межпучковый камбий, формирующий толстостенную ксилему между пучками у T. medium. Признаки, подчеркивающие особенности экологии ксеромезофитных видов следующие: T. arvense – обилие кроющих трихом, преобладание колленхиматозной паренхимы в составе первичной коры, толстостенная паренхима сердцевины; T. medium – обилие кроющих трихом, мощные группы склеренхимных волокон у проводящих пучков, толстостенная паренхима сердцевины, активно работающий межпучкового камбия, формирующий толстостенную ксилему между пучками; T. montanum – обилие кроющих трихом, мощные группы склеренхимных волокон у проводящих пучков, толстостенная паренхима сердцевины, высокое содержание и плотное расположение проводящих пучков. Заключение Сравнительно-анатомический анализ стеблей четырех видов рода Trifolium позволяет

утверждать, что диагностическое значение на уровне вида имеет следующий комплекс анатомических признаков стебля: форма эпидермальных клеток; характер утолщения оболочек эпидермальных клеток; наличие железистых волосков; характер основной паренхимы первичной коры; тип колленхимы; форма групп механических волокон; наличие кристаллоносной обкладки у групп склеренхимных волокон, сопровождающих проводящие пучки; форма поперечного сечения проводящих пучков, характер расположения проводящих пучков; наличие активного межпучкового камбия; образование сплошного кольца ксилемы. В анатомии стебля T. arvense, T. montanum и T. medium обнаружены ксерофитные черты, направленные на возможность противостоять иссушению. Таким образом, установлены специфические черты анатомического строения стеблей представителей рода Trifolium, комплекс которых можно использовать для диагностики на уровне вида, и признаки, обусловленные особенностями их экологии. Цитируемые источники Прозина М. Н. 1960. Ботаническая микротехника. Высшая школа, Москва. Еремин В.М., Шкуратова Н.В. 2007. Сравнительная анатомия коры ивовых. Монография. Издательство БрГУ, Брест. Горышина Т.К. 1979. Экология растений. Высшая школа, Москва.

Anatomical structure of stems of some species of Trifolium L. in correspondence with the systematics and ecology Natalya V. Shkuratova Abstract. The article discusses the results of a comparative study of the anatomy of the stems of 4 Trifolium L. species. Complexes of stem anatomical characteristics which can be applied for species diagnostic are described. Anatomy of T. arvense, T. medium and T. montanum shows xerophytic features aimed on desiccation resistance, manifested in three directions: increased functions of epidermal tissue, enhanced development of mechanical tissues, increased development of water conducting system. Key words: Trifolium, аnatomical characteristics, stem, xerophytic features Brest State University, Cosmonauts boulevard 21, 224016 Brest, Belarus; schkuratova_n@tut.by

Modern Phytomorphology 8: 95–99, 2015

УДК 581.4:582.57

Особенности онтогенеза западнотяньшанско-Алайского эндемика Rhinopetalum stenantherum Regel Анна А. Иващенко Аннотация. По материалам исследований автора, проводившихся в природных популяциях Таласского Алатау (заповедник Аксу-Жабаглы) и в условиях ботанического сада (г. Алматы) приводится морфологическая характеристика этапов онтогенеза западно-тяньшанского эндемика Rhinopetalum stenantherum Regel из семейства Liliaceae Juss. В составе ювенильной группы выделены особи первого, второго и третьего-четвертого лет жизни, отличающиеся по размерам луковицы, пластинки листа и массе. Описаны также имматурные, виргинильные и генеративные особи, причем последние разделяются на три подгруппы в зависимости от количества цветков (от 1 до 10 и более) и соцветных листьев. В результате изучения особенностей строения корневой системы у различных возрастных групп установлено, что по типу ее строения род Rhinopetalum занимает промежуточное положение между представителями родов Tulipa, Korolkowia и Lilium. Приводятся также многолетние данные о динамике строения интродукционной популяции в условиях Главного ботанического сада. Ключевые слова: Rhinopetalum stenantherum, онтогенез, возрастная группа, интродукция, популяция Иле-Алатауский государственный национальный природный парк, ул. Жандосова, 1, Алматы, Таусамалы, 050067, Казахстан; karime_58@mail.ru

Особенности онтогенеза западнотяньшанско-алайского эндемика роголепестника узкопыльникового (Rhinopetalum stenantherum Regel) изучались в природных популяциях Таласского Алатау (заповедник Аксу-Жабаглы), а также в интродукционных популяциях семенного происхождения на коллекционном участке ИБФ МН АН РК (г. Алматы). Этот вид, отличающийся высокой декоративностью, и неприхотливостью культивирования – чрезвычайно перспективный объект для альпийских горок. Он давно известен в культуре, однако, онтогенез его до сих пор детально не изучен (Бочанцева 1963; Иващенко 1987). В результате наших исследований выделены и описаны 4 группы особей: ювенильные, имматурные, виргинильные и генеративыне. В отличие от некоторых других эфемероидов лилейных и близких семейств (безвременников, рябчиков, корольковии) все этапы прегенеративного состояния роголепестника характеризуются © The Author(s), 2015

однолистной надземной частью. Поэтому главными критериями при выделении возрастных групп догенеративного периода являются форма и размеры луковицы, количество, морфологические и функциональные особенности корней, а также размеры листовой пластинки. Генеративные особи, как и ювенильные, разделяются на несколько подгрупп, идентификация которых облегчается за счет очевидных различий в мощности генеративного побега и в первую очередь – количества цветков и соцветных листьев. Ниже приводим характеристику соответствующих возрастных состояний, морфологические показатели которых представлены в Табл. 1 и 2. Ювенильная группа (juv) включает особи от первого до третьего – четвертого года жизни (Табл. 1). Сеянцы первого года к концу вегетации имеют мелкую белую луковицу 2-4 мм длиной и 1,5-2,5 мм шириной, состоящую из одной запасающей чешуи, один тонкий главный корень и цилиндрический семядольный лист, до

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 1. Средние морфометрические показатели прегенеративных особей. Tab. 1. Average morphometric indices of pregenerative individuals. Группа, подгруппа особей Ювенильные 1-го года

Размеры, мм луковица

Масса, г пластинка листа

высота

ширина

длина

ширина

общая

луковицы

1,9

0,01

2-го года

5,1

0,05

3-4-го года

7,6

4,4

0,07

Имматурные

0,59

0,35

Виргинильные

2,70

1,44

4-6 см высотой. На втором году жизни размеры луковицы увеличиваются всего на 1-2 мм (Табл. 1), однако на ней заметны серые остатки отмершей чешуи и след от донца прошлого года. Характерно также увеличение числа простых корней (до 3-4) и уплощение листовой пластинки, до 4-6 мм шириной. Ювенильное состояние завершается в природе на 3-4 году жизни сеянцев. Пластинка листа увеличивается незначительно, до 9-11 мм шириной, луковица до 6-10 мм высотой и 4-6 мм шириной. Корневая система, однако, изменяется как в количественном, так и в качественном отношении. У отдельных ювенильных особей старшего возраста появляются контрактильные корни – белые, сочные, со слегка морщинистой поверхностью, в 2-3 раза короче и толще простых корней. Они выполняют функцию втягивания луковицы вместе с почкой возобновления, т.к. других приспособлений у этого вида нет. Следует подчеркнуть, что контрактильные корни у этого вида отмечены только в природных популяциях, в местообитаниях с сильно ощебненной почвой (ур. Чеп, 2300 м н.у.м.). В условиях интродукции корни такого типа не наблюдались. Группа имматурных особей (im) выражена нечетко. Они отличаются более широкой листовой пластинкой (13-30 мм), удлиненной луковицей (до 13 мм выс. и 6-8 мм шир.), а также увеличенным (до 9-15) числом корней, среди которых имеются единичные контрактильные, а часть тонких корней

приобретает ветвистое строение. Интересно, что у роголепестника, в отличие от близкого, изученного нами ранее вида корольковии Северцова (Ivaschenko 1994), наличие ветвящихся и контрактильных корней не является стабильным признаком. Так, генеративные особи различные по возрасту и мощности развития, имеют только простые корни, иногда часть ветвистых. Отдельные особи имеют также по (2)3‑8 контрактильных корня. Таким образом, по характеру строения корневой системы род Rhinopetalum занимает промежуточное положение между просто устроенными в этом плане представителями рода Tulipa и более сложными Korolkowia, Lilium и др., объединяя признаки обеих типов (Баранова 1981). Виргинильные особи (virg) имеют широкую листовую пластинку, в большинстве случаев более крупную, чем нижний стеблевой лист генеративных растений. Луковица их по форме больше приближается к шаровидной (отношение длины к ширине – 1,1-1,2, как и у молодых генеративных особей, в то время как у имматурных и ювенильных – 1,4-1,7). Иногда, размеры и вес луковицы виргинильных особей превышает таковые молодых генеративных, что объясняется перерывами в генерации молодых особей, характерной для большинства видов при семенном возобновлении. В генеративное состояние (gen) первые особи роголепестника в природе переходят как минимум, на 7-9-м году жизни, в условиях культуры – на четвертом. Установлено, что растения этого вида формируют до 16,

Иващенко А.А. Особенности онтогенеза Rhinopetalum stenantherum

Табл. 2. Средние морфометрические показатели генеративных особей. Tab. 2. Average morphometric indices of generative individuals. Подгруппа

Размеры, мм луковица

Масса, г

Нижний лист

выс.

шир.

длина

1-цветковые

2-цветковые

Кол-во листьев

общая

луковицы

стеблевых

соцветных

2,4

1,1

2-4

3-5

3,6

1,5

2-4

4-6

шир. Молодые

Средневозрастные 3-цветковые

4,8

3-4

6-8

4-цветковые

1,8

2-4

8-9

5-цветковые

6,2

2,2

3-5

6-12

Мощно развитые 6-цветковые

8,7

3,2

3-6

11-15

7-цветковые

7,8

2,6

2-5

15-17

8-цветковые

9,1

3,1

3-6

16-20

9-цветковые

10,2

3,4

3-5

19-23

10-цветковые

101

14,9

5,6

4-6

а в культуре (г. Алматы) – до 20 цветков. В соответствии с мощностью развития генеративной сферы мы выделяем молодые, средневозрастные и мощно развитые генеративные особи (Табл. 2). Первая подгруппа включает особи с 1-2 цветками. В интродукционных популяциях семенного происхождения мы наблюдали такие особи в первый год цветения, на 4-м году жизни сеянцев. Луковица, как правило, еще несколько продолговатая, высота и ширина ее колеблется в пределах 9-17 мм, масса – в пределах 1,1-1,5 г. Количество нижних стеблевых листьев – от 2 до 4, верхних, расположенных в соцветии, – 4-6. Первый показатель колеблется в незначительных пределах (даже у мощно развитых особей – не более 6), в то время как число верхних соцветных листьев у различных групп – от 4 до 24 и более, в непосредственной зависимости от количества цветков. Вторая подгруппа средневозрастных генеративных особей, с 3-5 цветками, отличается изменением формы луковицы от шаровидной и несколько уплощенной, с незначительным преобладанием ширины над высотою. Масса ее колеблется от 1,8 до 2,2 г.

Третья подгруппа – особи, достигшие максимума индивидуального развития, с 6-10 и более цветками. Ширина луковицы, как правило, превышает высоту, масса ее составляет 2,6-5,6 г. Отношение общей массы растений к массе луковицы – 2,7‑3,0, в то время, как у особей предыдущих возрастных состояний оно составляет 1,7 (имматурные); 1,9 (виргинильные); 2,2-2,4 (молодые генеративные); 2,4-2,8 (средневозрастные). Сенильность морфологические не выражена. Отмирание скорее всего происходит, минуя стадию постгенеративной вегетации, как у некоторых других луковичных эфемероидов (Шорина 1967; Иващенко 1987). В условиях культуры при осеннем посеве семян из природных популяций всходы появляются в конце марта-апреле следующего года. Первые особи зацветают в условиях г. Алматы на 4-м году жизни (посев 1988 г., первое цветение – 1992 г.), доля их не превышает 10%. Затем идет более-менее равномерное нарастание доли генеративных особей (до пятого года цветения), в последующие годы состав интродукционной

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 3. Возрастной спектр интродукционной популяции семенного происхождения (осенний посев 1988 года). Tab. 3. The age spectrum of introduction population of seed origin (sown in autumn 1988). Годы учета

Доля возрастных групп, % juv

1994

im 54,4 (juv+im)

virg

gen

Коэффициент плодоношения, %

32,4

13,2

1995

10,3

32,9

38,5

18,3

1996

5,2

22,6

28,8

43,4

1997

12,9

28,8

22,3

20,2

1998

3,9

24,5

37,2

34,5

15,2

популяции отличается определенной нестабильностью (Табл. 3). Поскольку коллекция луковичных содержалась нами в условиях минимального агротехнического ухода (без регулярного рыхления почвы, полива и какой либо подкормки), возможно наличие преждевременного старения особей. В заключении следует подчеркнуть некоторые особенности онтогенеза Rh. stenantherum, установленные в результате наших исследований. Морфологические признаки различных возрастных состояний классифицируются, в частности, по изменению размера и формы луковицы – от удлиненной у прегенеративных особей и молодых генеративных (отношение высоты к ширине от 1,7 у ювенильных до 1,1 у виргинильных и молодых генеративных) до шаровидной и сплюснутой в горизонтальной плоскости у генеративных особей старших возрастов (отношение высоты к ширине 1,0-0,8). Нарастание массы луковицы тоже происходит достаточно равномерно, однако соотношение общей массы растения к массе луковицы увеличивается от 1,7 у имматурных до 2,2 у молодых и 3,0 у мощно развитых генеративных. Впервые для этого вида отмечено наличие трех типов корней: контрактильных (только в природных популяциях, на сильно ощебненных участках), простых неветвящихся и разветвленных, характерных для представителей других

родов семейства лилейные. Таким образом, по этому признаку род Rhinopetalum занимает промежуточное положение между родами Tulipa с просто устроенной корневой системой и более сложными в этом плане Korolkowia и Lilium. Особый интерес представляет положительный опыт культивирования Rh. stenantherum в условиях предгорной зоны Заилийского Алатау (г. Алматы). Первое цветение здесь наступает на четвертом году жизни, в течение последующих четырех лет происходит равномерное нарастание доли генеративных особей, в последующие два года состав интродукционной популяции нестабилен. Цитируемые источники Баранова М.В. 1981. Эколого-морфологические особенности подземных органов у представителей рода Fritillaria (Liliaceae). Ботан.журн. 66 (10): 1369–1387. Бочанцева З.П. 1963. К морфологии и биологии представителей родов петилиум, корольковия и ринопеталум. Интродукция и акклиматизация растений 2: 5–35. Ташкент. Иващенко А.А. 1987. Эфемероиды заповедника Аксу-Джабаглы (семейство Лилейные): 172. Алма‑Ата. Шорина Н.И. 1967. Некоторые особенности онтогенеза Colchicum L. Биологические науки 6: 80–85. Ivaschenko A.A. 1996. Root development of Fritillaria sewerzowii Regel (Liliaceae) in Tien-Shan, Kazakhstan. Acta Phytogeogr. Suec. 81: 92–94.

Иващенко А.А. Особенности онтогенеза Rhinopetalum stenantherum

Ontogenetic features of West Tien-Shan endemic Rhinopetalum stenantherum Regel Anna A. Ivaschenko Abstract. Morphological characteristics of the stages of ontogeny of West Tien-Shan-Alai endemic Rhinopetalum stenantherum Regel from family Liliaceae Juss. based on the author’s research, carried out in natural populations of Talas Alatau (Aksu Zhabagly reserve) and in a botanical garden (Almaty) are given in the article. Individuals of first, second and third and fourth years of life, differing by size of bulbs, leaf lamina and mass are allocated as a part of the juvenile group. Also immature, virginal and generative individuals are described, the latter are divided into three groups depending on the number of flowers (from 1 to 10 and more), and inflorescence leaves. As a result was established that by the type of root system structure Rhinopetalum genus is intermediate between the genera Tulipa, Korolkowia and Lilium. Also long-term data about the dynamic of the structure of the cultivated population in the conditions of the Main Botanical Garden are given in the article. Key words: Rhinopetalum stenantherum, ontogeny, age group, introduction, population Ile-Alatau State National Natural Park, Zhandosov str. 1, 050067 Almaty, Tausamaly, Kazakhstan; karime_58@mail.ru

Modern Phytomorphology 8: 101–105, 2015

УДК 581.48:582.923.5+581.526.5+581.522.4

Життєздатність насіння двох представників родини Apocynaceae Я.В. Авєкін * та М.М. Гайдаржи ** Анотація. Розглянуті особливості життєздатності насіння двох представників родини Apocynaceae в залежності від терміну їх зберігання в умовах понижених температур. В якості дослідного матеріалу використовувались зародки з насінин Pachypodium lamerei Drake та Adenium obesum (Forssk.) Roem. et Schult різного терміну зберігання. Для дослідження життєздатності зародків використовували метод фарбування зародка кислим фуксином. Даний метод якісно відображає стан клітин зародка. Мертві клітини досить інтенсивно зафарбовуються реагентом, а живі характеризуються резистентністю до проникнення фуксину. За результатами експерименту було виявлено залежність життєздатності насіння P. lamerei та A. obesum від періоду зберігання. Підтверджено факт, що насіння цих сукулентів, як і більшості тропічних рослин достатньо швидко втрачає схожість, тобто є мікробіотичним. Ключові слова: Adenium obesum, Pachypodium lamerei, Apocynaceae, сукуленти, життєздатність насіння, кислий фуксин Київський національний університет імені Тараса Шевченка, ботанічний сад ім. акад. О.В. Фоміна, вул. Симона Петлюри 1, Київ, 01032, Україна; * avekinyaroslav@mail.ru, ** gaidarzhy@ukr.net

Вступ Представники сукулентної групи родини Apocynaceae Juss. відносяться до популярних високодекоративних елементів зеленого будівництва, квітникарства та, в окремих країнах, використовуються у фармакологічній промисловості (Hoffmann & Cole 1977; Rundel et al. 1995). Найбільш відомими представниками цієї родини є Pachypodium lamerei Drake та Adenium obesum (Forssk.) Roem. et Schult. Так як природні ареали обидвох представників представлені в посушливій тропічній зоні Південно-Східної Африки та Мадагаскару, вони потребують особливих умов вирощування та розмноження в умовах культури (Eggli 1994; Court 2000). В умовах сукулентних оранжерей Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна рослини цих видів щорічно цвітуть, але плоди зав’язуються нерегулярно навіть при штучному запиленні. Отримане насіння часто характеризується нерівномірним проростанням, а при зберіганні в лабораторних умовах швидко втрачає схожість. Це може бути пов’язано © The Author(s), 2015

не тільки з абіотичними факторами (температура, вологість повітря, доступ кисню), а й з біологічними особливостями самих насінин (ступінь розвитку зародка, проникність тести, потенціал ендосперму, вікові зміни) (Rowley 1999). Тому метою нашої роботи було дослідження життєздатності насіння двох представників родини Apocynaceae (P. lamerei та A. obesum) при різних термінах зберігання. Матеріали і методи досліджень Досліджували насіння двох видів рослин – P. lamerei (90 та 3 місяці зберігання) та A. obesum (48 та 3 місяці зберігання). Посівний матеріал тримали в закритих пластикових ємностях при температурі +4 – +6°C. Для кожного варіанту досліду було відібрано по 30 насінин. Для дослідження життєздатності насіння використовували метод фарбування зародка кислим фуксином, при якому якісно відображається стан клітин зародка. Мертві клітини досить інтенсивно зафарбовуються реагентом, а проявляють резистентність

102

Modern Phytomorphology 8 (2015)

до проникнення фуксину (Кулешов 1963; Нужина та Баглай 2006, 2007). Для проведення експерименту, досліджувані насінини замочувалось протягом години у воді (+40–+50°C) для його пробудження. Після даної процедури, зародки були відділені від тести. Далі проводився розріз зародка на дві половини паралельно до площини сім’ядоль. Отримані фрагменти ретельно промивались дистильованою водою для видалення пошкоджених частин клітин. На поверхню розрізу фрагментів зародків наносився реагент кислий фуксин. Час експозиції складав 1 хв., після чого оброблені зародкові частини повторно промивались дистилятом. Оцінювання життєздатності насіння проводилось за ступенем забарвленості клітин зони росту кореня та апікальної меристеми зародку. Максимально життєздатним вважалось насіння зафарбоване від 5 до 10%, межа життєздатності складала до 30% інтенсивності зафарбовування клітин. При цьому до життєздатних відносили зародки, у яких був слабо забарвлений зародковий корінець і незабарвлена апікальна меристема. Результати та їх обговорення Насінини P. lamerei обернено яйцеподібної форми 10,3±0,4 мм завдовжки та 4,0±0,2 мм завширшки, дещо сплюснуті в дорзивентральному напрямку. Суха, крихка, матова насіннєва шкірка має шорстку, бородавчату скульптуру, кремово-білого кольору іноді з жовтувато-зеленуватим відтінком. На базальній стороні кожної насінини знаходиться пучок довгих (25±1 мм) радіальних волосків, що дає можливість до анемохорної полюції. Зародок кремового кольору, 10,0±0,3 мм завдовжки та 3,7±0,2 мм завширшки, повністю повторює форму насінини і займає весь внутрішній об’єм (Бондарцев 1954; Артюшенко 1990). У зародка відсутній ендосперм але досить чітко виражені щільно зібрані один до одного зародкові листки які складають 30% його об’єму, потовщений гіпокотиль, який складає

50% зародка та зародковий корінець на який припадає близько 20% об’єму. Дослідження зародків з насінин, які зберігалися 90 місяців показало, що більшість клітин були інтенсивно зафарбовані фуксином. В районі зародкового корінця та апікальної меристеми, реагент проник в досить глибокі шари клітин, де утворилися затемнені ділянки. Інтенсивність забарвлення зародка можна оцінити у 90%. Таке насіння можна вважати нежиттєздатним (Рис. 1). Дослідження зародків насінин, які зберігалися близько 3 місяців показало, що у 60% оброблених зародків спостерігалось легке світло-рожеве 5-10% забарвлення по всій поверхні зрізу. В даному випадку можна допустити забарвленість пошкоджених, в результаті розрізання зародку, клітин. Затемнень в районі зародкового корінця та апексу не спостерігалося. У 30% зародків спостерігались більш темні ділянки в районі зародкового корінця та зони прокамбію, розміри яких коливались від 0,3±0,1 мм до 0,6±0,1 мм. У 10% досліджуваних зародків, попри більш темних ділянок в зоні росту кореня, відмічались затемнені скупчення клітин в районі апікальної меристеми. Таким чином, навіть серед свіжозібраних насінин, частина зародків має мертві клітини у ділянках зародкового корінця та апікальної меристеми, про що свідчить інтенсивність проникнення реагенту до 40%, хоча в цілому ці насінини характеризувалися високими вітальними показниками. Насінини A. obesum витягнутої циліндричної чи бочкоподібної форми 10,6±0,3 мм завдовжки та 1,7±0,1 мм у діаметрі. Теста крихка, має губчасту структуру. Поверхня шорстка з поздовжніми складками, матова, кремового кольору. На базальній та апікальній стороні насінини розташовані пучки довгих (30±1,5 мм) радіальних волосків, які беруть забезпечують анемохорію. Зародок має веретеноподібну форму 9,8±0,2 мм завдовжки та 1,5±0,1 мм у діаметрі, однорідного кремового кольору (Бондарцев 1954; Артюшенко 1990). Ендосперм відсутній. Зародкові листики зібрані досить щільно і займають близько

Авєкін Я.В., Гайдаржи М.М. Життєздатність насіння представників Apocynaceae

103

Рис. 1. Зародки Pachypodium lamerei: 1 – зародок насінини, яка зберігалася 90 місяців (а – апікальна меристема і сім’ядолі; b – гіпокотиль; с – зародковий корінець); 2 – зародок насінини, яка зберігалася 3 місяці. Fig. 1. Embryos of Pachypodium lamerei: 1 – embryo of the seed which was stored for 90 months (а – apical meristem and cotyledons; b – hypocotyl; c – radicle); 2 – embryo of the seed which was stored for 3 months.

Рис. 2. Зародки Adenium obesum: 1 – зародок насінини, яка зберігалася 48 місяців (а – зародковий корінець; b – гіпокотиль; с – апікальна меристема і сім’ядолі); 2 – зародок насінини, яка зберігалося 3 місяці. Fig. 2. Embryos of Adenium obesum: 1 – embryo of the seed which was stored for 48 months (a – radicle; b – hypocotyl; c – apical meristem and cotyledons); 2 – embryo of the seed which was stored for 3 months.

20% від величини зародку, 60% всього об’єму займає потовщений гіпокотиль, а 20% займає зародковий корінець. Досліди зародків насінин A. obesum, які зберігалися 48 місяців, дали неоднозначні

результати. 30% насінин мали максимально інтенсивне забарвлення до 90% по всій поверхні зрізу. У 50% зародків також спостерігалось інтенсивне затемнення (від 40% до 60%) в зоні зародкового корінця,

104 прокамбію та апікальної меристемі. Менш інтенсивне забарвлення на поверхні зрізу (20‑40%), але з затемненнями в зоні зародкового корінця відмічалось у 20% зародків. Таким чином, при зберіганні впродовж чотирьох років в умовах понижених температур тільки 20 % насіння Adenium можна вважати життєздатним (Рис. 2). Дослідження зародків з насінин, які зберігалися 3 місяці, показали, що у 20% екземплярів майже не спостерігалось забарвлення (до 5%), що свідчить про їх високу життєздатність. У 40% зародків спостерігалось слабке забарвлення (до10%) по всій поверхні зрізу, без видимого проникнення реагенту в більш глибокі шари клітин. Серед 40% досліджуваних об’єктів відзначалось інтенсивне забарвлення (до 80%) по всій поверхні зрізу та з вираженими затемненнями в зоні зародкового корінця. Таким чином, у частини зародків свіжозібраних насінин Adenium також спостерігаються мертві клітини у зоні зародкового корінця. Подібні дослідження були проведені з насінням представників родини Cactaceae різного терміну зберігання на базі колекції сукулентних рослин Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна. Паралельно проводили як фарбування зародків, так і прямі посіви насіння в ґрунт. Порівняння отриманих результатів показало, що при забарвленні зародка в зоні зародкового корінця зберігається достатньо висока схожість насіння. При наявності забарвлення в зонах зародкового корінця і апікальної меристеми схожість насіння, а таким чином і його життєздатність значно нижча. Забарвлення по всій поверхні зародка означає повну втрату схожості і життєздатності насіння (Нужина та Баглай 2006, 2007). Аналогічна картина спостерігається і при дослідженні представників родини Apocynaceae. Тільки у 10% зародків свіжозібраних насінин Pachypodium спостерігається затемнення в області апікальної меристеми. Можна передбачити, що близько 90% насіння буде мати високу схожість. Насіння Adenium, виходячи з

Modern Phytomorphology 8 (2015) отриманих даних, буде мати значно нижчу схожість порівняно з попереднім видом. Адже у 40% зародків мають інтенсивну забарвленість по всій довжині. Висновки В цілому дослідження показали, що свіжозібране насіння рослин родин Аpocynaceae репродукції Ботанічного саду має достатньо велику життєздатність, але і певні недоліки, що пов’язані зі станом зародків. Забарвлення в області апікальної меристеми або по всій довжині, що спостерігалося у частини досліджуваних зародків насінин обох видів рослин може свідчити про невідповідність абіотичних факторів при запиленні квіток та визріванні насінин (низьку вологість повітря, низьку або занадто високу температуру або недосконалі умови зберігання зрілого насіння тощо). Відсутність життєздатних зародків у насінинах, які зберігалися 48-90 місяців, ще раз підтверджує той факт, що насіння сукулентів, як і більшості тропічних рослин достатньо швидко втрачає схожість. Використані джерела Артюшенко З.Т. 1990. Атлас по описательной морфологи высших растений: Семя. Наука, Ленинград. Бондарцев А.С. 1954. Шкала цветов (пособие для биологов при научных и научно-прикладных исследованиях). Изд-во АН СССР, Москва – Ленинград. Нужина Н., Баглай К. 2006. Порівняльна характеристика життєздатності насіння Frailea colombiana (Werd.) Backbg., Eriocereus tortuosus (Forb.) Ricc. та Melocactus maxonii (Rose) Gurke при зберіганні в різних умовах. Вісник КНУ ім. Т. Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття 10: 27–29. Нужина Н., Баглай К. 2007. Життєздатність насіння рослин роду при зберіганні в різних умовах. Вісник КНУ ім. Т. Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття 11: 37–39. Кулешов Н.Н. 1963. Агрономическое семеноведение. Сельхозиздат, Москва. Court D. 2000. Succulent flora of Southern Africa. Brookfield, Rotterdam.

Авєкін Я.В., Гайдаржи М.М. Життєздатність насіння представників Apocynaceae Eggli U. 1994. Sukkulenten. Ulmer, Stuttgart. Hoffmann J.J., Cole J.R. 1977. Phytochemical investigation of Adenium obesum Forskal (Apocynaceae): isolation and identification of cytotoxic agents. J. Pharm. Sci. 66 (9): 1336–1337. Rowley G. 1999. Pachypodium & Adenium. Cactus File 5: 1–79.

105

Rundel R.W., Cowling R.M., Esler J., Mustart R.M., Jaarsveld E., Bezuidenhout H. 1995. Winter growth phenology and leaf orientation in Pachypodium namaquanum (Apocynaceae) in the succulent karoo of the Richtersveld, South Africa. Oecologia 101: 472–477.

Viability of seeds of two representatives from Apocynaceae family Y.A. Aviekin * & M.M. Gaidarzhy ** Abstract. The viability of some Apocynaceae seeds depending on the duration of storage under conditions of low temperature was studied. Extracted embryos from the seeds of Pachypodium lamerei Drake and Adenium obesum (Forssk.) Roem. et Schult with different storage history were analyzed. Embryos were stained by acidic fuchsine what allows identification of viable and destructed cells. Destructed cells were stained much more intensively, while viable cells remained unstained. Observed results showed dependence of viability of P. lamerei and A. obesum seeds from term of storage. It was obtained that the seeds of investigated succulent species, just like in many other tropical plants, rapidly lost their viability and should be described as microbiotic. Key words: Adenium obesum, Pachypodium lamerei, Apocynaceae, succulents, seed viability, acid fuchsine National Taras Shevchenko University of Kyiv, Botanical garden acad. O.V. Fomin, Simon Petlyury str. 1, 01032 Kyiv, Ukraine; * avekinyaroslav@mail.ru, ** gaidarzhy@ukr.net

Modern Phytomorphology 8: 107–112, 2015

УДК 582.44:58:069.029 (477-25)

Ритми сезонного розвитку представників Cycadopsida в умовах оранжереї НБС ім. М.М. Гришка НАНУ О.В. Гайдаржи * та Р.В. Іванніков Анотація. У статті подано результати спостережень за ритмами сезонного розвитку представників колекції саговикових НБС НАНУ. Наведено дані щодо кліматичних умов представників досліджуваних видів у місцях їх природного поширення. Виявлено, що періоди росту і розвитку дослідних рослин відповідають річним змінам клімату у природі, а вегетаційний період в умовах оранжерей НБС триває з березня-квітня до серпня. Ключові слова: Cycadopsida, голонасінні, фенологічні спостереження Національний Ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, вул. Тімірязєвська, 1, Київ 01014, Украина; * olgasn_s@mail.ru

Вступ Саговники (цикадові) – клас голонасінних реліктових рослин. Cycadopsida – єдиний клас єдиного порядку відділу Cycadophyta, що складається з трьох родин – Cycadacae, Stangeriaceae, Zamiaceae. Вивчення цих рослин становить значний інтерес у зв’язку з виниклою проблемою збереження біорізноманіття світової флори. Стратегія збереження біологічного різноманіття спрямована на те, щоб зупинити процес деградації біологічного і ландшафтного різноманіття у світі. Згідно з Конвенцією про охорону 1992 року заходами щодо збереження біологічного різноманіття є моніторинг, збереження in situ, збереження ex situ, заходи стимулювання, оцінка впливу і зведення до мінімуму несприятливих наслідків і т.д. (Конвенція 1994). Наразі існує необхідність вдосконалення існуючих та розробки більш ефективних методів розмноження саговикових в умовах як відкритого, так і захищеного ґрунту. Саговникові є досить витривалими рослинами – рослини багатьох видів зростають на бідних на поживні речовини піщаних ґрунтах або на скелях. Деякі з них можуть витримувати слабкі заморозки, © The Author(s), 2015

інші живуть в районах, де кількість опадів не перевищу кілька сантиметрів на рік (Norstog & Nichols 1997). З метою вивчення їх адаптивних властивостей та створення оптимальних умов розвитку ex situ, ми приділили особливу увагу дослідженням сезонних ритмів росту та розвитку представників класу Cycadopsida, що становлять колекцію Національного Ботанічного саду ім. М.М. Гришка НАН України. Матеріали і методи досліджень Об’єктами дослідження були рослини колекції саговникових НБС, яка станом на початок 2015 року нараховує 12 видів, які належать до п’яти родів (Hill et al. 2004). Більшість представників колекції добре розвинені та вступили до репродуктивної фази (Гайдаржи 2013). Дослідження проводили з використанням методики В.C. Житкова (Житков 1977). Екологічні умови зростання рослин відображаються на їх морфолого-анатомічній структурі, що в свою чергу є показником їх еколого-фізіологічної пристосованості до середовища проживання, тому при вивченні інтродукційних можливостей саговників

108

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 1. Кліматичні показники в місцях природного зростання досліджуваних видів. Tab. 1. Climatic parameters of natural habitats of studied species. Вид

Поширення

Вис. над Сер. темп. рівнем моря, найхолодн. м місяця року, °С

Сер. темп. найтепл. місяця року, °С

Середня Вологість, к-ть опадів, % мм/рік

Ceratozamia kuesteriana Півд. Мексика Regel

800-1300

600-900

Ceratozamia robusta Mig.

Гватемала, Мексика

800-1300

18,5

500-2500

Сycas circinalis L.

Півд. Індія

1100-1600

750-2000

Cycas micholitzii Dyer

Центр. В’єтнам, Сх. Лаос

500-900

2000

Cycas revoluta Thunb.

Півд. Японія (о-ви Кюсю та Рюкю)

1400-1700

1600-3000

Cycas rumphii Mig.

О-ви Малайського архіпелагу, о-в Малакка

600-1200

1500-3000

Dioon spinulosum Dyer Мексика ex Eichler

1000-1500

400-1500

Stangeria eriopus (Kunze) Baill

Півд. Африка

1200-1400

25-1900

Zamia furfuraceae L. f.

Півд. Мексика

500-1200

600-1000

Zamia integrifolia L. f.

Півн. Америка, шт. Джорджия та Флорида

50-300

1000-2000

Zamia loddigesii Mig.

Мексика

1000-1400

300-2000

Zamia pumila L.

Куба, Домініканська Республіка

1300-1600

22,5

27,8

1400

важливим є оцінка росту та розвитку рослин в умовах ex situ. Окрім того, дана колекція є прикрасою експозиційної оранжереї «Тропічний ліс», де середньорічна температура становить 18-22°С, а вологість повітря – близько 80%. Освітленість в сонячні дня становить близько 40-50 тис. лк, а у похмурі дні – 8-13 тис. лк. У Табл. 1 вказано основні показники клімату, який притаманний ареалам зростання досліджуваних видів у природі. Як бачимо з наведених даних, саговникові зустрічаються в тропічній та субтропічній зонах обох півкуль. Більшість саговникових ростуть у теплих, вологих тропічних лісах

або у прибережних зонах, на рівнинах або на невеликій висоті на скелях. Проте деякі з них, зокрема Cycas revoluta Thunb., зустрічаються і на більших висотах, де вологість нижче, а температура може знижуватися до нуля. Результати та їх обговорення Методика В.С. Житкова (1977) полягає у проведенні фенологічних спостережень та фіксації фенофаз, які відображають фізіологічний стан рослини за структурними ознаками їх органів. Упродовж досліджень нами виявлено, що представники більшості наявних видів протягом року формують

Гайдаржи О.В., Іванніков Р.В. Ритми сезонного розвитку Cycadopsida

109

Табл. 2. Основні етапи росту і розвитку представників Cycadophyta в оранжереях НБС ім. М.М. Гришка НАНУ за 2013 рік. Tab. 2. Rhythms of growth and development of Cycadophyta representatives from N.N. Grishko NBG of NASU for 2013. №

Назва таксону

Початок вегетації, міс.

Повне розгортання Початок формування Розкривання листа, міс. стробілу, міс. стробілу, міс.

Ceratozamia kuesteriana Regel

III

XII

---

Ceratozamia robusta Mig.

VII

XII

Сycas circinalis L.

VII

XII

VII

Cycas micholitzii Dyer

VIII

---

Cycas revoluta Thunb.

VIII

---

Cycas rumphii Mig.

Dioon spinulosum Dyer ex Eichler

---

Stangeria eriopus (Kunze) Baill

VIII

---

Zamia furfuraceae L. f.

III

VII

VIII

Zamia integrifolia L. f.

III

VII

Zamia loddigesii Mig.

III

VII

Zamia pumila L.

---

Cycadaceae sp.

---

Ceratozamia sp.

VIII

---

Табл. 3. Основні етапи росту і розвитку представників Cycadophyta в оранжереях НБС ім. М.М. Гришка НАНУ за 2014 рік. Tab. 3. Rhythms of growth and development of Cycadophyta representatives from N.N. Grishko NBG of NASU for 2014. №

Назва таксона

Початок вегетації, міс.

Повне розгортання Початок формування Розкривання листа, міс. стробілу, міс. стробілу, міс.

Ceratozamia kuesteriana Regel

III

VII

XII (2013)

Ceratozamia robusta Mig.

---

XII (2013)

I (2015)

Сycas circinalis L.

VII

XII

VII

Cycas micholitzii Dyer

---

Cycas revoluta Thunb.

VII

---

Cycas rumphii Mig.

VII

Dioon spinulosum Dyer ex Eichler ---

---

Stangeria eriopus (Kunze) Baill

---

Zamia furfuraceae L. f.

III

VII

Zamia integrifolia L. f.

Zamia loddigesii Mig.

---

Zamia pumila L.

---

Cycadaceae sp.

---

Ceratozamia sp.

VIII

---

приріст, хоча деякі рослини тривалий час залишаються без візуальних змін. Цикл сезонного розвитку складається з послідовних етапів, циклічна зміна яких

залежить від зовнішніх абіотичних факторів. У Табл. 2 і Табл. 3 вказані фази росту представників всіх 12 видів Cycadopsida, які утримуються в колекції. Зокрема,

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Довжина, см

110

Місяць Рис. 1. Динаміка росту листків представників родини Cycadaceae за 2013 рік.

Довжина, см

Fig. 1. The dynamics of growth of leaves in Cycadaceae members during 2013.

Місяць Рис. 2. Динаміка росту листків представників родини Zamiaceae за 2013 рік. Fig. 2. The dynamics of growth of leaves in Zamiaceae members during 2013.

початок вегетації (початок утворення нової крони листя), завершення формування листка, початок формування стробілу та його розкривання (дозрівання) за період 2013‑2014 рр. У Табл. 2 і Табл. 3 зазначені данні про екземпляри, вік яких перевищує 10‑15 років. Згідно з даними Табл. 1-3, періоди вегетації рослин, що належать до різних родів, але ареали яких є близькими, у більшості випадків співпадають. Проте у

деяких видів, представники яких належать до одного роду, але зростають на різних територіях, вегетаційні періоди суттєво відрізняються (наприклад, Ceratozamia kuesteriana Regel та C. robusta Mig.) ( Jones 2002), що підтверджує важливість впливу зовнішніх екологічних факторів на ріст і розвиток рослини. Варіабельність початку періоду вегетації пояснюється погодними умовами та температурним режимом ґрунту.

Гайдаржи О.В., Іванніков Р.В. Ритми сезонного розвитку Cycadopsida Листок – орган, який здатен змінюватись та пристосовуватись до умов навколишнього середовища (Коровкин 2007). Показники росту і розвитку листка, як функціональної та структурної одиниці рослини, яка виконує основні процеси пов’язані із фотосинтезом, газообміном та транспірацією – надзвичайно важливі. Звичайні розміри листка саговникових – 1-3 м , у деяких видів Encephalartos Lehm. вони можу виростати до 5-6 м, а у Zamia pygmaea Sims – всього 5-6 см (Тахтаджян 1956). Зазвичай довжина листка саговикових перевищує довжину стовбура. У представників Cycadaceae листя, частіше перисте або двічі перисте, відмираючи, воно вкриває своїми залишками стовбур рослини разом із катафілами (видозміненими листками). Сегменти листка лінійно-ланцетні, дихотомічно розгалужені, цільнокраї, мають єдину центральну жилку. Рахіс листка товстий, закінчується колючкою. На перших етапах розвитку листки равликоподібно скручені. Для представників Zamiaceae характерна відсутність равликоподібного скручування – сегменти листка складені лускоподібно. На перших етапах розвитку листки представників родини Zamiaceae відрізняються бордовим або темно-червоним забарвленням. Жилкування сегментів паралельне, дихотомічне,без центральної жилки. Цікава особливість відмічена у представників роду Ceratozamia Brongn. – розгортання листка і розвиток стробілу відбувається одночасно, на відміну від представників інших наявних в колекції родів, у яких ці етапи розвитку відбуваються послідовно. Представники родини Stangeriaceae формують листки почергово. Листки перисті, з центральними жилками. Результати спостережень за ростом листків деяких представників відділу Cycadophyta колекції НБС представлені на Рис. 1-2. Як видно на графіках, на початкових фазах розвитку листки представників дослідних видів розвиваються повільно. В той час як на фінальних етапах формування листка нами відмічено більш інтенсивне збільшення їх

111

лінійних розмірів. Зокрема, у Ceratozamia robusta за перший місяць вегетаційного періоду приріст становив близько 16 см, в той час як за останній місяць цей показник становив 60 см. Можливо, частково це зумовлено тим, що одночасно з початком формування нового листя рослина формувала стробіл. Висновки Таким чином, відповідно до наших спостережень, вегетаційний період більшості представників відділу Cycadophyta розпочинається в умовах оранжерей НБС у березні-квітні, а закінчується в серпні. Отже період інтенсивного розвитку припадає на той період року, коли тривалість фотоперіоду та температура повітря найбільші. На даний момент фенологічні спостереження за представниками колекції саговникових НБС НАН України тривають. Їх мета встановлення більш загальних закономірностей динаміки росту і розвитку рослин в умовах захищеного ґрунту у продовж більш тривалого часу для подальшого вдосконалення агротехнічного регламенту утримання колекції цих рослин. Дослідження, що проводяться, дозволять встановити види, яким притаманна більша адаптаційна пластичність і які є найбільш перспективними для створення штучних композицій ex situ. Використані джерела Конвенція 1994. Конвенція про охорону біологічного різноманіття (ратифікована Верховною Радою України 29 листопада 1994 р.). Доступно на http:// zakon1.rada.gov.ua/laws/show/995_030 Гайдаржи О.В. 2013. Сучасний стан та перспективи розвитку колекції Cycadopsida Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка НАН України. Біологія: від молекули до біосфери (Мат-ли наук. конф., Харків, 2013): 208. Харків. Житков B.C. 1977. К методике изучения ритма развития растений в оранжерее. Бюл. Главн. ботан. сада АН СССР 106: 26–32. Коровкин О.А. 2007. Анатомия и морфология высших растений: словарь терминов. Дрофа, Москва.

112

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Тахтаджян А.Л. 1956. Высшие растения. Т. 1. Изд-во АН СССР, Москва – Ленинград. Jones D.L. 2002. Cycads of the world. 2nd ed. Reed, Sydney.

Hill K.D., Stevenson D.W., Osborn R. 2004. The world list of cycads. Bot. Rev. 70: 274–298. Norstog K.J., Nichols T.J. 1997. The biology of the cycads. Cornell University Press, Ithaca.

The rhythms of seasonal development of representatives of Cycadopsida in conditions of NBS NASU greenhouse O.V. Gaidarzhy * & R.V. Ivannikov Abstract. In this article the results of observations on the rhythms of seasonal development of Cycadopsida representatives from the collection of M.M. Grishko National botanical garden NAS of Ukraine are represented. The information about climatic conditions in natural habitats for all studied species is given. It was found that periods of growth and development of experimental plants correspond with annual climate changes, and the growing season in greenhouse conditions lasts from March-April till August. Key words: Cycadopsida, gymnosperms, phenology observation N.N. Gryshko National Botanical Garden of the National Academy of Science of Ukraine Timiriazevska st. 1, 01014 Kyiv, Ukraine; * olgasn_s@mail.ru

Modern Phytomorphology 8: 113–117, 2015

УДК 582.661.56:581.44:581.143

Характеристика епідерми деяких представників підродини Cactoideae (Cactaceae) Галина В. Калашник *, Сергій О. Калашник, Марина М. Гайдаржи Анотація. В даній роботі проведено аналіз епідерми 6-місячних представників 11 видів підродини Cactoideae. Для всіх вивчених видів характерні епідермоцити, проекції яких розпластані та витягнуті, із звивистими обрисами. Більшість рослин має досить великі за площею клітини епідерми, кількість яких на одиницю площі значно коливається. Продиховий індекс у досліджуваних видів малий та дуже малий. Розміри продихів від 32,5±0,5×24,9±0,7 у Astrophytum myriostigma до 43,2±0,6×36,1±0,5 у Rebutia flavistyla. Для трьох видів характерні продихи великих розмірів. Усі вивчені продихи належать до парацитного типу. У клітинах епідерми трьох видів зустрічаються невеликі призматичні кристали. Рослини Astrophytum myriostigma та Mammillaria prolifera мають папіли і трихоми на поверхні. Ключові слова: Cactaceae, анатомічні дослідження, епідерма стебла Київський національний університет імені Тараса Шевченка, ННЦ «Інститут біології», Ботанічний сад імені акад. О.В. Фоміна, вул. С. Петлюри, 1, м. Київ, 01032, Україна; * Gal4enok28@ukr.net

Вступ Епідерма – покривна тканина рослинного організму. Основні клітини епідерми щільно зімкнені між собою та вкриті шаром кутикули, що стримує випаровування вологи з їхньої поверхні. Вона захищає внутрішні тканини від механічних пошкоджень та надає органам міцності, бере участь у синтезі різних речовин, сприйнятті подразнень, рухах листків, через епідерму можуть виділятися назовні ефірні масла, вода, солі. Інколи може виконувати всмоктувальну функцію. Однак, головна функція епідерми – це регуляція газообміну та транспірації, яка виконується за рахунок продихів. Кількість, щільність та розміри продихів, а також розміри клітин епідерми дуже варіюють залежно від виду та умов життя рослини (Калашник та ін. 2009). Особливо важливі функції епідерми для представників родини Cactaceae Juss. У більшості цих рослин повністю редуковане листя, таким чином епідерма стебла повинна виконувати також функції транспірації і сприяти фотосинтезу. Вивчення покривних тканин даних рослин може допомогти у визначенні еволюційних напрямків © The Author(s), 2015

пристосувань всередині даної групи, а також може відіграти значну роль в удосконаленні таксономії підродини. Так, деякі автори вважають, що в родині Cactасеае анатомічні характеристики епідерми та гіподерми мають таксономічне значення (Soffiatti & Angyalossy 2007). У літературних джерелах можна знайти й інші дані про епідерму стебла деяких представників родини Cactaceae. Наприклад, для деяких рослин з родів Rhipsalis Gaertn. (Secorun & de Souza 2011), Mammillaria Haw. ( Janu & Raghuvanshi 2011), Ferocactus Britt. et Rose, представників триби Cereeae Salm‑Dyck (Darling 1989), підродин Pereskioideae Engelm. та Opuntioideae Burnett. (Eggli 1984) та ін. Тому метою нашої роботи було провести порівняльну характеристику епідерми стебел деяких представників підродини Cactoideae Eaton. Матеріали і методи досліджень Дослідження проводилося на рослинах 11 видів підродини Cactoideae (Rebutia flavistyla F. Ritter, R. senilis Backeb. var. iseliniana

114

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Krainz, Astrophytum myriostigma Lem., Setiechinopsis mirabilis Backeb. ex de Haas, Mammillaria columbiana Salm-Dyck var. bogotensis (Werderm. ex Backeb.) Dugand., Mammillaria prolifera (Mill.) Haw., Melocactus maxonii (Gürke) Gürke, Melocactus sp., Oreocereus celsianus (Lem. ex Salm-Dyck) Riccob., Echinopsis eyriesii (Turpin) Pfeiff. et Otto, Trichocereus peruvianus Britton et Rose), вирощених в умовах оранжереї Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна з насіння власної репродукції. Вік рослин становив 6 місяців. Мікропрепарати епідерми виготовляли з середньої частини стебла фіксованих у спирті рослин за загальноприйнятими методиками (Паушева 1988). Методику опису клітин епідерми використовували за С.Ф. Захаревичем (1954), класифікацію продихів проводили за М.А. Барановою (1985), продиховий індекс обраховували за Б.Р. Васильєвим (1988). Кількість клітин епідерми та кількість продихів рахували при збільшенні ×300, з використанням світлового мікроскопа XSP-146ТР. Мікрофотографії робили за допомогою цифрової фотокамери Canon PowerShot A630. Вимірювання здійснювали за допомогою програми ImageJ. Статистичну обробку результатів виконували за допомогою пакету програм Statistica 8.0 (StatSoft, USA). Результати та їх обговорення Підродина Cactoideae, найбільша з чотирьох підродин Cactaceae, включає 9 триб. Ми розглянули епідерму рослин, які належать до трьох найбільших триб: Trichocereeae F. Buxbaum, Cereeae та Cacteae Rchb. Для всіх досліджених видів характерні два типи епідермоцитів (за виключенням Astrophytum myriostigma, в якого є лише перший тип), проекції яких розпластані та витягнуті. Обриси клітин звивисті, однак ступінь звивистості стінок значно відрізняється у різних видів (Рис. 1). Кількісні характеристики епідерми дуже варіюють у різних видів кактусів (Табл. 1). Так, площа епідермоцитів та їх кількість на одиницю площі коливається

від 2913,8±65,2 мкм2 та 384,3±19,9 кліт./мм2 у Astrophytum myriostigma до 18949,8±682,6 мкм2 та 50,55±1,6 кліт./мм2 у Rebutia flavistyla. Таку суттєву різницю вказаних показників, на нашу думку, важко пояснювати різними екологічними умовами зростання, оскільки більшість кактусів зростають у досить складних умовах (посушливі райони, скелясті схили, ґрунти, бідні на поживні речовини). Так, деякі автори вказують на те, що ксероморфні ознаки не завжди пов’язані з екологічними умовами. Ці автори відзначили в кількох видів Pachycereeae F. Buxbaum, які зростали в однакових умовах, різну товщину епідерми (Soffiatti & Angyalossy 2007). Можна прослідкувати певну залежність між розмірами клітин та їх кількістю на мм2 і систематичним положенням рослин на рівні роду. При цьому, така залежність не є чіткою, тож перелічені характеристики не можна використовувати як таксономічні важливі ознаки. Варто додати, що для більшості досліджуваних рослин характерні досить великі клітини епідерми, в той час, як літературні дані вказують на те, що для ксерофітів притаманні дрібні епідермоцити (Захаревич 1954). Імовірно, це зумовлено тим, що досліджувалися молоді рослини. Можемо припустити, що з віком площа епідермоцитів буде зменшуватись. Продиховий індекс досліджуваних рослин коливається в межах від 2,6 у Mamillarіa columbiana до 10,7 у Rebutia flavistyla (Табл. 1). При цьому в останньої найменша кількість продихів на одиницю площі, однак у даному випадку це компенсується великими розмірами клітин, та відповідно, найменшою кількістю клітин епідерми. Невелика кількість продихів характерна для представників родини та являється пристосуванням до посушливих умов існування. Усі досліджені нами рослини мали продихи парацитного типу. Такі результати узгоджуються з висновками інших авторів. Зокрема, Eggli (1984) вказує на те, що для представників підродини Cactoideae характерними є паралелоцитні продихи

рідко відсутні наявні відсутні відсутні відсутні відсутні відсутні наявні наявні відсутні 10,7 4,7 8,1 4,4 2,6 4,6 5,7 5,2 4,7 3,9 3,9 6,0±1,0 19,0±1,2 13,6±1,1 11,5±1,3 6,2±0,7 7,3±0,9 9,4±0,9 10,7±0,9 9,5±1,5 8,5±1,1 9,6±1,6 50,6±1,6 384,3±19,9 155,4±6,0 247,8±24,4 141,6±11,3 150,6±18,1 157,0±9,7 194,3±14,5 190,5±21,3 212,3±25,7 239,1±33,9 Rebutia flavistyla Astrophytum myriostigma Rebutia senilis Echinopsis mirabilis Mammillarіa columbiana Mammillaria prolifera Melocactus maxonii Melocactus sp. Oreocereus celsianus Echinopsis eyriesiі Trichocereus peruvianus

18949,8±682,6 2913,8±65,2 6749,9±288,0 9539,3±400,7 11894,1±280,0 12747,6±380,7 6548,6±184,5 6687,6±200,0 8994,6±256,1 6319±206,4 6652,2±253,6

К-кість клітин епідерми на мм2

Площа клітин епідерми, мкм2

К-кість продихів на мм2

Розміри продихів Довжина, мкм 43,2±0,6 32,5±0,5 37,7±0,7 36,9±0,8 35,8±0,5 33,8±0,4 34,9±0,5 41,4±1,2 33,8±0,6 40,1±0,6 36,7±1,2

Ширина, мкм 36,1±0,5 24,9±0,7 27,6±0,6 30,1±0,5 30,8±0,3 30,2±0,4 26,4±0,4 29,7±0,7 27,7±0,5 31,2±0,5 28,3±1,7

Продиховий індекс

115

Вид

Tab. 1. Epidermal characteristics in some representatives of Cactoideae.

Табл. 1. Характеристика епідерми деяких представників підродини Cactoideae.

(різновид парацитних) (Metcalfe & Chalk 1979). Розміри продихів коливаються від 32,5±0,5×24,9±0,7 мкм у Astrophytum myriostigma до 43,2±0,6×36,1±0,5 мкм у Rebutia flavistyla. Однак при цьому не спостерігається вираженої залежності між розмірами продихів та клітин епідерми. Так, у Melocactus sp. та Echinopsis eyriesii, які мають порівняно невеликі епідермоцити, великі продихи, довжина яких перевищує 40 мкм. Не виявлено також чіткої залежності між розмірами продихів та приналежністю до певної таксономічної групи. В клітинах епідерми Rebutia flavistyla, R. senilis, Oreocereus celsianus, Echinopsis eyriesiі зустрічаються невеликі призматичні кристали. Поява кристалів в епідермі, а також в гіподермі кактусів, описана багатьма авторами як прояви адаптації до ксерофітних умов існування (Darling 1989), оскільки вони відбивають сонячне світло і тим самим захищають розміщену глибше хлоренхіму. Окрім того, наявність кристалів має певне таксономічне значення в родині Cactaceae (Soffiatti & Angyalossy 2007). Усі основні клітини епідерми у Astrophytum myriostigma та деякі у Mammillaria prolifera мають папіли. У цих видів зустрічаються також зірчасті трихоми на поверхні стебла. При чому, серед A. myriostigma зустрічаються як рослини, в яких поверхня вкрита трихомами дуже густо, так і ті, в яких вони відсутні майже повністю. Очевидно, вони служать додатковим захистом від надмірного освітлення. Для більшості сукулентних рослин, в тому числі представників родини Cactaceae, характерне пристосування до періодичної посухи в місцях їх природного поширення. У зв’язку з цим у рослин є певна кількість ксероморфних ознак, що допомагає сукулентам запобігати висихання і переживати посушливі періоди. Для рослин родини Cactaceae це в першу чергу редукція листків, а також зменшення транспіруючої поверхні, запасання вологи в клітинах первинної кори, САМ-тип метаболізму, що тісно пов’язаний з невеликою кількістю

Наявність кристалів

Калашник Г.В. та ін. Характеристика епідерми представників Cactoideae

116

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Рис. 1. Клітини епідерми Rebutia flavistyla (1), Astrophytum myriostigma (2), Rebutia senilis (3), Echinopsis mirabilis (4), Mamillarіa columbiana (5), Mammillaria prolifera (6), Melocactus maxonii (7), Melocactus sp. (8), Oreocereus celsianus (9), Echinopsis eyriesii (10), Trichocereus peruvianus (11). Ціна поділки – 100 мкм. Стрілочкою позначені папіли. Fig. 1 Epidermal cells of Rebutia flavistyla (1), Astrophytum myriostigma (2), Rebutia senilis (3), Echinopsis mirabilis (4), Mamillarіa columbiana (5), Mammillaria prolifera (6), Melocactus maxonii (7), Melocactus sp. (8), Oreocereus celsianus (9), Echinopsis eyriesii (10), Trichocereus peruvianus (11). Scale bars – 100 µm. Arrow marks papillas.

продихів та їх відкриттям тільки у нічний час. При утриманні сукулентів в оранжереях, створюють умови подібні до природних,

але молоді рослини в перші 6-7 місяців не зазнають впливу посушливих умов і недостатньої кількості вологи в ґрунті і в повітрі. Таким чином, при вивченні молодих

Калашник Г.В. та ін. Характеристика епідерми представників Cactoideae рослин необхідно відмітити, що кількість продихів зберігається невеликою, продиховий індекс низький, але їх розміри достатньо великі. Звивистість клітин епідерми, яка підвищує міцність зчеплення клітин між собою, достатньо велика, але загальна площа таких клітин у більшості видів також велика. Ймовірно, при періодичних штучних посухах впродовж наступних років, кількісні показники клітин епідермальної тканини у досліджуваних видів будуть зменшуватися, що мабуть відбувається і в природних умовах. Висновки Отже, проведені дослідження показали, що кількісні характеристики епідерми дуже варіюють у різних видів кактусів. Відмічено певну залежність між розмірами клітин епідерми та їх кількістю на мм2 і систематичним положенням рослин на рівні роду. Крім того, для описаних представників роду Mammillarіa досліджувані ознаки мають дуже близькі значення. Однак, такі залежності не є чіткими та потребують подальшого підтвердження. Припускається кількісна зміна характеристик епідермоцитів при настанні посушливих умов.

117

Використані джерела Баранова М.А. 1985. Классификации морфологических типов устьиц. Ботан. журн. 70: 1585–1594. Васильев Б.Р. 1988. Строение листа древесных растений различных климатических зон. Издательство Ленинградского ун-та, Ленинград. Захаревич С.Ф. 1954. К методике описания эпидермиса листа. Вестник Ленинградского ун-та 4: 65–75. Калашник С., Нужина Н., Гайдаржи М. 2009. Особливості продихового апарату епідерми сукулентних рослин роду Euphorbia L. (Euphorbiaceae). Вісник КНУ ім. Т. Шевченка 18: 47–50. Паушева З.П. 1988. Практикум по цитологии растений. Агропромиздат, Mосква. Darling M.S. 1989. Epidermis and hypodermis of the saguaro cactus (Cereus giganteus): anatomy and spectral properties. Am. J. Bot. 76: 1698–1706. Eggli U. 1984. Stomatal types of Cactaceae. Plant Syst. Evol. 146: 197–214. Metcalfe C.R., Chalk L. 1979. Anatomy of the dicotyledons. Clarendon Press, Oxford. Secorun A.C., de Souza L.A. 2011. Morphology and anatomy of Rhipsalis cereuscula, Rhipsalis floccosa subsp. hohenauensis and Lepismium cruciforme (Cactaceae) seedlings. Revista Mexicana de Biodiversidad 82: 131–143. Soffiatti P., Angyalossy V. 2007. Anatomy of Brazilian Cereeae (subfamily Cactoideae, Cactaceae): Arrojadoa Britton & Rose, Stephanocereus A. Berger and Brasilicereus Backeberg. Acta Bot. Bras. 21: 813–822. Janu V., Raghuvanshi R.K. 2011. Microscopic studies on epidermal cells and stomatal behavior of some globular cacti (Mammillaria spp.). Insight Botany 1: 1–4.

Epidermal characteristics in some representatives of Cactoideae (Cactaceae) Galina V. Kalashnyk *, Sergii O. Kalashnyk, Marina M. Gajdarzhy Abstract. In this paper we analyzed the epidermis of 6-month old representatives of 11 species of the subfamily Cactoideae. The epidermal cells of examined species have sprawled and elongated projections with a sinuous outlines. Most of plants have large epidermal cells, whose number per unit area considerably varies. Stomatal index of the studied species is small and very small. Size of stomata is variation of 32,5±0,5×24,9±0,7 in Astrophytum myriostigma to 43,2±0,6×36,1±0,5 in Rebutia flavistyla. Large stomata are typical for three species of cacti. All examined species have paracytic stomata. The small prismatic crystals are in epidermal cells of three species. Astrophytum myriostigma and Mammillaria prolifera have papillaes and trichomes on the surface. Key words: Cactaceae, anatomical studies, stem epidermis Taras Shevchenko National University of Kyiv, ESC “Institute of Biology”, O.V. Fomin Botanical Garden; S. Petlura str. 1, 01032 Kyiv, Ukraine; * Gal4enok28@ukr.net

Modern Phytomorphology 8: 119–122, 2015

УДК 582.949.2:581.14

Репродуктивна здатність і можливості відновлення видів роду Parodia Speg. (Cactaceae Juss.) в умовах захищеного ґрунту Катерина Баглай Анотація. Колекція рослин роду Рarodia в Ботанічному саду імені акад. О.В. Фоміна Київського національного університету імені Тараса Шевченка нараховує 74 види та різновиди. Повний цикл розвитку (рослини цвітуть і плодоносять) проходить близько 60% представників роду. Плоди утворюються шляхом самозапилення, що має особливе значення в умовах захищеного ґрунту. Проаналізовано колекцію роду на наявність у ній рідкісних і зникаючих видів, які занесені до Конвенції з міжнародної торгівлі видами дикої фауни і флори (CITES) і включені до Червоного списку Міжнародного союзу охорони природи і природних ресурсів (IUCN). Здійснено їх розподіл за категоріями рідкісності. Вивчено схожість свіжозібраного насіння та встановлені показники насіннєвої продуктивності двох видів роду Parodia. Відібрано види, дворічні сіянці яких придатні для використання у фітодизайні. Ключові слова: Parodia, Сасtaceae, інтродукція, колекція, насіннєва продуктивність, схожість насіння ННЦ «Інститут біології» Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Ботанічний сад ім. акад. О.В. Фоміна; вул. С. Петлюри (Комінтерну), 1, Київ, 01032; fomin-sad@yandex.ru

Вступ Рід Parodia Speg. один із самих крупних у родині Cactaceae і налічує за даними різних систематиків від 62 до 87 видів (Anderson 2001; Backeberg 1976). Названо рід на честь парагвайського ботаніка Д. Пароді. Більшість видів пародій поодинокі рослини, але в природних умовах зустрічаються і великі групи до 3 м у діаметрі. За формою пагонів від кулястих до продовгуватих, переважно до 15 см, деякі види до 50-70 см заввишки. За життєвою формою це кущики (Гайдаржи та Баглай 2007). Ребра невисокі, з маленькими бугорками. Ареоли повстисті, особливо на верхівці. Колючки прямі, зігнуті, гачкуваті (залежно від виду). Квітки жовті, оранжеві, червоні, з’являються на верхівках у апікальній зоні, іноді по кілька одночасно, дзвониколійкоподібні або лійкоподібні, широко відкриті, 2-3 см завдовжки, 2-6 см у діаметрі. Квіткова трубка коротка, вкрита волосками і колючками. Плоди сухі, з колючками, насіння дрібне, легко висипається з плоду, тому його слід своєчасно збирати. Рослини поширені в горах Аргентини, © The Author(s), 2015

Болівії, Парагваю та Бразилії. Ростуть на гірських плато, скельних уступах, часто під прикриттям чагарників і трав, на висоті від 500 до 3400 м над рівнем моря. Пародії є ендеміками цих країн Південної Америки і антропогенний вплив у місцях природного зростання зменшує їх і без того часто малі ареали. Пародії декоративні рослини. Їх можна використовувати для створення колекцій та мікроландшафтних композицій з іншими сукулентами. При правильному догляді вони довго і рясно цвітуть. Метою нашої роботи був аналіз видового складу рослин роду Parodia з колекції сукулентів Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна на наявність рідкісних видів і тих, що знаходяться під загрозою зникнення у місцях природного зростання, а також вивчення особливостей їх насіннєвого розмноження. Матеріали і методи досліджень На сьогодні в колекції Ботанічного саду імені акад. О.В. Фоміна представлено 74 види та різновиди рослин роду Рarodia, з яких 51 вид. Поповнення колекції

120

Modern Phytomorphology 8 (2015)

здійснювали переважно шляхом насіннєвого розмноження. Насіння було отримано із ботанічних садів Англії, Бельгії, Нідерландів, Німеччини, Росії, України, Франції, Чехії, а також від аматорів. Пародії утримують на сонячному місці, влітку регулярно помірно поливають. Взимку утримують при температурі близько +12-15°С. Землесуміш повинна бути водопроникною, поживною, рН – близьким до 6,0. Фенологічні спостереження проводили за модифікованою методикою «Методика фенологических наблюдений в ботанических садах СССР» (Лапин 1975). Уточнення ботанічних назв проводили за літературними джерелами (Backeberg 1976; Anderson 2001; Васильева и Удалова 2007). Розмножують рослини цього роду переважно насінням. Зовнішню морфологію насінин описували за загальноприйнятими методиками та з використанням стандартної термінології (Buxbaum 1951–1955; Зиман та ін. 2004). Згідно з останніми дослідженнями, Е. Андерсон включає в рід Рarodia види з раніше самостійних родів Eriocactus Backbg., Notocactus (K.Sch.) Berg. emend. Backbg. та Wigginsia D.M. Porter. Ця агрегація роду, однак, визнається не всіма систематиками. Зокрема, ми працюємо за систематикою К. Бакеберга. Результати та їх обговорення Колекція сукулентних рослин Ботанічного саду формувалась упродовж майже 130 років, але основна кількість видів була залучена за останні 40-50 років. Перші представники роду Рarodia з’явились в колекції у 60-х роках минулого століття, а основна більшість видів була залучена до колекції у 70-х роках. На сьогодні наявні рослини віком 40 і більше років. Попередньо нами встановлено, що серед сукулентів колекції понад 1 000 видів є рідкісними та зникаючими і включені до Червоного списку IUCN та СІТЕS (Нікітіна та ін. 2013). Нами проведено моніторинг наявності в колекції видів роду Рarodia, що занесені до Конвенції CITES (2008). До Додатку II належать рослини 50 видів рослин нашої колекції. Представники 13 видів роду включені до Червоного списку IUCN (2014) (Tабл. 1).

Одним з основних показників успішності інтродукції рослин є їх здатність до цвітіння та плодоношення. Представники роду полікарпічні рослини, цвітіння спостерігається щорічно, рослини 31 виду цвітуть і плодоносять. Отже більше половини видів цього роду проходять повний цикл розвитку в умовах оранжерей. Тривалість цвітіння рослин даного роду в цілому складає кілька місяців, з квітня до жовтня. Більшість представників роду здатні до самозапилення. Тому в умовах інтродукції можна отримувати достатню кількість насіння. Як відомо з літературних джерел, більшість тропічних рослин відносяться до мікробіотиків, зберігають схожість не більше двох років (Гайдаржи та ін. 2011). За нашими спостереженнями, при зберіганні насіння представників окремих родів з родини Cactaceae в лабораторних умовах при кімнатній температурі +18‑23°С у паперових пакетах, їх схожість знижується до 0 впродовж 40-48 місяців (Нужина та Баглай 2006; Баглай 2013). Нами було проведено дослідження схожості свіжозібраного насіння та показників насіннєвої продуктивності на прикладі двох видів: Р. comosa F. Ritter та P. formosa F. Ritter. Насіння для дослідів збирали по мірі його достигання. Схожість свіжозібраного насіння у Р. comosa становила 9,98±1,36%, а у P. formosa – 7,51±0,84%. Через рік схожість насіння підвищилась, і у Р. comosa становила 70,83±4,97%, а у P. formosa – 42,49±4,38%. Перші сходи з’являються на четвертий день після посіву. Масова поява сходів спостерігалась на дев’ятий день після посіву. Ймовірно, низька схожість свіжозібраного насіння досліджуваних видів обумовлена періодом спокою, що не було характерно для попередньо досліджуваних рослин родини Сactaceae. Рослини Р. comosa вступають до генеративного періоду у віці чотирьох років, цвітуть впродовж 3 місяців, а плоди, до 3 см завдовжки, тримаються на рослині ще 2-3 місяці, надаючи їй додаткової декоративності. Рослини P. formosa вступають до генеративного періоду у віці близько трьох років, цвітуть упродовж майже 5 місяців. Досліджували насіннєву продуктивність представників роду Рarodia (Табл. 2).

Баглай К. Репродуктивна здатність і можливості відновлення видів роду Parodia

121

Табл. 1. Види роду Рarodia, що включені до Червоного списку IUCN. Tab. 1. Рarodia species included to IUCN Red List. Категорія рідкісності

Назва виду

Рік інтродукції

Цвітіння, плодоношення

P. hausteiniana Rausch

1982

Цвіте V-VIII; Пл.

P. penicillata Fechs. et V.D. Steeg

1984

Цвіте V-VII; Пл.

Р. aureicentra Backbg.

1983

Цвіте V-VII; Пл.

P. chrysacanthion (K. Sch.) Backbg.

1986

Цвіте V-VIII; Пл.

P. columnaris Card.

1986

–

P. ayopayana Card.

1977

–

P. comarapana Card.

1978

Цвіте IV-VI; Пл.

P. formosa F. Ritter

1985

Цвіте V-VIII; Пл.

P. maasii (Heese) Berg.

1998

Цвіте V-VI; Пл.

P. microsperma (Web.) Speg.

2009

–

P. procera F. Ritter

1976

–

P. schwebsiana (Werd.) Backbg.

1982

Цвіте V-VI; Пл.

P. subterranea F. Ritter

1977

–

Табл. 2. Показники насіннєвої продуктивності рослин роду Рarodia. Tab. 2. Indices of seed productivity of the genus Рarodia plants. Вид

Кількість плодів на рослині, шт.

Кількість насінин в одному плоді, шт.

Маса 1000 насінин, г

Схожість, %

Р. comosa

7±1

102±5

0,22±0,01

9,98±1,36

P. formosa

11±2

1601±6

0,063±0,01

7,51±0,84

Встановлено, що більша кількість плодів (11±2) і кількість насінин міститься в одному плоді у Р. formosa (1601±6). У межах роду Рarodia насінини відрізняються за розмірами та забарвленням (Табл. 3). Насінини Р. comosa крупніші як за довжиною (0,53±0,01 мм), так і за шириною (0,64±0,01 мм). Дані з морфології насінин можуть бути використані при ідентифікації видів рослин даного роду. Критичним моментом у вирощуванні представників роду Рarodia є, окрім невеликих розмірів насінин порівняно з багатьма іншими представниками родини Cactaceae, повільний ріст сіянців упродовж першого року життя. Але сіянці другого і третього року вже можна рекомендувати для створення мікроландшафтних композицій разом з іншими сукулентними рослинами. Ми рекомендуємо Р. aureispina Backbg.,

P. cardenasii F. Ritter, P. comosa, P. formosa, P. krasusckana Brandt та P. mairanana Card. Висновки Таким чином, в колекції сукулентних рослин Ботанічного саду ім. акад. О.В.Фоміна рід Рarodia представлений 74 видами та різновидами, з яких 13 видів включено до Червоного списку IUCN. Більшість видів рослин роду цвіте і плодоносить. Насіннєва продуктивність досліджених видів роду Рarodia висока, що дозволяє відновлювати їх в умовах культури та використовувати у фітодизайні. Використані джерела Баглай К. 2013. Генеративний період розвитку рослин роду Mamillaria Haw. (Cactaceae Juss.) в умовах захищеного ґрунту. Mod. Phytomorphol. 4: 43–46.

122

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 3. Морфологічні особливості насіння Рarodia. Tab. 3. Morphological peculiarities of Рarodia. Вид

Розміри насінин, мм довжина

Характер поверхні Забарвлення поверхні Форма

ширина

Р. comosa

0,53±0,01

0,64±0,01

горбкувата

чорне

куляста

P. formosa

0,35±0,01

0,42±0,01

горбкувата

коричневе

куляста

Васильева И.М., Удалова Р.А. 2007. Суккуленты и другие ксерофиты в оранжереях Ботанического сада Ботанического института им. В.Л. Комарова (Коллекция растений аридных областей Земли). Росток, Санкт-Петербург. Гайдаржи М.М., Баглай К.М. 2007. Життєві форми рослин родини Сасtaceae Juss. в умовах захищеного ґрунту. Вісник Київ. ун-ту. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття 16: 77–79. Гайдаржи М.М., Нікітіна В.В., Баглай К.М. 2011. Сукулентні рослини (анатомо-морфологічні особливості, поширення й використання:навчальний посібник. ВПЦ «Київський університет», Київ. Зиман С.М., Мосякін С.Л., Булах О.В., Царенко О.М., Фельбаба-Клушина Л.М. 2004. Ілюстрований довідник з морфології квіткових рослин. Медіум, Ужгород. Лапин П.И. 1975. Методика фенологических наблюдений в ботанических садах СССР. ГБС, Москва. Нікітіна В., Баглай К., Гайдаржи М. 2013. Раритетні види сукулентних рослин колекції Ботанічного саду імені акад. О.В. Фоміна (CITES, IUCN, Червоний список Південної Африки). Вісник Київ. ун-ту. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття 31: 26–28.

Нужина Н., Баглай К. 2006. Порівняльна характеристика життєздатності насіння Frailea colombiana (Werd.) Backbg., Eriocereus tortuosus (Forb.) Ricc. та Melocactus maxonii (Rose) Gurke при зберіганні в різних умовах. Вісник Київ. ун-ту. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття 10: 27–29. Anderson E.F. 2001. The cactus family. Timber Press, Portland, Oregon. Backberg C. 1976. Das Kakteenlexicon. Gustav Fischer, Jena. Buxbaum F. 1951-1955. Morphology of cacti. Pasadena Abbey Garden Press. CITES 2008. Checklist of CITES species. UNEP world concervation Monitoring Centre. Cites Secretariat. Geneva. http://www.cites.org/ IUCN 2014. The IUCN red list of threatened species. 2014. http://www.iucnredlist.org/

Reproductive ability and possibilities of restoration of the genus Parodia Speg. (Cactaceae Juss.) in greenhouses conditions Kateryna Baglay Abstract. The collection of the genus Рarodia of the O.V. Fomin Botanical Garden of the Taras Shevchenko Kyiv National University covers 74 species and varieties. About 60% of representatives of the genus pass through the full development cycle (plants form flowers and fruits). The fruits are formed as a result of self-fertilization that is important moment in greenhouses conditions. The collection of the genus Рarodia was analyzed on presence of rare and endangered species, protected by Convention of International Trade of Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES) and Red List of the International Union for Conservation of Nature and Natural Resources (IUCN). Their categorization by rarity has been done. The germination of fresh gathered seed was studied. The species, which biennial seedlings are recommended to the use in phytodesign have been selected. Key words: Parodia, Сасtaceae, introduction, collection, seed productivity, seed germination NNC «Institution of Biology» of Kyiv Taras Shevchenko National University, O.V. Fomin Botanical Garden, S. Petlyura str. (Komintern str.) 1, 01032 Kyiv, Ukraine; fomin-sad@yandex.ru

Modern Phytomorphology 8: 123–130, 2015

УДК 582. 998.1 (477.42)

Анатомічні особливості листка Artemisia dracunculus L. (Asteraceae) за умов інтродукції в Житомирському Поліссі Ірина В. Іващенко 1, Джамал Б. Рахметов 2, Галина Ф. Іваненко 3 Анотація. Наведено результати анатомічних досліджень листкової пластинки Artemisia dracunculus L. за умов інтродукції в Житомирському Поліссі. Верхній і нижній епідерміси вкриті кутикулою, продихи овальні, аномоцитного типу. Листкова пластинка амфістоматична, на адаксіальній та абаксіальній поверхні епідермісу відмічені трихоми зірчастої форми та прості конічні волоски. Із тканин зовнішньої секреції на епідермісі виявлені округлі багатоклітинні пельтатні залозки, типові для родини Asteraceae, та залозисті голівчасті конічні трихоми. Тканини внутрішньої секреції представлені секреторними клітинами – ідіобластами та ефіроолійними вмістищами. Для А. dracunculus характерний дорзовентральний тип будови мезофілу, провідні пучки колатерального типу. Секреторні структури – пельтатні залозки, голівчасті конічні трихоми, секреторні клітини та незалозисті трихоми можуть слугувати таксономічними ознаками і використовуватись при визначенні сировини A. dracunculus. Присутність у значних кількостях пельтатних залозок та залозистих голівчастих трихом свідчить про можливість використання рослин A. dracunculus в умовах Житомирського Полісся як продуцентів ефірної олії. Ключові слова: Artemisia dracunculus, інтродукція, листкова пластинка, епідерміс, адаксіальна поверхня, абаксіальна поверхня, продиховий апарат, паренхіма, трихоми, пельтатні залозки, секреторні структури 1 Житомирський національний агроекологічний університет, Старий бульвар, 7, м. Житомир, 10008, Україна; kalateja@ukr.net 2 Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, вул. Тімірязєвська, 1, Київ, 01014, Україна; jamal_r@bigmir.net 3 Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, вул. Терещенківська, 2, Київ, 01601, Україна; gfivanenko@ukr.net

Вступ Artemisia dracunculus L. (полин естрагоновий) з родини Asteraceae розповсюджений в Монголії, північному Китаї, Сибіру, середній полосі і європейській частині Росії, Україні, Балканах, Прибалтиці, країнах Середземномор’я, Центральній Європі, північній Африці, Мексиці, Південній і Північній Америці (Афанасьев и др. 1961; Агларова и др. 2008). Полин естрагоновий – цінна харчова, лікарська, ефіроолійна культура, яка виявляє жарознижуючу, сечогінну, антиканцерогенну, протисудомну, заспокійливу дію, а також використовується як вітамінний засіб (Воронина и др. 2001; Рахметов та ін. 2004; Агларова и др. 2008; Кораблева и Рахметов 2012). Естрагон культивують в США, Германії, Франції, © The Author(s), 2015

Голандії, Болгарії, Венгрії, Білорусії, Росії, Середній Азії, Ірані, Індії, Україні. До Реєстру сортів рослин України входять два сорти естрагону. В зоні Житомирського Полісся полин естрагоновий не культивують, тому інтродукційне вивчення цієї культури, в тому числі її анатомічних особливостей, з метою подальшого використання в харчовій промисловості, медицині, парфумерії є актуальним. Анатомічну будову рослин A. dracunculus досліджував ряд вчених (Агларова и др. 2008; Hayat et al. 2009; Петрішина 2010), проте за умов інтродукції в Поліссі України такі дослідження не проводились. Водночас, вивчення анатомічної будови листків має важливе значення у зв’язку із виявленням пристосувальних адаптацій до існування у різних екологічних умовах, при визначенні і

124 А

Modern Phytomorphology 8 (2015) Б

Рис. 1. Artemisia dracunculus: А – загальний вигляд рослин; Б – суцвіття; В – листки. Fig. 1. Artemisia dracunculus: A – common view of plants; Б – inflorescence; B – leaves.

Матеріали і методи досліджень

Рис. 2. Епідерміс з продихами адаксіальної поверхні листкової пластинки Artemisia dracunculus (15×40). Fig. 2. The epidermis with stomata on adaxial surface of Artemisia dracunculus lamina (15×40).

діагностиці лікарської рослинної сировини, уточненні питань систематики, вивченні філогенетичних зв’язків, тощо (Ільїнська і Шевера 2003; Hayat et al. 2009). З огляду на це, метою нашої роботи було вивчення анатомічної будови листкової пластинки A. dracunculus за умов інтродукції в Житомирському Поліссі.

Об’єктом дослідження слугували листки A. dracunculus першого року вегетації, інтродукованого в умовах ботанічного саду Житомирського національного агроекологічного університету (Рис. 1). Посадковий матеріал полину естрагонового отримали із Національного ботанічного саду (НБС) ім. М.М. Гришка НАН України. Збір матеріалу та його обробка проводились у фазу цвітіння рослин (серпень 2013 р.). Дослідження анатомічної будови листків інтродуцента здійснювали в Інституті ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України. Фіксацію зразків проводили сумішшю 2,5% глутарового альдегіду на кокодилатному буфері рН 7,2 з 1% розчином параформальдегіду на воді. Зневоднення у серії спиртів зростаючої концентрації і в ацетоні, заливку у суміш епоксидних смол (епон-аралдит) проводили за загальноприйнятим методом (Гайер 1974; Carde 1987). Для світлової мікроскопії виготовляли зрізи завтовшки 1,5 мкм на ультрамікротомі RMC MT‑XL (США), які зафарбовували 0,25% толуїдиновим синім. Зразки вивчали під мікроскопом Axioskop-40 (об’єктиви фірми Zeiss, Germany). Анатомоморфологічні дослідження проводились із

Іващенко І.В. та ін. Анатомічні особливості листка Artemisia dracunculus

125

1 2

10х10

ВВ

4 10х40

10х40

Рис. 3. Фрагменти епідермісу адаксіальної поверхні листкової пластинки Artеmisia dracunculus: 1 – незалозисті трихоми; 2 – ефіроолійне вмістище; 3 – провідний пучок; 4 – пельтатні залозки; 5 – секреторна клітина. Fig. 3. Part of epidermis of adaxial surface of Artemisia dracunculus leaf lamina: 1 – nonglandular trichomas; 2 – containers of essential oil; 3 – vascular bundle; 4 – peltate glands; 5 – secretory cell.

126

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Рис. 4. Трихоми листків Artеmisia dracunculus (10×40): А – трихома зірчастої форми; Б – проста конічна трихома. Fig. 4. Trichomas of Artеmisia dracunculus leaves (10×40): A – trichome of stellar form; Б – simple conic trichome.

застосуванням стандартної мікроскопічної техніки (Барыкина и др. 2004). Описи проводились з використанням загальноприйнятої термінології (Мирославов 1974; Эзау 1980; Баранова 1985; Джунипер и Джеффри 1986; Chakrabarty & Mukherjee 1986; Рощина и Рощин 1989; Сорокопудов и др. 2013). Результати та їх обговорення A. dracunculus – багаторічна трав’яна рослина з надземними ортотропними пагонами (Рис. 1). Кореневище дерев’янисте, стебла прямі висотою до 150 см. Листки лінійно-ланцетні, нижні незначно ширші ніж верхні, темно-зелені. Квітки блідожовті, в пониклих, майже кулястих кошиках, що утворюють волотеподібне суцвіття. Плід – сім’янка. Листок вкритий епідермісом, утвореним щільно зімкненими клітинами, зовнішня стінка яких потовщена і вкрита тонкою кутикулою. Проекція основних епідермальних клітин розпластана, обриси стінок звивисті (Рис. 2).

Листкова пластинка – амфістоматична, продихи овальні, аномоцитного типу, розміщені на адаксіальній та абаксіальній поверхні епідермісу, проте їх більше на нижній поверхні листка. Між клітинами епідермісу видно замикаючі клітини продихів овальної форми з хлоропластами, оточеними 3-4 побічними клітинами, які не відрізняються від основних епідермальних клітин (Рис. 2). Криючі трихоми зірчастої форми та прості конічні волоски відмічені з обох боків листкової пластинки (Рис. 3 А; Рис. 4). Трихоми відіграють важливу роль у підтриманні водного балансу і у регулюванні температури листка (Wagner 1991; Резанова и др. 2010), також вони виконують захисну роль по відношенню до збудників хвороб, сприяють запиленню у фазі цвітіння, впливають на фотосинтез (Wagner 1991). Для А. dracunculus характерний дорзовентральний тип будови мезофілу листка, диференційований на стовпчасту (палісадну) і губчасту паренхіми (Рис. 5). Палісадна паренхіма утворена одним шаром паренхімних клітин циліндричної, конусоподібної, грушоподібної форм, які різняться між собою за розмірами.

Іващенко І.В. та ін. Анатомічні особливості листка Artemisia dracunculus

127

3 1 4

5 Б

4 6

2 1 8

Рис. 5. Фрагменти поперечного зрізу листка Artemisia dracunculus (10×40): 1 – кутикула; 2 – верхній епідерміс; 3 – нижній епідерміс; 4 – палісадна паренхіма; 5 – губчаста паренхіма; 6 – міжклітинники; 7 – центральний провідний пучок; 8 – залозиста трихома. Fig. 5. Fragments of cross-section through the Artemisia dracunculus leaf (10×40): 1 – cuticle; 2 – upper epidermis; 3 – lower epidermis; 4 – palisade parenchyma; 5 – spongy parenchyma; 6 – air space; 7 – central vascular bundle; 8 – glandular trichome.

128 А

Modern Phytomorphology 8 (2015) Б

Рис. 6. Секреторні структури на адаксіальній поверхні листкової пластинки Artеmisia dracunculus (10×40): А – голівчаста конічна трихома; Б – пельтатна залозка; В – секреторна клітина. Fig. 6. Secretory structures on the adaxial surface of Artemisia dracunculus leaf lamina (10×40): A – capitated conic trichome; Б – peltate gland; В – secretory cell.

15х40 000

15х10

Рис. 7. Ендогенне секреторне вмістище мезофілу листка Artеmisia dracunculus. Fig. 7. Endogenous secretory container in Artemisia dracunculus leaf mesophyll.

Клітини витягнуті перпендикулярно до поверхні листка, містять значну кількість хлоропластів, розташовані вільно. Під палісадною знаходиться губчаста паренхіма, складена округлими, овальними, кутастими клітинами. Ці клітини розміщені пухко, є великі міжклітинники. Центральний провідний пучок колатерального типу. Особливої уваги заслуговують секреторні структури, що виявляються на препаратах листка естрагону. Секреторні структури належать до тканин внутрішньої й зовнішньої секреції. Їх будова і розташування є важливими ознаками, які використовуються

при визначенні і діагностиці лікарської рослинної сировини. Із тканин зовнішньої секреції на епідермісі виявлені округлі багатоклітинні пельтатні залозки, типові для родини Asteraceae (Рис. 3; Рис. 6 Б) та залозисті голівчасті конічні трихоми (Рис. 6 А). Пельтатні залозки зустрічаються на усіх листках, проте на верхніх частіше. Тканини внутрішньої секреції представлені секреторними клітинами – ідіобластами та вмістищами (Рис. 6 В; Рис. 7). Секреторні клітини даного типу зустрічаються доволі часто на поверхні епідермісу і можуть слугувати діагностичною ознакою сировини

Іващенко І.В. та ін. Анатомічні особливості листка Artemisia dracunculus полину естрагонового. У мезофілі листка зустрічаються темно-забарвлені секреторні вмістища з ефірною олією (Рис. 7). Висновки В результаті проведених досліджень виявлено структури листкової пластинки A. dracunculus за умов інтродукції в Житомирському Поліссі: верхній і нижній епідерміси вкриті кутикулою, продиховий апарат аномоцитного типу, криючі трихоми зірчастої форми, прості трихоми конічної форми. Секреторні структури представлені пельтатними залозками, конічними голівчастими залозистими трихомами, секреторними клітинамиідіобластами та секреторними вмістищами. Для полину естрагонового характерний дорзовентральний тип будови мезофілу, провідні пучки колатерального типу. Секреторні структури можуть слугувати таксономічними ознаками і використовуватись при визначенні сировини A. dracunculus. Присутність у значних кількостях пельтатних залозок та залозистих голівчастих трихом підтверджує можливість використання рослин A. dracunculus в умовах Житомирського Полісся як продуцентів ефірної олії. Використані джерела Афанасьев К.С. и др. 1961. Род Artemisia L. В кн.: Комаров В.Л. (ред.), Флора СССР. Т. 26: 529–534. Изд-во АН СССР, Москва – Ленинград. Агларова А.М., Зилфикаров И.Н., Северцева О.В. 2008. Биологическая характеристика и полезные свойства полыни эстрагон – Artemisia dracunculus L. (обзор). Химико-фармацевтический журнал 42 (2): 31–35. Баранова М.А. 1985. Классификация морфологических типов устьиц. Ботан. журн. 70 (12): 1585–1595. Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девтов А.Г., Джалилова Х.Х., Ильина Г.М., Чубатова Н.В. 2004. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. Изд-во МГУ, Москва.

129

Воронина Е.П., Горбунов Ю.Н., Горбунова Е.О. 2001. Новые ароматические растения для Нечерноземья. Наука, Киев. Гайер Г. 1974. Электронная гистохимия. Мир, Москва. Джунипер Б.Є., Джеффри К.Э. 1986. Морфология поверхности растений. Агропромиздат, Москва. Ільїнська А.П., Шевера М.В. 2003. Структура поверхні листків представників родів Berteroa DC., Descurainia Webb et Berth. та Capsella Medic. (Brassicaceae). Укр. ботан. журн. 60 (5): 522–528. Кораблева О.А., Рахметов Д.Б. 2012. Полезные растения в Украине: от интродукции до использования. Фитосоциоцентр, Киев. Мирославов Е.А. 1974. Структура и функция эпидермиса листа покрытосеменных растений. Наука, Ленинград. Петрішина Н.М. 2010. Морфо-біологічні і господарсько цінні ознаки Artemisia dracunculus L. в умовах передгірної зони Криму. Автореф. дис. канд. біол. наук. Ялта. Рахметов Д.Б., Стаднічук Н.О., Корабльова О.А., Смілянець Н.М., Скрипка О.М. 2004. Нові кормові, пряносмакові та овочеві інтродуценти в Лісостепу і Поліссі України. Фітосоціоцентр, Київ. Резанова Т.А., Сорокопудов В.Н., Колесников Д.А. 2010. Морфологическая классификация трихом Ribes americanum Mill. (Grossulariaceae). Научные ведомости. Серия Естественные науки 9 (11): 5–10. Рощина В.Д., Рощин В.В. 1989. Выделительная функция высших растений. Наука, Москва. Эзау К. 1980. Анатомия семенных растений. Т. 1. Мир, Москва. Chakrabarty C., Mukherjee P.K. 1986. Studies on Bupleurum L. (Umbelliferae) in India. II. SEM observations of leaf surfaces. Feddes Repert. 97 (7-8): 489–496. Сорокопудов В.Н., Назарова Н.В., Кузнецова Т.А., Колесников Д.А. 2013. Морфологическая характеристика трихом рода Juglans, произрастающих в условиях юга Среднерусской возвышенности. Современные проблемы науки и образования 5: 1–10. Саrde J.-P. 1987. Electron microscopy of plant cell membranes. Methods Enzymol. 148: 599–622. Hayat M.Q., Ashraf M., Khan M.A.,Yasmin G., Shaheen N., Jabeen S. 2009. Phylogenetic relationships in Artemisia spp. (Asteraceae) based on distribution of foliar trichomes. Int. J. Agric. Biol. 11: 553–558. Wagner G. 1991. Secretion trichomes: more than just hairs. Plant Physiol. 96: 675–679.

130

Modern Phytomorphology 8 (2015) Anatomical features of leaf blade of Artemisia dracunculus L. (Asteraceae) during introduction in Zhytomyr Polissya Iryna V. Ivashchenko 1, Dzamal B. Rakhmetov 2, Galina F. Ivanenko 3

Abstract. This article represents the results of anatomical research of the lamina of Artemisia dracunculus L. introduced in Zhytomyr Polissya. Both, upper and lower epidermises are covered with cuticle, stomata are oval and of anomocytic type. The lamina is amphistomatic. The trichomas of stellar form as well as simple conic hairs were determined both on adaxial and abaxial surfaces. Rounded multicellular peltate glands that are typical for Asteraceae family and glandular capitate conic trichomas which represent tissue of external secretion. Tissue of internal secretion is represented by idioblasts and containers of essential oils. A. dracunculus has dorsiventral structure mesophylle and vascular bundle of main rib of collateral type. Peltate glands, capitate conic trichomas, secretory cells and nonglandular trichomas could be used as taxonomic features as well as for determination of raw material of A. dracunculus. The presence of peltate glands and glandular capitated trichomas in large amounts confirm that A. dracunculus introducted in conditions of Zhytomyr Polissya could be used as a sufficient producer of essential oils. Key words: Artemisia dracunculus, introduction, lamina, epidermis, adaxial and abaxial surfaces, stomatal apparatus, parenchyma, trichomas, peltate glands, secretory structures Zhytomyr National Agroecological University, Stary Boulevard 7, 10008 Zhytomyr, Ukraine; kalateja@ukr.net M.M. Gryshko National Botanical Garden NAS of Ukraine, Timiryazevskaya str. 1, 01014 Kyiv, Ukraine; jamal_r@bigmir.net 3 M.G. Kholodny Institute of Botany of NAS Ukraine, Tereshchenkivska str. 2, 01601 Kyiv, Ukraine; gfivanenko@ukr.net 1 2

Modern Phytomorphology 8: 131–135, 2015

УДК 582.711.16:581.4:581.8

Особливості анатомо-морфологічної будови вегетативних органів Sedum antiquum Omelcz. et Zaverucha (Crassulaceae DC.) Валентина Березкіна Анотація. Наведено результати дослідження біологічних особливостей та анатомо-морфологічної будови вегетативних органів Sedum antiquum Omelcz. et Zaverucha (Crassulaceae DC.). S. antiquum – рідкісний ендемічний східнокарпатсько-опільский вид, занесений до Червоної книги України та до Європейського червоного списку тварин і рослин, що знаходяться під загрозою зникнення у світовому масштабі. Внаслідок вивчення анатомоморфологічної будови листків і стебел S. antiquum були виявлені такі ознаки: анізоцитний тип продихового апарату та наявність кутикули. Будова листків пристосована до накопичення значних запасів води та повільного її використання. Також було досліджено екологічні та фітоценотичні умови зростання. S. antiquum – петрофіт, кальцефіл, сукулентний ефемер. Цей раритетний вид потребує охорони і контролю за станом популяцій в усіх місцезростаннях. Ключові слова: Sedum antiquum, Crassulaceae, рідкісний вид, анатомо-морфологічна будова, листок, стебло Ботанічний сад ім. акад. О.В. Фоміна, НДЛ «Інтродукованого та природного фіторізноманіття» ННЦ “Інститут біології” Київського національного університету імені Тараса Шевченка, вул. С. Петлюри, 1, Київ, 01032, Україна; berezkinavi@ukr.net

Вступ

Матеріали і методи досліджень

Збереження біологічного різноманіття стає надзвичайно актуальною вимогою часу в умовах посилення антропогенного впливу на довкілля. У природній флорі України представлено 16 видів роду Sedum L. (Crassulaceae DC.) (Бордзиловський 1953), серед яких один вид (S. antiquum Omelcz. et Zaverucha) занесено до Червоної книги України (Кагало та ін. 2009) та до Європейського Червоного списку тварин і рослин, що знаходяться під загрозою зникнення у світовому масштабі (Economic... 1991). S. antiquum відносять до секції Epeteium Boiss., яка об’єднує зимостійки однорічні або дворічні рослини з плоскими або округлими листками, а також гіллястим, часто щиткоподібним або волотистим суцвіттям. Квітки актиноморфні, пентаабо гексамерні, двостатеві, білого, жовтого, червоного або голубого кольору. Види секції Epeteium поширені у помірному поясі Північної та Південної півкуль.

Об’єкт досліджень, S. antiquum (Crassulaceae) – ендемічний східнокарпатсько-опільский вид. Природоохоронний статус виду – рідкісний. S. antiquum споріднений з S. hispanicum L., S. glaucum Waldst. et Kit. та S. hungaricum Poir. Екологічні та фітоценотичні умови зростання вивчали за загальноприйнятою методикою (Голубев и Молчанов 1978). Фенологічні спостереження проводили за модифікованою методикою (Лапин 1975). Мікроскопічні дослідження виконували з використанням люмінесцентного мікроскопу МЛ-2 за методом люмінесцентної мікроскопії (Брайон 1973). Для мікрохімічних досліджень використовували стереоскопічний мікроскоп МБС-1, варіант з відбитим світлом на збільшеннях окуляра ×8, об’єктиви ×2, ×4 та ×7. Анатомічні дослідження проводили на живих зразках за методиками (Прозина 1960; Вехов и др. 1980). Зрізи листків і стебел виконували від руки.

132

Modern Phytomorphology 8 (2015) Результати та їх обговорення

Рис. 1. Листки Sedum antiquum: 1 – булавоподібні волоски (×4). Fig. 1. Leaves of Sedum antiquum: 1 – clavate trichomes (×4).

Рис. 2. Поперечний зріз стебла Sedum antiquum: 1 – епідерма; 2 – булавоподібні волоски; 3 – ендодерма (×10). Fig. 2. Cross section through the stem of Sedum antiquum: 1 – epiderm; 2 – clavate trichomes, 3 – endoderm (×10).

Рис. 3. Поперечний зріз стебла Sedum antiquum. Видно численні крохмальні зерна в ендодермі стебла після реакції з йодом (×10). Fig. 3. Cross section through the stem of Sedum antiquum. Numerous starch grains are seen in endoderma of the stem after a reaction with an iodine (×10).

Вид S. antiquum був описаний Т.Я. Омельчук-М’якушко і Б.В. Заверухою під час таксономічної ревізії родини Crassulaceae флори України у 1978 р. (Омельчук-М’якушко та Заверуха 1978). Представники виду були вперше віднайдені у 1967-1968 рр. біля с. Пуків Рогатинського району Івано-Франківської області, і визначені як S. hispanicum (Шеляг-Сосонко та Куковиця 1970). Попри тривалу історію досліджень, таксономічний статус виду до сьогодні викликає запитання. Вважається, що в міоцені у аридних оселищах західних берегів Тетіса зростав гіпотетичний предківський вид S. protohispanicum (Попов 1963). У зв’язку з кліматичними змінами, руйнуванням звичного субстрату відбулося вичленування з предківського виду і його популяцій ряду географічних рас. Багаторазові кліматичні коливання призвели до того, що тільки деякі популяції географічної раси S. protohispanicum збереглися в реліктовому стані в небагатьох місцях, з особливо сприятливими мікрокліматичними умовами (Омельчук‑М’якушко та Заверуха 1978). За літературними даними S. antiquum представлений у двох фрагментованих ділянках ареалу, на Опіллі та в Українських Карпатах. Загалом відомо лише шість місцезнаходжень (Knapp 1872; Ślendzinški 1876; Zapałowicz 1889; Попов 1963; Шеляг-Сосонко 1973; Омельчук-М’якушко та Заверуха 1978; Наконечний 2001) в Україні, а також два місцезнаходження на території нинішньої Румунії (Zapałowicz 1889). S. antiquum охороняється у Галицькому національному природному парку, заказниках «Чортова гора» та «Великі Голди» Івано-Франківської області, а також Карпатському біосферному заповіднику. Ми провели обстеження місцезростання S. antiquum на скелях біля с. Поділля Галицького району Івано-Франківської області, а також на Чортовій горі, в околиці с. Пуків Рогатинського району ІваноФранківської області. На скелях в околицях

Березкіна В. Анатомо-морфологічна будова вегетативних органів Sedum antiquum с. Поділля S. antiquum зростає на гіпсових тріщинувато-структурних відслоненнях з ухилом схилів 80-90°. Очиток утворює одновидові плями площею від 10 до 40-80 см2, проективне вкриття травостою становить 30-40%. У першому ярусі трапляються Allium montanum F.W. Schmidt, Anthericum ramosum L., Astragalus onobrychis L., Dianthus carthusianorum L., Hylotelephium maximum (L.) Holub, Falcaria vulgaris Bernh., Festuca pallens Host, Gypsohila fastigiata L., Medicago falcata L., Thalictrum minus L. та ін. У нижньому ярусі трапляються Potentilla arenaria Borkh., Sedum acre L., Sempervivum ruthenicum Schnittsp. et C.B. Lehm. та ін. На Чортовій горі, висота якої 350 м над рівнем моря, S. antiquum зростає на скелястих місцях із виходами вапняків на вершині та на північно-східному схилі з ухилом 40°, входить до складу асоціації Stipa capillata + Carex humilis. У першому ярусі трапляються Anthericum ramosum L., Astragalus onobrychis, Scabiosa ochroleuca L., Dianthus carthusianorum L., Hylotelephium maximum, Falcaria vulgaris Bernh., Festuca pallens, Gypsohilla fastigiata, Salvia pratensis L., Stipa capillata L., Thalictrum minus та ін. У другому ярусі трапляються Inula ensifolia L., Festuca rupicola Heuff., Adonis vernalis L., Asperula cynanchica L. та ін. У третьому ярусі трапляються Carex humilis Leys., Potentilla arenaria, Teucrium chamaedrys L., T. pannonicum A. Kerner, Sedum acre та ін. Вид S. antiquum найбільше споріднений з S. hispanicum, відрізняючись від останнього більш-менш густим, залозистим опушенням стебла і листків, дрібнішими квітками і плодиками, а також видовжено-яйцеподібною формою і рожевим забарвленням пелюсток. S. antiquum – одно-або дворічна рослина з тонкими коренями, 4-8 см заввишки. Листки лінійні або ланцетні, напівциліндричні, 6‑8 мм завдовжки, залозисто-опушені, поверхня горбкувата, особливо на верхівці листка. Кутикула тонка, слабо виражена. Епідермальні клітини плоскі, значно меншого розміру, ніж паренхімні. На поверхні епідерми розташовані булавоподібні залозисті волоски з червоним умістом верхівкової клітини (Рис. 1).

133

У S. antiquum спостерігається чітко виражений анізоцитний тип продихового апарату: продих оточений трьома супровідними клітинами різних розмірів. На адаксіальному боці листка знаходиться в середньому 55 продихів на 1 мм2, на абаксіальному боці – 39 продихів на 1 мм2. В базальній, майже безхлорофільній частині листка знаходяться групи клітин із червоними антоціановими пігментами. На поперечному зрізі паренхімні клітини розташовані не впорядковано, лише навколо центрального провідного пучка спостерігається відносно радіальне їх розміщення. Мезофіл не диференційований на палісадну і губчасту паренхіму. В єдиному центральному пучку 3-5 клітин, які слабо диференційовані. Ознак лігніфікації клітин листка не виявлено. В жодній клітині не виявлено крохмальних зерен. Стебло округле, поверхня стебла вкрита одношаровою епідермою. На поверхні епідерми розташовані численні залозисті булавоподібні волоски (Рис. 2). Центральний пучок добре розвинутий, ксилемні елементи добре диференційовані. Антоціанові клітини спостерігаються у субепідермальній зоні, а також у флоемній зоні центрального пучка. Усі клітини ендодерми заповнені крохмальними зернами (Рис. 3). Цвіте протягом червня, плодоношення у липні. Суцвіття більш-менш розгалужене, багатоквіткове, квітки шести-, зрідка п’ятичленні, пелюстки білувато-рожеві, 0,4‑0,5 см завдовжки, із червоною середньою жилкою. Тичинок 12, вони в 1,5 рази коротші, ніж пелюстки. Тичинкові нитки білі, пиляки темно-пурпурові. Плодики яйцеподібноланцетні, в основі з опуклиною на черевному боці, з шилоподібним дзьобиком, 0,3‑0,35 см завдовжки. Насінини завдовжки 0,6‑0,7 мм, завширшки — 0,2-0,4 мм, яйцеподібної форми, буруваті. Наприкінці липня, після закінчення плодоношення стебла всихають. S. antiquum – яскраво виражений сукулентний ефемер, він має короткий період розвитку у першій половині літа. Деякі види роду Sedum мають цінні лікарські властивості, які обумовлені вмістом біологічно активних речовин. В результаті

134

Modern Phytomorphology 8 (2015)

проведених нами досліджень виявлено, що в листках S. antiquum містяться біологічно активні речовини – лектини (Рудік та ін. 2005). В листках S. antiquum також наявна аскорбінова кислота у кількості 41,2 мг % (Рудік та ін. 2006). Висновки S. antiquum – петрофіт, кальцефіл, сукулентний ефемер. Листок очитка має ряд морфологічних і анатомічних особливостей, пов’язаних із накопиченням значних запасів води і повільного їх використання: наявність кутикули, анізоцитний тип продихового апарату, численні епідермальні волоски, наявність специфічного процесу асиміляції СО2 по КМТ-типу фотосинтезу. Провідна система і механічні тканини в листках розвинені дуже слабо, мезофіл листка недиференційований на палісадну і губчасту паренхіму. В базальній частині листка, залозистих волосках, підепідермальній зоні стебла, а також у флоемній зоні центрального пучка виявлені клітини з антоціановими пігментами. В листках S. antiquum містяться біологічно активні речовини – лектини та аскорбінова кислота. S. antiquum — ендемічний рідкісний вид, що потребує охорони і контролю за станом популяцій в усіх відомих місцезростаннях. Використані джерела Бордзиловський Є.І. 1953. Рід очиток – Sedum L. В кн.: Клоков М.В. (ред.). Флора УРСР. Т. 5: 454–467. Вид-во АН УРСР, Київ. Брайон О.В. 1973. Флуоресцентна мікроскопія рослинних тканин і клітин. Вища школа, Київ. Вехов В.Н., Лотова Л.И., Филин В.Р. 1980. Практикум по анатомии и морфологии высших растений. Изд-во МГУ, Москва. Голубев В.Н., Молчанов Е.Ф. 1978. Методические указания к популяционно-количественному и экологобиологическому изучению редких, исчезающих и эндемичных растений Крыма. ГНБС, Ялта.

Кагало О.О., Наконечний О.М., Скібіцька Н.В. 2009. Очиток застарілий. Sedum antiquum Omelcz. et Zaverucha (S. hispanicum auct. non L.). У кн: Дідух Я.П. (ред.), Червона книга України. Рослинний світ: 416. Глобалконсалтинг, Київ. Лапин П.И. 1975. Методика фенологических наблюдений в ботанических садах СССР. Изд-во Глав. ботанического сада АН СССР, Москва. Наконечний О. 2001. Sedum antiquum Omelcz. et Zaverucha на Західному Опіллі: екотопологічна приуроченість і фітоценотичні особливості. Актуальні проблеми ботаніки та екології. (мат‑ли конф. молодих вчених-ботаніків України, Ніжин, 2001): 48–49. Омельчук-М’якушко Т.Я., Заверуха Б.В. 1978. Новий вид Sedum antiquum Omelcz. et Zaverucha sp. nova. Укр. ботан. журн. 35 (2): 180–184. Попов М.Г. 1963. Основы флорогенетики. Изд-во АН СССР, Москва. Прозина М.Н. 1960. Ботаническая микротехника. Высш. шк., Москва. Рудік Г.О., Березкіна В.І., Лапчик В.Ф. 2005. Дослідження представників роду Sedum L. на вміст лектинів. Вісник Київ. ун-ту імені Тараса Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття 8: 55-56. Рудік Г., Березкіна В., Лапчик В. 2006. Дослідження представників роду Sedum L. на вміст аскорбінової кислоти. Вісник КНУ ім. Т. Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття 10: 40–41. Шеляг-Сосонко Ю.Р. 1973. До питання про індивідуальну охорону видів рослин на Україні. Укр. ботан. журн. 30 (2): 220–227. Шеляг-Сосонко Ю.Р., Куковиця Г.С. 1970. Нові відомості до флори Розточчя та Опілля. Укр. ботан. журн. 27 (2): 252–254. Economic Commission for Europe 1991. European Red List of globally threatened animals and plants and recommendations on its application as adopted by the Economic Commission for Europe at its forty-sixth session by decision D (46). New York. Knapp J.A. 1872. Die bishar bekannten Pflanzen Galiziens und der Bukowina. Wien. Ślendzinški A. 1876. Wykaz roslin zebranych w obwodzie Kolomyjskim w roku 1875. Sprawozd. Kom. Fizyjogr. 10: 107. Zapałowicz H. 1889. Roślinna szata gór PokuckoMarmaroskich. Sprawozd. Kom. Fizyjogr. 24: 169.

Березкіна В. Анатомо-морфологічна будова вегетативних органів Sedum antiquum

135

Features of morpho-anatomic structure of vegetative organs of Sedum antiquum Omelcz et Zaverucha (Crassulaceae DC.) Valentyna Berezkina Abstract. The study results of biological features and morpho-anatomical structure of vegetative organs of Sedum antiquum Omelcz et Zaverucha (Crassulaceae DC.) are given. S. antiquum is Eastern Carpathian-Opillia rare endemic species. It is listed in the Red Book of Ukraine and in the European Red List of Animals and Plants and is endangered in world scale. As a result of study of morpho-anatomic structure of leaves and stems of S. antiquum the anisocytic type of stomata and presence of cuticle have been determined. It was ascertained that structure of leaves is adapted to the accumulation of significant water reserves and its further gradual use. Ecological and phytocenotic conditions of growth are studied too. S. antiquum has been determined here as petrophyte, calcephyl, and succulent ephemer. This rare species need protection and control of population state in all natural habitats. Key words: Sedum antiquum, Crassulaceae, species, morpho-anatomical structure, leaf, stem O.V. Fomin Botanical Garden, SRL “Introduced and natural phytodiversity” SEC “Institute of Biology” of Taras Shevchenko National University of Kyiv, S. Petlyura str. 1, 01032 Kyiv, Ukraine; berezkinavi@ukr.net

Modern Phytomorphology 8: 137–144, 2015

УДК 581.45:581.522.5:631.525

Відмінності анатомо-морфологічної будови рослин роду Neoregelia L.B. Sm. (Bromeliaceae) як наслідок адаптації до посушливих умов Наталія В. Нужина * та Тетяна В. Коломієць ** Анотація. Зроблено порівняльний аналіз анатомічної будови листків 13 видів роду Neoregelia. Встановлений різний тип пристосувань листків до посушливих умов на анатомічному рівні залежно від будови листкової розетки. Для окремих видів виявлені стійкі діагностичні ознаки на рівні водопоглинаючих трихом. Ключові слова: Neoregelia, анатомія, листок, розетка, трихоми, адаптація ННЦ «Інститут біології» Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Ботанічний сад ім. акад. О.В. Фоміна, вул. Cимона Петлюри, 1, м. Київ, 01032, Україна; * nfursa@mail.ru, ** bromelia-kol@ukr.net

Вступ Рід Neoregelia L.B. Sm. родини Bromeliaceae Juss. виокремлений у 1890 році шведським ботаніком Карлом Кухманном. Спочатку рід мав назву Regelia на честь директора Петербурзького ботанічного саду, відомого ботаніка Едварда фон Регеля (1815-1892), і тільки з 1934 року завдяки американському ботаніку Л.Б. Сміту отримав теперішню назву. На сьогодні рід об’єднує більше 100 видів багаторічних розеткових рослин, які у природі ростуть у тропічному поясі Південної Америки, переважно у Бразилії. Незначна кількість видів зустрічається у Колумбії, Еквадорі та Перу. У тропічних лісах неорегелії ростуть на деревах та чагарниках, а на океанських узбережжях – на щебенистих субстратах (Brickell 2008). Представники роду – багаторічні трав’янисті розеткові рослини. Широкі основи шкірястих листків у неорегелій щільно стулені, тому рослинні розетки мають вигляд резервуарів, де під час тропічних злив накопичується вода. У таких природних «водоймах» з дощовою водою утворюються специфічні біологічні зв’язки рослина-хазяїн з різноманітними представниками флори і фауни (плазуни, земноводні, личинки комах, черви, найпростіші), які знаходять © The Author(s), 2015

собі захист і притулок у тропічному лісі високо над землею. Упродовж посушливого сезону рослина поступово всмоктує воду всією поверхнею листків, які густо вкриті водопоглинаючими щиткоподібними трихомами. Саме наявність цих трихом та будова листкової розетки дозволяють неорегеліям долати водний дефіцит під час посушливого періоду, а також рости на різних ярусах тропічного лісу. Зараз неорегелії стали досить популярними кімнатними рослинами, оскільки вони відносно невибагливі у культурі і завдяки яскравим листкам зберігають привабливий вигляд до, під час та після цвітіння. Про зростаючу популярність неорегелій (особливо у країнах з теплим кліматом) свідчить вже й той факт, що на сьогодні офіційно зареєстровано 5000сортів та гібридів цього роду (FCBS 2015). Мініатюрні види неорегелій, розетки яких є природною домівкою невеликих тропічних земноводних, широко використовуються для облаштування різноманітних флораріумів і тераріумів в оздобленні інтер’єрів різного типу. Матеріали і методи досліджень Об’єктами наших досліджень були рослини 13 видів роду Neoregelia з колекції Ботанічного

138

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Рис. 1. Водопоглинаючі трихоми з абаксіальної сторони: А – Neoregelia tаrapotinensis; Б – N. lilliputiana; В – N. pendula; Г – N. farinosae. Fig. 1. Water-absorbing trichomes on abaxial side: А – Neoregelia tаrapotinensis; Б – N. lilliputiana; В – N. pendula; Г – N. farinosae.

саду ім. акад. О.В. Фоміна: N. ampullacea (E. Morr.) L.B. Sm., N. carolinae (Beer) L.B. Sm., N. concentrica (Vell.) L.B. Sm., N. cyanea (Beer) L.B. Sm., N. farinosae (Ule) L.B. Sm., N. lilliputiana E. Pereira, N. pendula L.B. Sm., N. sarmentosa (Regel) L.B. Sm., N. schultesiana W. Richt., N. spectabilis (T. Moore) L.B. Sm., N. tarapotoensis Rauh, N. tigrina (Ruschi) Ruschi, N. zonata L.B. Smith. Переважна більшість досліджуваних представників – ендеміки Бразиліі (Martinelli et al. 2008). N. pendula росте в Еквадорі та Перу, N. tarapotoensis – ендемік Перу (Govaerts 2015).

Для анатомічних досліджень брали медіальні частини листків середнього ярусу до початку квітування рослин. Зразки фіксували в ФАА (Паушева 1988), а пізніше за допомогою заморожуючого мікротому виготовляли поперечні зрізи товщиною 15-20 мкм. Зрізи забарвлювали сафраніном. Додатково мацерували листки з метою вивчення епідермісу з адаксіальної та абаксіальної поверхонь листка. При описі епідермальних клітин листкової пластинки використовували методику С. Захаревича (1954), продиховий апарат

Нужина Н.В., Коломієць Т.В. Анатомо-морфологічна будова Neoregelia

139

Табл. 1. Кількісні та морфометричні показники трихом листків представників роду Neoregelia: N тр ад/мм² – кількість трихом на 1 мм² адаксіального епідермісу; N тр аб/мм² – кількість трихом на 1 мм² абаксіального епідермісу; S тр. ад – середня площа трихоми на адаксіальному епідермісі; S тр. аб – середня площа трихоми на абаксіальному епідермісі; S тр/мм2 ад – площа покриву трихомами 1 мм2 адаксіального епідермісу; S тр/мм2 аб – площа покриву трихомами 1 мм2 абаксіального епідермісу; * – Р<0,05 (достовірно відносно вимірюваного параметру з адаксіальної сторони). Tab. 1. Quantitative and morphometric parameters of trichomes of Neoregelia leaves: N тр ад/мм² – number of trichomes per 1 mm² on adaxial epidermis; N тр аб/мм ² – number of trichomes per 1 mm² on abaxial epidermis; S тр. ад – average area of trichome on adaxial epidermis; S тр. аб – average area of trichome on abaxial epidermis; S тр/мм2 ад – area covered by trichomes per 1 mm2 of adaxial epidermis; S тр/мм2 аб – area covered by trichomes per 1 mm2 of abaxial epidermis; * – Р<0,05 (valid in comparison with equal parameter of adaxial surface). Вид

N тр ад шт./мм²

N тр аб шт./мм² S тр. ад, мм²

S тр. аб, мм²

S тр / мм2 ад

S тр / мм2 аб

N. ampullacea

1,67±0,37

3,23±0,36*

0,032±0,005*

0,099

0,053

0,041±0,007

N. carolinae

2,77±0,43

4,09±0,39*

0,006±0,001

0,008±0,001

0,017

0,033

N. concentrica

4,55±0,48

7,55±0,86*

0,068±0,007

0,059±0,012

0,31

0,44

N. cyanea

2,27±0,91

10,34±0,44*

0,035±0,001

0,05±0,006

0,079

0,517

N. farinosae

5,14±0,57

5,79±0,84

0,015±0,002

0,016±0,003

0,077

0,093

N. lilliputiana

5,15±0,23

3,48±0,74

0,038±0,007

0,103±0,029*

0,196

0,358

N. pendula

0,33±0,29

0,95±0,34*

0,043±0,008

0,028±0,009*

0,014

0,027

N. sarmentosa

2,53±0,33

3,7±1,03*

0,039±0,007

0,039±0,005

0,099

0,144

N. schultesiana

1,98±0,41

2,98±0,26*

0,036±0,006

0,017±0,002*

0,035

0,017

N. spectabilis

6,52±1,21

6,36±0,37

0,088±0,008

0,073±0,015

0,574

0,464

N. tarapotiensis 1,52±0,35

5,05±0,95*

0,017±0,002

0,031±0,007*

0,026

0,156

N. tigrina

2,50±0,32

4,32±0,25*

0,059±0,008

0,049±0,007

0,147

0,212

N. zonata

3,25±0,7

5,38±0,61*

0,017±0,001

0,016±0,002

0,055

0,086

описували за М. Барановою (1985). Фотографії виготовляли за допомогою цифрової камери Canon Power Shot A630, використовуючи мікроскоп XSP-146TR. Мікроскопічні виміри проводили за допомогою програми Image-J. Статистичну обробку даних проводили за допомогою програм Statistica 6 та Excel 2007, при цьому достовірність результатів визначали за t-критерієм Стьюдента. Показник площі покриву трихомами на одиницю площі епідермісу (S тр/мм2) вираховували за формулою: S тр/мм2 = N тр/мм² × S тр. Де N тр/мм² – кількість трихом на 1 мм² епідермісу, S тр. – середня площа трихоми. Додатково вимірювали ширину та діаметр розетки, кількість листків у розетці та об’єм накопиченої води у центральному резервуарі та у пазухах бічних листків.

Результати та їх обговорення Листки рослин роду Neoregelia гіпостоматичні, дорсовентральні. Продихи тетрацитного типу, зустрічаються лише з абаксіальної сторони, розміщені рядами, як і у більшості однодольних. Епідермоцити мають хвилясті обриси з абаксіального боку та частодрібно-звивисті з адаксіального. Проекція епідермальних клітин з обох боків епідермісу витягнута. Клітини верхнього епідермісу дрібніші ніж нижнього. Епідерміс з обох боків вкритий спеціалізованими щиткоподібними симетричними трихомами. За їх допомогою рослини не лише отримують вологу і мінеральні поживні речовини безпосередньо із повітря, а й екрануються від надмірної сонячної радіації (Stefano et al. 2008). Загалом трихоми мають подібну будову, мають щиток і ніжку. Щиток складається з

140

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Рис. 2. Морфометричні параметри (в мкм) листкової пластинки видів роду Neoregelia: Т з ст ад – товщина зовнішньої стінки адаксіального епідермісу; Т еп ад – товщина адаксіального епідермісу; вод. пар.– товщина водозапасаючої тканини; Т еп аб – товщина абаксіального епідермісу; Т з ст аб – товщина зовнішньої стінки абаксіального епідермісу. Fig. 2. Morphometric parameters (in µm) of leaf lamina of Neoregelia species: Т з ст ад – thickness of the outer wall of adaxial epidermis; Т еп ад – thickness of adaxial epidermis; вод. пар. – thickness of water storage parenchyma; Т еп аб – thickness of abaxial epidermis; Т з ст аб – the thickness of the outer wall of abaxial epidermis.

мертвих клітин – 4 центральних та кількох рядів радіально розміщених клітин. Живі клітини ніжки занурені в епідерму листка. Кількість шарів та форма концентрично розміщених клітин у кожного виду дещо змінюється залежно від розміщення (базальна або апікальна частина листка; адаксіальна або абаксіальна сторона), та значно змінюється залежно від умов зростання (зокрема, затінення) (Reinert et al. 2013). З огляду на таку мінливість ми використовували лише середні частини листків одного порядку з рослин вирощених при однаковому рівні освітленості. Як правило, трихоми в середній частині листка рослин даного роду симетричні. Від ніжки відходять концентричні ряди клітин кубічної або округлої форми (від 7-8 рядів у N. spectabilis до 1 ряду у N. carolinae, N. schultesiana та N. lilliputiana). Розміри

трихом залежать в першу чергу від кількості рядів саме таких кубічних/округлих клітин. У більшості видів по краю трихом розміщено 1-2 ряди клітин циліндричної форми (Рис. 1 А), лише у N. lilliputiana (Рис. 1 Б) та N. schultesiana таких рядів 3-4. Особливу будову має N. pendula – зовнішній ряд в цього виду складається з клітин не циліндричної форми, а трикутної (Рис. 1 В). При наявності пігментних плям на листковій пластинці певних видів до періоду квітування, трихоми з зони плям мають коричневе забарвлення в місці кріплення з епідермісом, тоді як трихоми з інших ділянок прозорі. Наприклад, такі пігментовані трихоми спостерігаються у N. ampullacea, N. carolinae та N. farinosae (Рис. 1 Г). Таким чином, у рослин даного роду лише в окремих випадках доцільно використовувати показники трихом для систематичних цілей.

Нужина Н.В., Коломієць Т.В. Анатомо-морфологічна будова Neoregelia

141

Рис. 3. Відсотковий вклад кожного значення в загальну суму морфометричних параметрів листкової пластинки видів роду Neoregelia: Т з ст ад – товщина зовнішньої стінки адаксіального епідермісу; Т еп ад – товщина адаксіального епідермісу; вод. пар. – товщина водозапасаючої тканини; Т еп аб – товщина абаксіального епідермісу; Т з ст аб – товщина зовнішньої стінки абаксіального епідермісу. Fig. 3. Percentage contribution of each value in the total amount of morphometric parameters of leaf lamina of Neoregelia species: Т з ст ад – thickness of the outer wall of adaxial epidermis; Т еп ад – thickness of adaxial epidermis; вод. пар. – thickness of water storage parenchyma; Т еп аб – thickness of abaxial epidermis; Т з ст аб – the thickness of the outer wall of abaxial epidermis.

Рис. 4. Поперечний переріз листкової пластинки Neoregelia tigrina (А) та N. zonata (Б): 1 – адаксіальний епідерміс; 2 – водозапасаюча паренхіма; 3 – хлоренхіма; 4 – провідний пучок; 5 – гіподерма; 6 – абаксіальний епідерміс; 7 – трихома; 8 – «рукоподібна» паренхіма. Fig. 4. Cross section through the leaf blade of Neoregelia tigrina (А) and N. zonata (Б): 1 – adaxial epidermis; 2 – water storage parenchyma; 3 – chlorenchyma; 4 – vascular bundle; 5 – hypoderma; 6 – abaxial epidermis; 7 – trichome; 8 – arm‑like parenchyma.

142

Modern Phytomorphology 8 (2015) А

Рис. 5. Поперечний переріз листкової пластинки Neoregelia zonata у ділянці трихоми (А) та фрагмент поперечного перерізу через «рукоподібну» паренхіму N. sarmentosa (Б): 1 – абаксіальний епідерміс; 2 – гіподермальний шар; 3 – трихома; 4 – хлоренхіма; 5 – повітряні канали з «рукоподібною» паренхімою. Fig. 5. Cross section through the leaf blade of Neoregelia zonata in section of the trichome (А), and part of cross section through the “arm-like” parenchyma of N. sarmentosa (Б): 1 – abaxial epidermis; 2 – hypoderma; 3 – trichome; 4 – chlorenchyma; 5 – air channels and “arm-like” parenchyma.

Листкова пластинка рослин роду Neoregelia вкрита одношаровим епідермісом з товстою кутикулою. Характерним є потовщення адаксіального епідермісу порівняно з абаксіальним, як за рахунок висоти епідермоцитів, так і за рахунок потовщення самої кутикули (Рис. 2). Лише у N. concentrica та N. sarmentosa абаксіальний епідерміс незначно збільшується в розмірі. Разом з цим, спостерігається така закономірність: при збільшенні товщини листкової пластинки спостерігається збільшення товщини покривної тканини. Поряд з потоншенням нижнього епідермісу виявлено більшу площу покриву трихомами нижнього епідермісу (Табл. 1). Причому відбувається це, в першу чергу, за рахунок збільшення саме кількості трихом на абаксіальному епідермісі у порівнянні з адаксіальним. Розміри трихом більші знизу листкової пластинки лише в половини видів. Рівень щільності покриття листків трихомами досліджуваних рослин можна продемонструвати таким рядом: N. spectabilis > N. concentrica > N. cyanea > N. lilliputiana. Найменшу щільність трихом демонструють листки таких видів: N. pendula < N. carolinae < N. schultesiana (Табл. 1). Під епідермісом, як правило, розміщений один або два шари гіподерми з обох боків, іноді помірно лігніфікованої. У різних

видів водозапасаюча тканина розвинена по-різному (Рис. 3; Рис. 4 А, Б). Серед видів найбільш спрямованих на запасання води: N. ampullacea, N. cyanea, N. lilliputiana, N. sarmentosa та N. schultesiana. Хлоренхіма складається з округлих клітин з великою кількістю хлоропластів. У хлоренхімі багато колатеральних провідних пучків, оточених склеренхімними волокнами. Великі підпродихові камери переходять у повітряні канали, заповнені «рукоподібною паренхімою» (термін використаний за Reinert et al. 2013) (Рис. 4 Б; Рис. 5 А, Б), клітини якої деякі дослідники називають зірчастими (de Faria et al. 2012). Всі досліджені види за розміром розеток можна поділити на 2 групи: малі розетки (діаметром до 40 см, та заввишки до 15 см) та великі (діаметром від 60 см, та заввишки від 17,7 см). Виключенням є N. pendula, розетка якої має великий діаметр і малу висоту, а також N. cyanea, розетка якої має малий діаметр і велику висоту. Всі малі розетки характеризуються одним звуженим листковим резервуаром. Тоді, як великі розетки розлогі та мають багато резервуарів, в яких після дощу накопичується і зберігається вода. Кількість листків у малих розетках коливається від 7 до 14 штук, а у великих розетках – від 10 до 28 штук (Табл. 2). Об’єм

Нужина Н.В., Коломієць Т.В. Анатомо-морфологічна будова Neoregelia

143

Табл. 2. Характеристика розеток представників роду Neoregelia: V1 – об’єм води у центральному резервуарі; V2 – об’єм води у бокових резервуарах; V3 – загальний об’єм води (V1+V2); N – кількість листків у розетці. Tab. 2. Characteristics of Neoregelia leaves rosettes: V1 – volume of water in the central tank; V2 – volume of water in the lateral tanks; V3 – total volume of water (V1+V2); N – number of leaves in the rosettes. Вид

Розміри розетки діаметр/висота, см

V1, мл

V2, мл

V3, мл

N, шт.

N. ampullacea

Мала (20,3±2,1/13,7±0,6)

1±0,2

1±0,1

7,7±0,6

N. carolinae

Велика (63,7±15,2/17,7±5)

12,7±2,1

110,7±28,7

123,4

23±4,6

N. concentrica

Велика (89,7±1,5/24,7±0,6)

163,3±1,5

347±15,4

510,3

20,3±0,6

N. cyanea

Мала (38,3±5/23,3±0,6)

4±1

4±2

9±1

N. farinosae

Велика (64,3±16,3/28,7±10)

53±24,6

209,3±66,2

262,3

14,3±2,5

N. lilliputiana

Мала (5,8±1/8,7±0,6)

1±0,1

0,5±0,1

1,5

8±1

N. pendula

Велика (78,3±2,1/10,2±1)

10,3±1,5

49,7±9,5

18±0

N. sarmentosa

Мала (30±1/15,3±0,6)

3,7±1,2

2,7±1,2

6,4

8,3±1,5

N. schultesiana

Мала (25,3±4,2/11±0,1)

16±10,6

17,7±4

33,7

12±2

N. spectabilis

Велика (69±3,6/23±4,4)

29,3±6

124±51,6

153,3

16±2

N. tarapotiensis

Мала (24,7±4,6/12,3±2,1)

7±2,6

15,7±7,4

22,7

11,3±1,2

N. tigrina

Мала (24±3,5/13±1,7)

7±3,5

6±4,4

7,7±2,1

N. zonata

Велика (81±12,7/23±2,8)

27,5±9,2

143±17

170,5

13,5±2,1

води, що накопичується в пазухах нижніх листків малих розеток у сумі майже дорівнює об’єму води в центральному листковому резервуарі, оскільки листків у таких видів мало і вони досить щільно прилягають до центрального резервуару. Для представників роду характерна така закономірність: види з малими однорезервуарними розетками мають товстіші листки з більшим відсотком водозапасаючої паренхіми, ніж види, що мають розлогі багаторезервуарні розетки. Дещо відмінними є N. tarapotiensis і N. tigrinа – їхні листки мають великий відсоток водозапасаючої паренхіми, але невелику товщину (Рис. 2, 3). Збільшення відсотку водозапасаючої тканини в таких листках, на нашу думку, пов’язано з малим об’ємом води,

що може акумулювати рослина в пазухах цих листків (Табл. 2). Разом з тим, у рослин, розетки яких можуть утримувати великий об’єм води, відсоток водозапасаючої тканини незначний (Табл. 2; Рис. 3). Також у більшості видів з малими розетками спостерігається більша площа епідермісу, яка вкрита поглинаючими трихомами (Табл. 1), що сприяє збільшенню водозапасаючої здатності листків. Тоді як, у більшості розлогих розеток (окрім N. concentricа та N. spectabilis) загальна площа покриття трихомами епідермісу менша. Висновки Для рослин роду Neoregelia характерні подібні анатомічні характеристики листка.

144

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Відрізняються види в межах роду переважно за морфометричними та кількісними показниками листків. Найбільш різняться листки досліджуваних видів за показниками водозапасаючої тканини. Також видовими маркерами можна вважати трихоми N. lilliputiana та N. pendula. За результатами дослідження встановлено два шляхи адаптації представників роду Neoregelia до сезонного посушливого періоду у місцях природного зростання: 1) потовщення листка, збільшення відсотку водозапасаючої тканини, збільшення площі епідермісу, вкритої водопоглинаючими трихомами – у видів з малими вузькими розетками; 2) зменшення відсотку водозапасаючої тканини та зменшення площі покриття листків водопоглинаючими трихомами, що компенсується можливістю акумулювання великого об’єму води після опадів – у видів з великою розлогою розеткою. Використані джерела Баранова М. 1985. Классификация морфологических типов устьиц. Ботан. журнал 70 (12): 1585–1595. Захаревич С. 1954. К методике описания листа. Вестник Ленинградского ун-та 4: 65–75.

Паушева З. 1988. Практикум по цитологии растений. Агропромиздат, Москва. Brickell C. (ed.) 2008. RHS A-Z encyclopedia of garden plants: 1136. Dorling Kindersley. United Kingdom. de Faria A.P.G., Vieira A.C.M., Wendt T. 2012. Leaf anatomy and its contribution to the systematic of Aechmea subgenus Macrochordion (de Vriese) Baker (Bromeliaceae). Ann. Brazilian Acad. Sci. 84 (4): 961–971. FCBS 2015. Neoregelia Photo Index Database. Published on the Internet; http://www.fcbs.org/index1.html. Gossamer Threads Inc. Govaerts R. 2015. World Checklist of Neoregelia L.B. Sm. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. Published on the Internet; http://apps.kew.org/ wcsp/ Retrieved 2015-02-26. Martinelli G., Vieira C.M., Gonzalez M., Leitman P., Piratininga A., Costa A.F., Forzza R.C. 2008. Bromeliaceae da mata Atlantica Brasileira: lista de species, distribuiçäo e concervaçäo. Rodriguésia 59 (1): 209–258. Reinert F., Leal-costa M.V., Junqueira N.E., Tavares E.S. 2013. Are sun- and shade-type anatomy required for the acclimation of Neoregelia cruenta? An. Acad. Bras. Ciênc 85 (2): 561–573. doi: 10.1590/ S0001-37652013005000034. Stefano M., Papini Al. & Brighigna L. 2008. A new quantitative classification of ecological types in the bromeliad genus Tillandsia (Bromeliaceae) based on trichomes. Rev. Biol. Trop. 56 (1): 191–203.

Differences in anatomical and morphological structure of plants from the genus Neoregelia L.B. Sm. (Bromeliaceae) as a result of adaptation to arid environmental conditions Nataliya V. Nuzhyna * & Tetyana V. Kolomiyets ** Abstract. Comparative analysis of the anatomical leaf structure of 13 species of the genus Neoregelia has done. Species differ mostly by morphometric and quantitative parameters of their leaves. Also trichomes of N. lilliputiana and N. pendula can be considered as markers of a species. Two possible ways of leaves adaptation to arid conditions on the anatomical level, and depending on the structure of rosettes were found. 1) Thickening of leaf lamina, increasing of percent of water storage parenchyma, increasing of epidermal area, covered by water-absorbing trichomes – in species with small narrow rosettes. 2) Decreasing of percent of water storage parenchyma and decreasing of epidermal area, covered by waterabsorbing trichomes, compensated by the ability to accumulate large amounts of water after the rainfalls – in species with large rosettes. Key words: Neoregelia, anatomy, leaf, rosettes, trichomes, adaptation ESC “Institute of Biology” of Taras Shevchenko Kyiv National University, O.V. Fomin Botanical Garden, Symon Petlyura str. 1, 01032 Kyiv, Ukraine; * nfursa@mail.ru, ** bromelia-kol@ukr.net

Modern Phytomorphology 8: 145–147, 2015

УДК 582.998.1:581.142

Морфологічні особливості листків представників роду Echinacea Moench при інтродукції Валентина О. Меньшова та Юлія Я. Натуркач * Анотація. Наведено порівняльну морфологічну характеристику листків представників роду Echinacea – E. pallida (Nutt.) Nutt та E. tennesseensis (Beadle) Small, інтродукованих у Ботанічному саду ім. акад. О.В. Фоміна. Незалежно від таксономічної приналежності, найбільш розвинутими є листки базальної формації. Отримані результати можуть бути використані при залученні цих видів як лікарських рослин в промислову культуру для фармацевтичної промисловості. Встановлені морфологічні ознаки дозволять визначити адаптаційні можливості досліджуваних видів роду Echinacea ex situ. Ключові слова: Echinacea, морфологія, листок, формація Ботанічний сад ім. акад. О.В. Фоміна, ННЦ «Інститут біології» Київського національного університету імені Тараса Шевченка, вул. С. Петлюри, 1, Київ, 01032, Україна; * yulya_net@ukr.net

Вступ

Матеріали і методи досліджень

При інтродукції у рослин змінюється ритм розвитку та морфологічні ознаки, що впливає на зміну їх життєвої форми. Процеси які відбуваються в листках (фотосинтез, транспірація) визначають зв’язок з довкіллям. На будову і форму вегетативних органів рослин впливає середовище в якому вони зростають. У зв’язку з цим нами було досліджено морфологічні особливості листових пластинок і черешків Echinacea pallida (Nutt.) Nutt та E. tennesseensis (Beadle) Small, інтродукованих у Ботанічному саду ім. акад. О.В. Фоміна. Вибір досліджуваних об’єктів обумовлений тим, що в роботі Григоришина і Самородова (2012) приводяться результати досліджень канадських вчених за якими E. tennesseensis є різновидом E. pallida (E. pallida var. tennesseensis Binns, B.R. Baum et Arnason), що, однак, не підтверджує класифікацію McGregor (1968). Нами проводились спостереження за формою листової пластинки та довжиною черешка в залежності від їх формації. Вимірювання проводилися в фазі бутонізації – початку цвітіння (генеративні рослини).

Дослідження морфологічних ознак проводили упродовж 2013-2014 років на рослинах місцевої репродукції. Опис листової пластинки проводили за «Атласом описової морфології» (Федоров и др. 1956). Статистичну обробку проводили за Зайцевим (1984). Морфологічну характеристику листків наведено з використанням термінології згідно з Зиман та ін. (2004).

Результати та їх обговорення Види роду Echinacea (родина Asteraceae Dumort.) відомі як цінні лікарські рослини, що використовуються для виготовлення лікарських препаратів. Також вони є цінними медоносами, кормовими і декоративними рослинами. Природний ареал – південно-східна частина Північної Америки в помірній і субтропічній зонах (Bauer & Wagner 1990). По типу життєвої форми E. pallida та E. tennesseensis відносяться до трав’янистих полікарпіків, гемікриптофітів. Їх вегетаційний період складає 220-240 днів.

146

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 1 Морфометричні показники Echinacea pallida та E. tennesseensis в умовах Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна (третій рік вегетації), м. Київ. Tab. 1 Morphometric parameters of Echinacea pallida and E. tennesseensis in conditions of O.V. Fomin Botanical Garden (3rd year of vegetation), Kyiv. Echinacea tennesseensis

Echinacea pallida

Довжина черешка, см

13±0,3

13,2±0,29

Довжина листової пластинки, см

17,5±0,12

18,2±0,5

Ширина листової пластинки, см

8,4±0,2

6,5±0,3

Довжина листової пластинки, см

6,2±0,11

5,9±0,15

Ширина листової пластинки, см

1,5±0,08

1,87±0,07

Довжина черешка, см

4,8±0,15

4,9±0,11

Довжина листової пластинки, см

10,2±0,26

9,9±0,15

Ширина листової пластинки, см

5,1±0,25

5,2±0,2

Довжина черешка, см

5,8±0,2

6,8±0,21

Довжина листової пластинки, см

15,6±0,3

15,2±0,42

Ширина листової пластинки, см

6,8±0,16

6,5±0,18

Ознака Розеткові листки

Стеблові листки

Базальна листова формація

Верхня листова формація

Середня листова формація

Нижня листова формація

Стеблові листки розміщені почергово. У E. pallida стеблові листки можна розділити на чотири листові формації: верхню, середню, нижню і базальну. Базальна формація формує розетку. Листки нижньої формації короткочерешкові, прості, яйцевидно-овальні, на верхівці не затуплені, густо опушені жорсткими волосками, пильчастокраї. Листки середньої формації короткочерешкові, опушені жорсткими волосками, ромбоподібної форми, на верхівках загострені. Листки верхньої формації сидячі, мають форму листків середньої формації, опушені волосками, їх верхівки загострені. Базальна формація листків довго-черешкова. Форма – яйцевидно-овальна, з гострою верхівкою, опушені короткими волосками. Краї листків дрібнозубчасті. Жилкування дугове. На листовій пластинці чітко видно

три жилки – центральну і дві бокові, які не опушені. Досліджувані нами морфологічні ознаки стеблових листків E. tennesseensis показали, що листки нижньої формації короткочерешкові, прості, рідко зубчасті, овальноланцетні, загострені на верхівці, опушені. Листки середньої формації повторюють нижні листки. Верхня формація листків безчерешкова. Листки ромбічної форми, рідко зубчасті, опушені. Базальна (розеткова) формація листків на довгих черешках, краї зубчасті, опушені знизу та по краях, яйцевидно-овальні за формою. Довжина черешків базальної та середньої листової формації E. pallida та E. tennesseensis приблизно однакова (Табл. 1). Черешки листків нижньої формації у досліджуваних видів мають незначну відмінність в розмірах

Меньшова В.О., Натуркач Ю.Я. Морфологічні особливості листків Echinacea (у E. pallida вони довші). Листки верхньої формації у видів безчерешкові. Довжина листової пластинки у E. pallida і E. tennesseensis базальної, нижньої, середньої та верхньої листових формацій відносно однакова. Ширина листових пластинок базальної формації у E. tennesseensis більша від E. pallida, а нижньої, середньої та верхньої формацій – однакова. Проведений порівняльний аналіз морфометричних параметрів листових пластинок і черешків показав, що значних відмінностей в метричних даних у E. pallida і E. tennesseensis немає. Листкові пластинки верхівкових, середніх, низових і базальних листків прості, яйцевидно-овальні, по краях пильчасті, покриті жорсткими волосками. Жилкування дугове. Висновки Досліджено параметри (довжина черешка, довжина і ширина листової пластинки) E. pallida, E. tennesseensis, для оцінки мінливості і взаємозв’язку морфологічних ознак стеблових і базальних листків. Проведений порівняльний аналіз з морфологічної будови листової пластинки досліджених видів підтверджує їх адаптаційну

147

здатність, проте сукупність морфологічних параметрів підтверджує, що E. pallida var. tennesseensis є різновидом E. pallida. Окрім того, отримані результати сприятимуть збагаченню знань лікарського рослинництва і декоративного садівництва, а також можуть бути використані для селекції та розробки технології вирощування цих рослин в Україні. Використані джерела Григоришин Є.В., Самородов В.М. 2012. Сучасні уявлення про таксономію роду Echinacea Moench. Матеріали Міжнародної науково-практичної інтернет-конференції «Лікарське рослинництво: від досвіду минулого до новітніх технологій»: 24–26. Зайцев Г.Н. 1984. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. Наука, Москва. Зиман С.М., Мосякин С.Л., Булах О.В. та ін. 2004. Ілюстрований довідник з морфології квіткових рослин. Медіум, Ужгород. Федоров А.А., Кирпичников М.Э., Артюшенко З.Т. 1956. Атлас по описательной морфологии высших растений. Лист. Изд-во АН СССР, МоскваЛенинград. Bauer R., Wagner H. 1990. Echinacea. Handbuch fur Arzte, Apotheker und andere Naturwissenschaftler. Stuttgart: Wiss. Verlag Ged. McGregor R. 1968. The taxonomy of the genus Echinacea (Compositae). Univ. Kansas Bull. 4: 113–142.

Morphological features of leaves in the genus Echinacea Moench under introduction Valentyna O. Menshova & Yulya Ya. Naturkach * Abstract. The comparative morphological characteristics of leaves of the genus Echinacea representatives (E. pallida (Nutt.) Nutt and E. tennesseensis (Beadle) Small) introduced in the O.V. Fomin Botanical Garden are given. The established morphological features allow determining the adaptive capacities of species of the genus Echinacea ex situ. Despite of taxonomical belonging, the leaves of basal formation are most developed. Studied features could be applied during the implementation of these plants in pharmaceutical industry. Also these features could be useful during further investigations of adaptive possibilities of Echinacea species in ex situ conditions. Key words: Echinacea, morphology, leaf, formation O.V. Fomin Botanical Garden, NNC “Institution of Biology” of Taras Shevchenko National University of Kyiv, S. Petljura str. 1, 01032 Kyiv, Ukraine; * yulya_net@ukr.net

Modern Phytomorphology 8: 149–152, 2015

УДК 581.9:582.992:581.45(447)

Морфологія листків представників підсекції Involucratae (Fom.) Fed. роду Campanula L. флори України Наталія Г. Дремлюга Анотація. Проведені дослідження морфологічних особливостей листків шести представників підсекції Involucratae (Fom.) Fed. роду Campanula L. Встановлено спільні (форма краю листкової пластинки) та відмінні (форма листкової пластинки та її верхівки) для всіх досліджених видів ознаки, які є діагностичними на рівні рядів. Ключові слова: Involucratae, Campanula, морфологія, листки, флора України Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, вул. Терещенківська, 2, МСП-1, Київ, 01601, Україна; natalia.dremliuga@bigmir.net

Вступ Морфологічні особливості листків мають важливе значення в системі роду Campanula L. (Damboldt 1979; De Candolle 1830; Boissier 1875). Так, наявність розеткових листків, їх форма, наявність та довжина черешка вважаються діагностичними ознаками на рівні секцій та підсекцій, форма листкової пластинки та її краю є діагностичними на рівні рядів та видів (Вісюліна 1961; Fedorov 1973; Fedorov & Kovanda 1976; Федоров 1957, 1978; Викторов 2002 та ін.). Діагностичними на різних таксономічних рівнях, є також, мікроморфологічні ознаки, такі як тип рельєфу листкової поверхні та волосків – на рівні секцій, особливості опушення, тип рельєфу, волосків і кристалів воску – на рівні підсекцій, тип рельєфу листкових пластинок та особливості їхнього опушення – на видовому рівні (Дремлюга і Футорна 2012a, 2012b). Метою нашої роботи було провести детальний аналіз морфологічних особливостей листків представників підсекції Involucratae (Fom.) Fed., уточнити діагностичну значущість виявлених ознак. На території України підсекція Involucratae представлена шістьма видами, © The Author(s), 2015

які належать до двох рядів з огляду на морфологію суцвіть, форму прикореневих та нижніх стеблових листків, наявність у них черешка та опушення: Glomeratae Charadze (С. glomerata L., C. farinosa Andrz. ex Besser, C. polessica Wissjul., С. pulchra Wissjul., С. subcapitata M. Pop.) та Cervicariae Fed. (С. cervicaria L., С. macrostachya L.) (Вісюліна 1961; Fedorov 1973; Fedorov & Kovanda 1976; Федоров 1957, 1978; Викторов 2002 та ін.). Матеріали і методи досліджень Нами досліджено особливості поверхні листків шести видів секції Involucratae роду Campanula флори України. Для дослідження був використаний гербарний матеріал, зібраний нами під час експедиційних виїздів у 2007-2013 роках, а також зразки з гербаріїв KW, LE, KWHA, LWKS, LW, LWS, UU, CHER. Дослідження проводились із застосуванням стандартної мікроскопічної техніки (бінокуляр МБС-9 та сканувальний мікроскоп СЕМ JSM-6060 LA). Для окремих видів опрацьовували матеріал, відібраний з різних точок ареалу. Описи проводились з використанням загальноприйнятої термінології (Федоров и Артюшенко 1975; Зиман та ін. 2012). В таблицях

150

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 1. Морфометричні ознаки листкових пластинок. Tab. 1. Morphometric peculiarities of leaf blades. Листки, см прикореневі та нижні стеблові

Види

черешки

середні та верхні стеблові

пластинки

листкові пластинки

довжина

ширина

довжина

ширина

С. glomerata

7,0-12,0

6,5-10,5

1,5-5,0

4,0-7,5

1,0-5,0

С. pulchra

5,0-11,0

5,5-12,0

1,0-5,5

3,5-7,5

1,0-4,5

С. farinosa

6,5-12,0

5,5-12,0

2,0-5,5

4,5-8,0

1,5-5,5

C. polessica

5,5-10,0

6,5-10,0

2,0-4,5

3,5-6,5

1,0-4,0

С. subcapitata

6,0-15,0

4,5-8,5

1,5-3,0

2,0-5,5

1,0-3,0

С. macrostachya

2,5-6,0

4,5-18,5

1,0-3,5

4,0-9,0

1,0-4,0

С. cervicaria

2,5-8,0

5,5-15,5

1,0-3,0

5,0-10,0

1,0-2,0

наведені середні морфометричні значення ознак. Результати та їх обговорення У результаті порівняльного дослідження морфологічних особливостей листків Involucratae (Табл. 1, 2) нами підтверджено, що всі прикореневі та нижні стеблові (далі – нижні) листки – черешкові, всі середні та верхні стеблові (далі – верхні) листки – сидячі або зрідка короткочерешкові. Всі листки у всіх представників досліджуваної підсекції довгі, у С. glomerata, C. farinosa, C. polessica, С. pulchra, С. subcapitata та С. macrostachya вони широкі, а у С. cervicaria – вузькі. Листкова пластинка всіх рослин підсекції еліптична, яйцеподібна, серцеподібна чи ланцетна з городчастими або зубчастими краями та тупою у С. glomerata, C. farinosa, C. polessica, С. pulchra, С. subcapitata або гострою С. macrostachya верхівкою. Як ми вже зазначили, нижні листки представників підсекції на черешках, які у рослин ряду Glomeratae переважно довші (5,0-15,0 см завдовжки), ніж у рослин ряду Cervicariae (2,5-8,0 см завдовжки). Також для представників всіх видів Involucratae характерні довгі та вузькі (4,5‑18,5×1,0-6,0 см) пластинки нижніх листків та довгі (2,0-10,0 см завдовжки) –

верхніх. Вузькі (0,2-2,0 см завширшки) верхні листки у С. cervicaria, широкі або зрідка вузькі (1,0-9,0 см завширшки) – у решти представників підсекції. Еліптичні, яйцеподібні чи серцеподібні пластинки нижніх листків, ланцетні чи яйцеподібні верхніх листків наявні у представників ряду Glomeratae. Ланцетні нижні і верхні листки переважають у рослин ряду Cervicariae. Краї листкових пластин городчасті чи зубчасті (двоякозубчасті) у всіх рослин Involucratae, з тупою у представників ряду Cervicariae або гострою у решти видів верхівкою. Висновки Отже в результаті детальних досліджень морфології листків у представників підсекції Involucratae, ми встановили, що листки представників рядів Glomeratae та Cervicariae подібні за формою краю листкової пластинки (городчастий або зубчастий край). Відмінність полягає у формі нижніх стеблових листікв (яйцеподібні, серцеподібні, еліптичні у представників ряду Glomeratae, ланцетні – ряду Cervicariae), верхніх стеблових листків (яйцеподібні у представників ряду Glomeratae, ланцетні – ряду Cervicariae) та формі верхівки листкової пластинки (гостра

151 Табл. 2. Якісні ознаки листкових пластинок. Tab. 2. Qualitative parameters of leaf blades. Листки Види

прикореневі та нижні стеблові

середні та верхні стеблові

форма

край

верхівка

форма

край

верхівка

С. glomerata

еліптична, яйцеподібна

городчастий, зубчастий

гостра

ланцетна, яйцеподібна

городчастий, зубчастий

гостра

С. subcapitata

еліптична, серцеподібна

–“–

С. pulchra

еліптична, яйцеподібна

–“–

С. farinosa

–“–

C. polessica

–“–

ланцетна

–“–

тупа

ланцетна

–“–

тупа

–“–

С. macrostachya С. cervicaria

– у представників ряду Glomeratae, тупа – ряду Cervicariae). Ми, також, врахували результати наших попередніх мікроморфологічних досліджень структури поверхні листків рослин даної підсекції, згідно з якими адаксиальна поверхня листкових пластинок представників ряду Glomeratae горбкувата або сітчастоостиста, ряду Cervicariae – гребнеохоплююча (Дремлюга і Футорна 2012а, 2012b). Отже, результати наших досліджень підтверджують природність рядів підсекції Involucratae, запропонованих Ан. А. Федоровим, та приймаємо її об’єм з двох рядів: Glomeratae (С. glomerata, C. polessica, С. pulchra, С. subcapitata) та Cervicariae (С. cervicaria, С. macrostachya). Використані джерела Викторов В.П. 2002. Таксономический конспект рода Campanula L. (Campanulaсеae) России и сопредельных государств. Нов. системат. высш. раст. 34: 197–234. Вісюліна О.Д. 1961. Родина Дзвоникові – Campanulaceae Juss. У кн.: Котов М.І. (ред.), Флора УРСР. T. 10: 401–435. Академії наук УРСР, Київ. Дремлюга Н.Г., Футорна О.А. 2012a. Особливості ультраструктури поверхні листків видів роду Campanula L. Флори України. Укр. ботан. журн. 69 (5): 686–700.

Дремлюга Н.Г., Футорна О.А. 2012b. Структура поверхні листків видів секції Medium D.C. роду Campаnula L. флори України. Чорноморський ботан. журн. 8 (3): 284–302. Зиман С.М., Мосякін С.Л., Гродзинський Д.М., Булах О.В., Дремлюга Н.Г. 2012. Ілюстрований довідник з морфології квіткових рослин. Навчальнометодичний посібник. Фітосоціоцентр, Київ. Федоров А.А. 1957. Сем. Campanulaceae Juss. В кн.: Комаров В.Л. (ред.), Флора СССР. Т. 24: 126–450. Изд-во АН СССР, Москва – Ленинград. Федоров А.А. 1978. Сем. Campanulaceae Juss. В кн.: Федоров А.А. (ред.), Флора Европейской части СССР. Т. 3: 213–239. Наука, Ленинград. Федоров A.A., Aртюшенко З.Т. 1975. Атлас по описательной морфологии высших растений. Цветок. Наука, Ленинград. Boissier E. 1875. Flora Orientalis. Vol. 3. Genevae et Basiliae. Damboldt J. 1979. Campanulaceae Juss. In: Davis P.H. (ed.), Flora of Turkey. Vol. 6: 2–89. University Press Edinburgh, Edinburgh. De Candolle A. 1830. Monographie des Campanulees. Paris. Fedorov А.А. 1973. Campanula L. Bot. J. Linn. Soc. 67: 281. Fedorov А.А., Kovanda M. 1976. Campanula L. In: Tutin T.G. (ed.), Flora Europaea. Vol. 4: 74–93. Cambridge Univ. Press, Cambridge.

152

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Leaf morphology of species from Campanula L. subsection Involucratae (Fom.)Â Fed. in flora of Ukraine Natalia G. Dremliuga Abstract. The leaf morphological peculiarities of six species from subsection Involucratae (Fom.) Fed. of the genus Campanula L. from Ukrainian flora were studied. The common (type of leaf margin) and peculiar (shape of leaf blade and leaf top) characters, which are diagnostic on the level of series have been revealed. Key words: Involucratae, Campanula, morphology, leaf, flora of Ukraine M.G. Kholodny Institute of Botany of NAS of Ukraine, Tereshenkivska str. 2, 01601 Kyiv, Ukraine; natalia.dremliuga@bigmir.net

Modern Phytomorphology 8: 153–160, 2015

УДК 581.4:581.45

Aнатомічна структура підводних органів Trapa natans L. у зв’язку з екологією виду Олена М. Недуха Анотація. Представлені результати анатомічного дослідження вегетативних підводних органів повітряно-водного виду Trapa natans (водяного горіха), що зростає на березі Русанівського каналу (лівий берег р. Дніпро, м. Киів) у фазі бутонізації. Виявлено, що підводні корені, стебло та підводні листки досліджуваного виду характеризуються мікроструктурою, яка властива підводним органам гідрофітів. Найбільш яскраво виражені адаптаційні ознаки до підводного існування у додаткових коренів, зокрема, наявність у первинній корі хлоропластів і повітряних порожнин (розвиненої аеренхіми). Підводні фотосинтезуючі додаткові корені відрізняються від підводних розсічених листків за анатомічними ознаками, кількістю хлоропластів у клітинах та інтенсивністю автофлуоресценції хлорофілу. Ключові слова: Trapa natans, підводні фотосинтезуючі корені, підводні фотосинтезуючі листки, стебло, анатомічна структура, автофлуоресценція хлорофілу Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, вул. Терещенківська, 2, м. Київ, 01601, Україна; o.nedukha@hotmail.com

Вступ Вивчення морфо-анатомічних ознак повітряно-водних рослин має значення як для систематики, так і для дослідження адаптації рослин до затоплення. Відомо, що для багатьох видів повітряно-водних рослин характерна гетерофілія, яка проявляється у анатомоструктурних відмінностях надводних і підводних листків. Гетерофілія допомагає органам, зануреним у воду, пристосуватися до зниження освітленості, зміни складу світла, вмісту СО2 та О2 в оточуючому середовищі, а також до змін, пов’язаних зі зниженим диханням та ослабленим вуглецевим живленням (Armstrong et al. 1994; Arber 2008; Недуха 2011). Дані щодо ідентифікації підводних фотосинтезуючих органів водяного горіха (Trapa natans L.) на сьогодні протилежні. Ряд авторів називають розсічені зелені пірчасті органи, що відходять від підводного стебла, фотосинтезуючими коренями (Sculthorpe 1971; Ishimaru et al. 1996; ARS 2004). Інші автори стверджують, що це підводні листки (Bitonti et al. 1996; Bercu 2004; Pierobon et al. 2010; Shalabh © The Author(s), 2015

et al. 2012). Існує і третя точка зору, згідно з якою пірчасті зелені органи водяного горіха – це прилистки, які мають листкове походження, оскільки вони починають формуватися на місці перших лінійних листків, що опадають (Васильев 1978). Тому метою нашої роботи було порівняльне дослідження анатомії і наявності хлоропластів у підводних органах T. natans у фазі бутонізації, коли у цієї рослини починають формуватися на підводному стеблі додаткові корені. Матеріали і методи досліджень Об’єкт дослідження – підводні додаткові корені, підводні листки та стебла водяного горіха (T. natans), що зростав на глибині до 80 см на березі Русанівського каналу (лівий берег р. Дніпро, м. Київ). Підводні корені, підводні листки та стебла збирали у фазі бутонізації (в першій декаді липня). Для світлової мікроскопії фрагменти серединної частини підводних органів відбирали із семи рослин. Матеріал фіксували одразу на березі сумішшю 5% розчину параформальдегіду та 2% розчину глютарового альдегіду (1:1) на 0,5 М фосфатному буфері, рН 7,2.

154

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Тривалість фіксації становила близько 24 годин. Фіксований матеріал у лабораторних умовах промивали буфером, обезводнювали етанолом і ацетоном, заливали в суміш епон/ аралдит за загально прийнятою методикою. Напівтонкі зрізи (до 12 мкм товщиною), підфарбовували шифом та розчином сафраніну за загальноприйнятою методикою (Фурст 1979). Препарати аналізували за допомогою світлового мікроскопа CarlZeiss Axioscope (Німеччина). Автофлуоресценцію хлорофілу в підводних органах водяного горіха досліджували за допомогою лазерного скануючого мікроскопа LSM 5 Pascal (Німеччина), використовуючи лазер з довжиною хвилі збудження 520 нм, та хвилі емісії – 662 нм. Відносну інтенсивність автофлуоресценції хлорофілу визначали за допомогою програми Pascal на LSM. Для ідентифікації досліджуваних тканин зразки підводних органів, підфарбовували 0,001% розчином калькофлуора або 0,05% розчином анілінового синього згідно протоколу (Herth 1980; Currier & Shin 1968), а потім вивчали автофлуоресценцію хлорофілу. Для дослідження використовували серединну частину підводних коренів, серединну частину лінійних часток листків та частину стебла на 1 см нижче третього міжвузля. Лінійні розміри клітин підводних органів водяного горіха визначали у 30–40 клітинах кожного типу тканини в чотирьох зразках. Отримані дані обробляли статистично, використовуючи програму ВІО-8. Результати та їх обговорення Рослини водяного горіха за своєю екологією є однорічними гідрофітами. Повний цикл онтогенезу становить 2,5-3

місяці. На початку фази бутонізації/цвітіння кожна особина T. natans характеризується наявністю підводного нерозгалуженого стебла, що простягається від пророслого плоду (горіха) до плаваючих листків, які формують розетку на поверхні води (Рис. 1 А). Стебло поділене на сегменти завдовжки від 60 до 90 мм. Від стебла поблизу плоду, який занурений у ґрунт, відходять кілька первинних коротких, мичкуватих, бурих за кольором, коренів, які також занурені у ґрунт. В основі кожного сегмента стебла поряд із підводними листками з пазушних бруньок у фазі бутонізації формуються додаткові мичкуваті корені, рожеві за кольором, завдовжки від 7,5 см до 31 см. Від кожного стеблового сегменту (міжвузля) відходить від 7 до 12 коренів та 2-4 підводні розсічені листки, розміщені супротивно (Рис. 1 Б, В). Світлова мікроскопія Підводні додаткові корені. На поперечному перерізі корені майже округлої форми, діаметром від 410 до 650 мкм, кореневі волоски відсутні. Корені вкриті одношаровою епідермою, що складається із злегка витягнутих, радіально розміщених клітин (Рис. 1 Г), з середніми розмірами 10±2,1×7±1,4 мкм. Під епідермою розміщується шар екзодерми, розмір клітин якої становить 40±2,7×21±1,9 мкм. Первинна кора налічує 8-10 шарів клітин. Форма клітин від периферії до центру змінюється від овальної витягнутої до округлої або шестикутної (Рис. 1 Д). Зовнішні шари кори додаткових коренів утворюють радіальну аеренхіму, кількість шарів якої коливається від 2 до 5 у різних коренів. Внутрішній шар кори формує товстостінну ендодерму, за якою розміщується шар перициклу (Рис. 1 Д, Е), складений з майже

Рис. 1. Загальний вигляд плаваючих листків (А), підводних додаткових коренів, розсічених листків і стебла ▶ (Б, В) Trapa natans у фазі бутонізації-цвітіння. Поперечні зрізи кореня (Г-Е), листкового сегменту (Є, Ж) та стебла (З, І). На Рис. Ж стрілками вказані міжклітинники. Fig. 1. General view of floating leaves (А), submerged secondary roots, dissected leaves and stem (Б, В) of Trapa ▶ natans in budding-flowering stage. The cross sections of root (Г, Е), leaflet (Є, Ж) and stem (З, І). On Fig. Ж the air spaces are indicated by the arrows.

Недуха О.М. Aнатомічна структура підводних органів Trapa natans А

155

156 округлих клітин з потовщеними оболонками і діаметром 15±1,7 мкм. Центральний циліндр містить дрібні клітини флоеми, чотири пучки метаксилеми діаметром біля 20±2,1 мкм, з 4-6 судинами кожен (Рис. 1 Е). Підводні листки. Розсічені, пірчасті, яскраво-зелені, складаються із голчастих сегментів завдовжки до 20 мм, діаметр яких коливається від 170 до 320 мкм, продихи відсутні. На поперечному перерізі листкові сегменти округлих обрисів; клітини епідерми щільно прилягають одна до одної, невеликого розміру (10±0,7×6±0,7 мкм). Під епідермою розміщується фотосинтезуюча паренхіма, кількість шарів якої коливається від 4 до 7; шари паренхіми розміщуються концентрично, рівномірно та щільно (Рис. 1 Є). У більшості листкових сегментів повітряні порожнини відсутні, зрідка вони виявляються лише як розширені міжклітинники внутрішньої паренхіми (Рис. 1 Ж). Найбільші за розмірами клітини (43±2,7×33±2,9 мкм) містяться у середньому шарі паренхіми. У центрі листкового сегмента розташовується єдиний провідний пучок з судиною і клітинами флоеми. Підводне стебло. На поперечному перерізі стебло злегка овальної форми, середній лінійний розмір по довгій осі коливається від 900±87 мкм до 1490±103 мкм, а по короткій осі становить 890±93 мкм. Епідерма складається із дрібних клітин із потовщеними клітинними оболонками. Під епідермою розміщується первинна кора, у якій ззовні розміщується багатошарова щільна коленхіма із дрібними клітинами (Рис. 1 З). Первинна кора містить 8-9 шарів клітин, зовнішні з яких формують аеренхіму. За аеренхімою розміщуються 3-4 шари дрібних паренхімних клітин та один шар ендодерми з товстими клітинними оболонками. Ксилема та флоема центрального циліндра розміщуються концентрично (Рис. 1 І). Флуоресцентна мікроскопія Лазерне конфокально-мікроскопічне дослідження додаткових коренів водяного горіха показало наявність хлоропластів у клітинах кори. Автофлуоресценція

Modern Phytomorphology 8 (2015) хлорофілу була яскраво червоного кольору (Рис. 2 А). За вмістом хлоропластів клітини кори коренів різнилися. У п’яти з семи досліджених коренів хлоропласти виявлялися у клітинах кори (Рис. 2 А). Середня кількість хлоропластів на одну клітину кори таких коренів становить 2,9±0,8. Тоді як у інших коренів окремі хлоропласти виявлялися лише у зовнішніх клітинах кори (Рис. 2 Б), а клітини внутрішніх шарів кори не містили хлоропластів, або ж окремі клітини таких шарів характеризувалися суцільною автофлуоресценцією хлорофілу, в якій окремі хлоропласти не розрізнялися (Рис. 2 Б). Середня інтенсивність флуоресценції хлорофілу у корі коренів становила 61±5,9 умовних одиниць, тоді як абсолютне значення інтенсивності автофлуоресценції хлорофілу (червона частина діаграми) становила 127916 пікселів (Рис. 2 Д). Флуоресцентна мікроскопія розсічених підводних листків водяного горіха показала, що всі клітини фотосинтезуючої паренхіми та клітини епідерми містять хлоропласти (Рис. 2 В, Г). Найбільші за розміром клітини центрального шару паренхіми містять в середньому 12±1,3 хлоропластів. Середня інтенсивність флуоресценції хлорофілу у підводних листках становила 105±7,9 умовних одиниць; абсолютне значення інтенсивності автофлуоресценції хлорофілу (червона частина діаграми) було вищим, ніж у коренях, і становило 181653 пікселів (Рис. 2 Е). Середня інтенсивність автофлуоресценції хлорофілу в клітинах кори стебла становила 45±3,9 умовних одиниць, а абсолютне значення інтенсивності автофлуоресценції хлорофілу – 17717 пікселів. Таким чином, анатомічні дослідження підводних органів водяного горіха у фазі бутонізації показали формування додаткових фотосинтезуючих коренів, що розвиваються у міжвузлі стебла поряд із підводними розсіченими листками, які деякі автори називають коренями (Sculthorpe 1971; Ishimaru et al. 1996). Попередні структурні дослідження вегетативних органів цього виду у фазі вегетативного росту не виявили наявності додаткових фотосинтезуючих

Fig. 2. Microphotographs of chlorophyll auto fluorescence (signed by red) in Trapa natans core cells of submerged secondary roots (А, Б) and epidermal and parenchyma cells of submerged dissected leaves (В, Г) after staining by aniline blue (А, Б) or calcofluor (В, Г). On Figs. Д and Е – the absolute frequency of pixels for chlorophyll (lower red graph), callose and cellulose (upper green graphs) in root (Д) and leaf (Е).

Рис. 2. Мікрофотографії автофлуоресценції хлорофілу (позначено червоним кольором) у клітинах кори підводних додаткових коренів (А, Б), клітинах епідермісу і фотосинтезуючої паренхіми підводних розсічених листків (В, Г) Trapa natans після обробки аніліновим синім (А, Б) або калькофлуором (В, Г). На Рис. Д та И – абсолютна частота пікселів для хлорофілу (на нижній червоній частині графіків) та для калози й целюлози (зелена частина графіків) у коренях (Д) та листках (Е).

Недуха О.М. Aнатомічна структура підводних органів Trapa natans 157

158 коренів на підводному стеблі (Недуха і Котенко 2012: див. рис. 1 В-Д). Встановлено, що додаткові фотосинтезуючі корені водяного горіха, який зростав у Русанівському каналі, починають утворюватися лише на початку фази бутонізації і функціонують доти, поки не достигнуть плоди (до середини серпня). Анатомічні дослідження структури додаткових коренів T. natans показали наявність добре розвинутої аеренхіми, яка, як відомо, функціонує для акумуляції та транспорту газів, у першу чергу, кисню та вуглекислого газу, і є відповіддю затоплених органів на умови гіпоксії, які виникають при зростанні рослини у воді (He et al. 1999; Vartapetian & Jackson 1997). Враховуючи отримані нами дані, про наявність хлоропластів у клітинах кори, яка межує із аеренхімою підводних коренів водяного горіха, а також принципове значення функціонування хлоропластів у забезпеченні рослини як синтезом вуглеводів, так і киснем (Медведев 2004), можна припустити, що у фазі бутонізації-цвітіння фотосинтезуючі клітини додаткових коренів T. natans беруть активну участь у подоланні надмірної гіпоксії. Окрім цього, можна припустити, що кисень, який утворюється в клітинах кори додаткових коренів водяного горіха, очевидно, транспортується з паренхімних фотосинтезуючих клітин як в аеренхіму, так і на поверхню епідермальних клітин підводних коренів, де, як відомо, відбувається окислення іонів металів (до редукованих форм), що осідають на поверхню підводних коренів і перешкоджають поглинанню та транспорту поживних речовин з оточуючого водного середовища в корінь (Crawford 1983; Zimmermann 1993). Анатомічна структура сегментів розсічених підводних листків T. natans у фазі бутонізації не відрізняється від структури таких листків у фазі вегетативного росту рослини (Недуха і Котенко 2012), і характеризується типовими ознаками, властивими підводним листкам як справжніх гідрофітів (Potamogeton pectinatus L. та Myriophyllum spicatum L.), так і повітряноводних рослин (Sagittaria sagittifolia L., та Sium

Modern Phytomorphology 8 (2015) latifolium L.). Зокрема відсутністю продихів, округлою формою на поперечних зрізах, наявністю недиференційованого мезофілу (фотосинтезуючої паренхіми), наявністю великих хлоропластів як в епідермі, так і у клітинах фотосинтезуючої паренхіми, а також слабо розвиненою провідною системою (Bercu & Fagaras 2002; Bercu 2004, 2010; Ронжина и Пьянков 2001; Недуха 2011). Окрім того, у підводних листках водяного горіха відсутня екзодерма та перицикл, які характерні тільки для коренів (Езау 1980). Необхідно також відмітити, що середня кількість хлоропластів на одну клітину паренхіми підводного листка майже у чотири рази більша, ніж на одну клітину кори підводного кореня водяного горіха. На основі отриманих нами результатів та вище зазначених даних літератури, ми можемо зробити висновок, що розсічені зелені підводні органи водяного горіха є листками, а рожеві додаткові корені – фотоситезуючими підводними коренями, що формуються на початку фази бутонізації і функціонують для подолання гіпоксії. Структура підводного стебла водяного горіха, як і структура додаткових фотосинтезуючих коренів, характеризується наявністю великих повітряних порожнин та невеликими хлоропластами в клітинах кори. Подібні ознаки для стебел та черешків листків раніше були описані для водних рослин Barcopa caroliniana (Walt.) Robins., Moniera ampexicaulis Michx. та Obolari caroliniana (Bercu 2010). Висновки 1. Дослідження анатомічної структури допоміжних коренів водяного горіха показує, що корені характеризуються типовою первинною структурою. Кора добре розвинена, містить великі повітряні порожнини, у клітинах кори наявні хлоропласти. Центральний циліндр має будову, типову для коренів дводольних. 2. Мезофіл підводних розсічених листків є гомогенним із великою кількістю хлоропластів, продихи відсутні.

Недуха О.М. Aнатомічна структура підводних органів Trapa natans 3. Підводне стебло має первинну анатомічну структуру, типову для водних рослин, характеризується наявністю в корі повітряних порожнин, а у центральному циліндрі – концентрично розміщених елементів ксилеми й флоеми. Використані джерела Васильев В.Н. 1978. О природе подводных органов у представителей рода Trapa L. (Trapaceae). Ботан. журн. 63: 1515–1518. Езау К. 1980. Анатомия растений. Кн. 2. Мир, Москва. Медведев С.С. 2004. Физиология растений. Изд. Санкт-Петербургского ун-та, Санкт-Петербург. Недуха О.М. 2011. Гетерофілія у рослин. Альтерпрес, Київ. Недуха О.М., Котенко Т.Б. 2012. Гетерофілія у Trapa natans L. Морфолого-анатомічна будова листків. Mod. Phytomorphol. 2: 29–33. Ронжина Д.А., Пьянков В.И. 2001. Структура фотосинтетического аппарата листа пресноводных гидрофитов. ІІ. Количественная характеристика мезофилла листа и функциональная активность листьев с разной степеню погружения. Физиология растений 48: 836–845. Фурст Г. 1979. Методы анатомо-гистохимического исследования растительных тканей. Наука, Москва. Arber A. 2008. Water plants. A study of aquatic angiosperms. Cambridge University Press, Cambridge. Armstrong W., Brande R., Jackson M.B. 1994. Mechanisms of flood tolerance in plants. Acta Bot. Neerland. 43: 307–358. ARS 2004. Agricultural Research Service. Systematic botany and mycology laboratory. United States, NY. http://www.ars.usda.gov/main/main.htm Bercu R. 2004. Histoanatomy of the leaves of Trapa natans (Trapaceae). Phytologia Balcanica 10: 51–55. Bercu R. 2010. Histoanatomy of Barcopa carolina (Walt) Robins. (Scrophulariaceae). Biologie (Universitatea”Vasile Alecsandri” din Bacău) 18: 99–102.

159

Bercu R., Fagaras M. 2002. Anatomical features of the root, stem and leaf blade of Potamogeton pectinatus L. and Vallisneria spiralis L. Conf. Bot. Univ “Babes-Bolyal” Cluj-Napoca 37: 41–42. Bitonti M., Cozza R. , Wang G., RuffiniCastiglione M., Mazzuca S., Castiglione S., Sala F., Innocenti A.M. 1996. Nuclear and genomic changes in floating and submerged buds and leaves of heterophyllous water chestnut (Trapa natans). Physiol. Plantarum 97: 21–27. Crawford R.M.M. 1983. Root survival in flooded soils. In: Gore A.J.P. (ed.), Ecosystems of the world, 4A, Milers: swamp, bog, fen and moor: 257–283. Elsevir Sci. Publ. Co., Amsterdam. Currier H.B., Shin C.Y. 1968. Sieve tubes and callose in Elodea leaves. Amer. J. Bot. 55: 145–152. He J.B., Bogemann G.M., Van de Steeg H.G., Rijnders J.G.H-M. 1999. Survival tactics of Ranunculus species in river flood plants. Oecologia 118: 1–8. Herth W. 1980. Calcofluor white and congored inhibit chitin microfibril assembly of Poteriochromonas: evidence for a gap between polymerization and microfibril formation. J. Cell Biology 84: 642–658. Ishimaru K., Kubota F., Saitou K, Nakayama M. 1996. Photosynthetic response and carboxylation activity of enzymes in leaves and roots of water chestnut, Trapa bispinosa Roxb. J. Fac. Agr., Kyushu Univ. 41: 57–65. Pierobon E., Bolpagni R., Bartoli M., Viaroli P. 2010. Net primary production and seasonal СО2 and CH4 fluxes in a Trapa natans L. meadow. J. Limnol. 69: 225–234. Sculthorpe C.D. 1971. The biology of aquatic vascular plants. Edward Arnold, London. Shalabh B., Akash J., Chaudhary J. 2012. Trapa natans (water chestnut): an overview. Int. Res. J. Pharm. 3: 31–33. Vartapetian B., Jackson M.B. 1997. Plant adaptation to anaerobic stress. Ann. Bot. 79: 3–20. Zimmermann J.L. 1993. Cheyenne bottoms. Wetland in Jeopardy. University Press of Kansas, Kansas.

Anatomical structure of Trapa natans L. submerged organs in context of the species ecology Olena M. Nedukha Abstract. The results of anatomical study of submerged organs of Trapa natans (water chestnut) in budding-flowering stage are presented. The plants were collected along the shore of the Rusanivsky channel (left shore of Dnepr River,

160

Modern Phytomorphology 8 (2015)

inÂ Kiev). The light and laser scanning confocal microscopy were used. Anatomical structure of the submerged secondary roots, the submerged dissected leaves and stem had the signs that are typical for submerged organs of some hydrophytes. But, the roots are characterized by the peculiarity, they were photosynthesizing. Chloroplasts are revealed in root core cells. The middle number of chloroplasts in one parenchyma cell of submerged leaf was four times more than in one core cell of root. The fluorescence intensity of leaf chloroplasts was also more than that in root or stem chloroplasts. The very developed aerenchyma was characterized for roots and submerged stem in comparison with the submerged dissected leaves, in which an aerenchyma was weak developed and it was presented by very small air space between the cells of inner layer in parenchyma. Key words: Trapa natans, submerged photosynthetic roots, dissected submerged leaves, stem, anatomical structure, chlorophyll auto fluorescence M.G. Kholodny Institute of Botany of NAS Ukraine, Tereschenkivska str. 2, 01601 Kyiv, Ukraine; o.nedukha@hotmail.com

Modern Phytomorphology 8: 161–168, 2015

УДК 581.4:581.45

Aнатомічна будова та особливості ультраструктури хлоропластів листків деяких гідрофітів Олена М. Недуха Анотація. Наведені результати порівняльного вивчення анатомії, ультраструктури фотосинтезуючих клітин та вмісту пігментів у підводних листках Potamogeton perfoliatus, P. pectinatus та Myriophyllum spіcatum на початку фази бутонізації-цвітіння. Для дослідження були використані методи світлової та трансмісійної електронної мікроскопії, а також біохімічні методи. Анатомічне вивчення листкових пластинок досліджуваних видів гідрофітів показало відсутність продихів та наявність недиференційованого мезофілу. Встановлені спільні та відмінні ультраструктурні ознаки хлоропластів фотосинтезуючої паренхіми листків в залежності від виду. Структурні ознаки фенотипічної пластичності листків розглядаються як адаптаційні пристосування фотосинтезуючих клітин листків до водного середовища. Ключові слова: Potamogeton perfoliatus, Potamogeton pectinatus, Myriophyllum spіcatum, анатомія листка, ультраструктура, затоплення Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, вул. Терещенківська, 2, м. Київ, 01601, Україна; o.nedukha@hotmail.com

Вступ Вивчення структурно-функціональних характеристик вегетативних органів справжніх гідрофітів необхідне для розуміння клітинних механізмів природної адаптації рослинних організмів до умов підводного існування. Результати таких експериментальних досліджень мають значення як для фундаментальної ботаніки, так і для розробки технологій виживання сільськогосподарських рослин за умов затоплення. Результати попередніх досліджень фізіологів та ботаніків показали, що підводні листки повітряно-водних та водних рослин відрізняються від надводних чи плаваючих листків навіть у межах одного виду за рахунок зменшення товщини листкової пластинки, редукції чи відсутності продихів, а також формування у листках, стеблах та коренях розгалуженої аеренхіми, що запобігає гіпоксії (Rascio 2002; Mommer & Viser 2005; Mommer et al. 2005; Недуха 2011). Однак, порівняльні дослідження анатомії © The Author(s), 2015

та особливостей ультраструктури клітин фотосинтезуючої паренхіми справжніх гідрофітів на початку фази бутонізації у видів, що зростали поряд, в однакових природних умовах, не проводилися. Тому метою нашої роботи було порівняльне вивчення анатомічних характеристик листків і ультраструктури хлоропластів у клітинах фотосинтезуючої паренхіми листків трьох видів гідрофітів: Potamogeton perfoliatus L. (рдесник пронизанолистий), P. pectinatus L. (рдесник гребінчастий) та Myriophyllum spіcatum L. (водопериця колосиста). Матеріали і методи досліджень Досліджували підводні листки Potamogeton perfoliatus, P. pectinatus та Myriophyllum spіcatum на початку стадії бутонізації (перша декада липня). Рослини збирали на березі Русанівського каналу (лівий берег Дніпра, Київ) на глибині до 70 см. Для світлової мікроскопії вирізки серединної частини підводних листків із чотирьох рослин фіксували на березі

162 сумішшю 2% розчину параформальдегіду та 2% глютарового альдегіду (1:1, об) на 0,5 М фосфатному буфері, рН 7,2. Тривалість фіксації становила близько 24 год., після чого матеріал у лабораторних умовах промивали буфером, обезводжували етанолом і ацетоном, заливали в суміш епоксидних смол (епон/аралдит) за загально прийнятою методикою. Напівтонкі зрізи (до 12 мкм завтовшки), підфарбовували розчином сафраніну та шифом згідно протоколу (Фурст 1979). Препарати аналізували за допомогою світлового мікроскопа CarlZeiss Axioscope. Для визначення лінійних розмірів листків використовували по три листки із чотирьох рослин. Лінійні розміри клітин листків гідрофітів визначали у 30-40 клітинах кожного типу тканини у всіх чотирьох зразках. Отримані дані обробляли статистично. Для трансмісійної електронної мікроскопії фрагменти серединної частини листків трьох видів гідрофітів фіксували безпосередньо на березі розчином 2% глютаральдегіду на 0,05 М какодилатному буфері, рН 7,0 протягом 4 годин, потім в лабораторних умовах промивали ідентичним буфером та дофіксовували 1% OsO4 на ідентичному буфері протягом 12 годин (при +4°С), зневоднювали спиртом та ацетоном, просочували епоксидними смолами згідно з стандартною методикою (Викли 1975). Ультратонкі зрізи контрастували цитратом свинцю й досліджували за допомогою трансмісійного електронного мікроскопу JSM-1230. Для визначення вмісту фотосинтезуючих пігментів із чотирьох рослин кожного виду брали по 4-6 листків. Половину матеріалу залишали для визначення сухої маси, а з другої частини виділяли пігменти за методом Гавриленка (Гавриленко и др. 1975). Пігменти екстрагували 85% ацетоном безпосередньо в польових умовах, а пізніше їх вміст

Modern Phytomorphology 8 (2015) визначали на спектрофотометрі СФ-2000 (РФ) за формулами Робелена та Ветштейна (Гавриленко и др. 1975). Результати та їх обговорення Загальний опис листків та їх анатомічна будова Potamogeton perfoliatus. Листки зелені, довгасто-ланцетовидні з округлою основою (Рис. 1 А), цільнокраї, на верхівці стягнуті в тупий ковпачок, жилкування паралельне; трапляється як поперемінне, так і супротивне розміщення листків. Відсутні продихи та диференційована фотосинтезуюча паренхіма, листки вкриті шаром кутикули. Морфо-анатомічні показники листків представлено у Табл. 1. Листкові пластинки характеризуються ізолатеральним типом анатомічної будови. Необхідно відмітити, що в зоні центральної жилки пластинка майже на порядок ширша, ніж в інших ділянках листка. Анатомічне дослідження листків показало наявність одного шару паренхіми між верхнім та нижнім епідермісом у ділянці між жилками (Рис. 1 Д). У зоні центральної чи периферійних жилок кількість шарів фотосинтезуючої паренхіми коливається від чотирьох до восьми; у таких зонах між клітинами паренхіми та провідними пучками радіально розміщується повітряні порожнини. У зоні між жилками клітини епідермісу та паренхіми прямокутної форми (Рис. 1 Д). Potamogeton pectinatus. Листки складні розсічені, частки голчасті (Рис. 1 Б); їхній розмір становить 82±5×2,0±0,2 мм. Листкові частки загострені на апікальній частині, цілокраї, продихи відсутні. Стебло розгалужене. Морфо-анатомічні показники представлені у Табл. 1. На поперечному серединному перерізі форма більшої частини листкових сегментів гантелеподібна

Рис. 1. Загальний вигляд листків Potamogeton perfoliatus (А), P. pectinatus (Б) та Myriophyllum spіcatum (В). ▶ Поперечні та повздовжні зрізи листкових пластинок P. perfoliatus (Г, Д) та їх сегментів у P. pectinatus (Е, Є) та M. spіcatum (Ж, З). Fig. 1. General view of Potamogeton perfoliatus (A), P. perfoliatus (Б) and M. spіcatum (В) leaves. The transverse ▶ and longitudinal sections through the leaf blade of P. perfoliatus (Г, Д), and leaflets of P. pectinatus (Е, Є) and M. spіcatum (Ж, З).

Недуха О.М. Aнатомічна будова та ультраструктура хлоропластів листків гідрофітів А

163

164

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 1. Морфо-анатомічні параметри листків Potamogeton pectinatus, P. pectinatus та Myriophyllum spіcatum. Tab. 1. Morpho-anatomical features of Potamogeton pectinatus, P. pectinatus and Myriophyllum spіcatum leaves. P. perfoliatus

P. pectinatus

M. spіcatum

довга вісь

23 ± 5

82 ± 8

20 ± 3,3

коротка вісь

17 ± 2

2,1 ± 0,6

18 ± 2,4

Середня товщина листочків, мкм

55,6 ± 3,7*

370 ± 32*

380 ± 27**

490 ± 18**

100 ± 12**

висота

20,3 ± 1,5

25,2 ± 3,5

25,7 ± 1,5

ширина

40,5 ± 3,7

20,7 ± 2,9

26,2 ± 2,8

висота

23,2 ± 2,7

55,9 ± 4,7

53,1 ± 4,3

ширина

25,5 ± 3,4

40,5 ± 3,1

59,5 ± 5,1

Кількість шарів фотосинтезуючої паренхіми

від 1 до 7***

2-3

Параметри Розмір листочків, мм

Розмір клітин епідермісу, мкм

Розмір клітин фотосинтезуючої паренхіми, мкм

Примітка: * – ділянки листка поза центральною жилкою; ** – ділянки в зоні центральної жилки; *** – кількість шарів паренхіми залежить від площини зрізу та проходження провідного пучка. Note: * – leaf segment out of middle vein; ** – leaf segment in region of middle vein; *** – number of parenchyma layers depends from square of cross section and presence of vascular bundle.

(Рис. 1 Е). На поперечному зрізі периферійні сегменти листкової пластинки мають розширення до 230 мкм, а по центру листок звужується майже удвічі. У зоні жилки пластинка звужується удвічі в порівнянні із “роздутими” периферійними частинами, у центрі яких розміщується великі повітряні порожнини. Розділення мезофілу на палісадну та губчасту паренхіму відсутнє. Два-три шари клітин фотосинтезуючої паренхіми щільно прилягають до епідерми, що видно на поперечному зрізі (Рис. 1 Є). Myriophyllum spіcatum. Листки гребінчастопірчастороздільні (Рис. 1 В), розміщення листків мутовчасте. Середній розмір листків 20±3×18±2,5 мм. Листок складається із супротивних нитчастих (голчастих) сегментів, на яких відсутні продихи. Стебло галузисте, віддаль між листками від 8 до 15 мм. Морфо-анатомічні показники представлені у Табл. 1. Фотосинтезуюча паренхіма недиференційована і представлена однимтрьома шарами клітин. На повздовжніх зрізах листкових часток спостерігаються великі повітряні порожнини (Рис. 1 З). На

поперечних зрізах структура листкових сегментів центрична (Рис. 1 Ж). Ультраструктурний аналіз та вміст пігментів Potamogeton perfoliatus. Ультраструктурний аналіз цитоплазматичних органел фотосинтезуючої паренхіми листків показав, що клітини мали структуру, подібну до ультраструктури клітин губчастого мезофілу суходільних рослин. Біля клітинних оболонок (Рис. 2 А) компактно розміщувалися великі хлоропласти, характеристики яких представлено у Табл. 2. Хлоропласти на зрізах овальні чи лінзоподібні, довга вісь хлоропласта вдвічі більша за коротку, мембрана система гранального типу, добре розвинута (Рис. 2 Б, В). Характерною особливістю пластид була наявність великої численних гран, кількість яких на зріз хлоропласта сильно варіювала (від 31 до 53) в залежності від площини зрізу. Кількість тилакоїдів у грані також була різна (від двох до 50). Невеликі крохмальні зерна (від 3 до 5) та пластоглобули розміщувалися у стромі. Округлі чи злегка видовжені мітохондрії

165

Недуха О.М. Aнатомічна будова та ультраструктура хлоропластів листків гідрофітів А

Хл

В Хл

Гр

Хл

Кр КО

Гр 1 мкм

2 мкм

Пг 1 мкм

Кр Хл

Гр

Хл

М 1 мкм

Хл

1 мкм

ЕР

Кр

КО

Хл

КО

ЕР 1 мкм

1 мкм

Рис. 2. Фрагменти клітин паренхіми підводних листків Potamogeton perfoliatus (А, Б), P. pectinatus (В, Г) та Myriophyllum spіcatum (Д-Є): Гр – грана; ЕР – ендоплазматичний ретикулум; Кр – крохмалеве зерно; КО – клітинна оболонка; М – мітохондрія; Пг – пластоглобула; Хл – хлоропласт; Я – ядро. Fig. 2. The fragments of leaf parenchyma cells of Potamogeton perfoliatus (А, Б), P. pectinatus (В, Г) and Myriophyllum spіcatum (Д-Є): Гр – grana; ЕР – endoplasmic reticulum; Кр – starch; КО – cell wall; М – mitochondria; Пг – plastoglobule; Хл – chloroplast; Я – nucleus.

конденсованого типу, довга вісь мітохондрій становила 0,5‑0,7 мкм, коротка – 0,3-0,5 мкм. Матрикс мітохондрій електронно прозорий, крист мало. В цитоплазмі безліч вільних

рибосом, гранулярний ендоплазматичний ретикулум у вигляді коротких каналів. Potamogeton pectinatus. Ультраструктура клітин паренхіми листків (Рис. 2 Г, Д) в

166

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Табл. 2. Параметри хлоропластів фотосинтезуючих клітин паренхіми листків Potamogeton perfoliatus, P. pectinatus та Мyriophyllum spicatum. Tab. 2. Features of chloroplasts in photosynthesizing parenchyma cells of Potamogeton perfoliatus, P. pectinatus and Мyriophyllum spicatum leaves. P. perfoliatus

P. pectinatus

M. spicatum

довга вісь, мкм

5,8±0,7

6,7±0,9

5,9±0,5

коротка вісь, мкм

3,4±0,3

3,0±0,6

2,7±0,3

Середній діаметр грани, нм

350±40

400±39

500±45

довга вісь, мкм

0,45±0,1

0,55±0,1

2,7±0,5

коротка вісь, мкм

0,20±0,05

0,30±0,05

1,5±0,2

3-5

1-3

кількість на зріз хлоропласта

37±5

59±7

27±6

середній діаметр, нм

145±13

120±12

63±9

Ознака Хлоропласти

Зерна крохмалю:

Кількість зерен крохмалю на зріз хлоропласта Пластоглобули:

Вміст пігментів, мг / гр. сухої маси: хлорофіл а

21,66±0,17

24,99±0,10

23,01±0,11

хлорофіл b

8,61±0,10

8,21±0,07

13,03±0,03

хлорофіл а+b

30,27±0,29

33, 20±0,19

36,04±0,14

каротиноїди

12,32±0,19

9,23±0,03

9,14±0,07

співвідношення хлорофілів (а/b)

2,51

3,04

1,76

співвідношення хлорофіли/каротиноїди

2,46

3,55

3,94

основних рисах подібна до такої у листків P. perfoliatus. Відмінності полягали в зростанні щільності пластоглобул у хлоропластах, збільшенні розмірів крохмальних зерен (Табл. 2), зниженні кількості тилакоїдів у грані, ця кількість коливалася віл 4 до 30. Округлі чи злегка видовжені мітохондрії конденсованого типу розміщувалися поряд із хлоропластами, довга вісь мітохондрій становила 0,5-0,7 мкм, коротка – 0,3-0,5 мкм. Матрикс мітохондрій електронно прозорий, крист багато. Канали гранулярного ендоплазматичного ретикулуму та численні вільні рибосоми видно у цитоплазмі. Myriophyllum spіcatum. Ультраструктура фотосинтезуючих клітин паренхіми листків в основних рисах також була подібна до такої листків рдесників. Відмінності полягали в збільшенні розмірів крохмальних зерен, зменшенні їх кількості на зрізі хлоропласту

(Табл. 1) та зменшенні кількості тилакоїдів у грані (до 12). Мітохондрії двох типів: неконденсовані (Рис. 2 Е) та конденсовані (Рис. 2 Є). Короткі канали гранулярного ендоплазматичного ретикулума та безліч вільних рибосом видно в цитоплазмі. У Табл. 2 наведено дані про вміст фотосинтезуючих пігментів у листках досліджуваних видів гідрофітів. Встановлено, що незалежно від виду та форми листкової пластинки, підводні листки активно синтезують обидва хлорофіли, проте вміст хлорофілу b в листках P. perfoliatus та P. pectinatus в 1,5 рази менший, ніж у листках М. spicatum, і, відповідно, співвідношення Хл а/b у листках рдесників більше, ніж в листках водопериці. Отже, спільними ультраструктурними ознаками для фотосинтезуючих клітин паренхіми листків P. perfoliatus, P. pectinatus

Недуха О.М. Aнатомічна будова та ультраструктура хлоропластів листків гідрофітів та M. spicatum є: наявність гранальних хлоропластів із великою кількістю гран та тилакоїдів у гранах, гранулярний каналікулярний ендоплазматичний ретикулум та численні рибосоми. Хлоропласти досліджуваних видів відрізняються за кількістю тилакоїдів у грані, кількістю гран на зріз хлоропласту, розмірами крохмальних зерен, щільністю пластоглобул та вмістом фотосинтезуючих пігментів. Таким чином, дослідження морфології та анатомії листкових пластинок P. perfoliatus, P. pectinatus та M. spicatum у фазі бутонізаціїцвітіння показали, що структура та лінійні розміри листків практично не відрізнялися від таких у фазі вегетативного росту (Nedukha 2008) і характеризувалися ізолатеральним або центричним типом будови, відсутнісю продихів та малими розмірами товщини листкових пластинок чи їх розсічених часток, що за даними літератури прискорює транспорт кисню, CO2 та іонів НCO3 із водного оточення в хлоропласти епідермісу та паренхіми (Smith & Walker 1981; Frost-Christensensen & Floto 2007). Виявлені структурні ознаки підводних листків справжніх гідрофітів, очевидно є адаптаційними морфоструктурними ознаками до умов підводного існування, які є тповими і для занурених у воду листків, повітряно-водних рослин, для яких характерна гетерофілія (Недуха 2011). Одно-, дво- та тришарова фотосинтезуюча паренхіма з великими хлоропластами в листках досліджуваних гідрофітів, очевидно, сприяє підводному фотосинтезу та газообміну, за аналогією фотосинтезуючої паренхіми в інших видів водних рослин (Rascio et al. 1999; Некрасова и др. 2003), зокрема Proserpinaca palustris L. (Schmidt & Millington 1968) та Veronica anagallis‑aquatica L. (Boeger & Poulson 2003). Таким чином, досліджена нами ультраструктура фотосинтезуючих клітин підводних листків справжніх гідрофітів показала, що структурні ознаки є типовими для клітин мезофітних рослин, які описані ще в ранніх працях (Гамалей и Куликов 1978; Силаева 1978). Проте, ми виявили

167

специфічні риси структури, характерні лише для підводних листків. Перша особливість – це наявність гран із великою кількість тилакоїдів. Як відомо, ця ознака є типовою для хлоропластів листкових пластинок тіньовитривалих рослин і зумовлена як зниженою освітленістю, так і посиленим синтезом хлорофілу b (Горышкина 1989). З урахуванням того, що освітленість у воді, де зростали досліджувані види гідрофітів (на глибині до 70 см) менша, ніж над водною поверхнею, можна припустити, що структура клітин листків, занурених у воду гідрофітів, обумовлена зниженою освітленістю. З другого боку, відомо, що в тилакоїдах гран в основному зосереджується хлорофіл b і ФС ІІ, а в тилакоїдах строми – ФС І (Гудвин и Мерсер 1986; Belsky et al. 1989), що дає змогу припустити кореляцію структури хлоропластів підводних листків гідрофітів з наявністю у них фотосинтезуючих пігментів, а також посилення активності ФС ІІ у листках, занурених у воду. Відомо, що відношення хлорофілу а до хлорофілу b вказує на відносний розмір світло-збираючого комплексу, тоді як відношення вмісту хлорофілу а до каротиноїдів – корелює із здатністю світла до захисних механізмів (Belsky et al. 1989). Враховуючи отримані нами дані про високе співвідношення Хл а/b у листках P. perfoliatus та P. pectinatus, та вище зазначені дані літератури, можна припустити, що у рдесників розмір світлозбираючого комплексу у хлоропластів більший, ніж у листках водопериці. Висновки 1. Вивчення анатомічної структури затоплених листків Potamogeton perfoliatus, P. pectinatus та M. spicatum показало, що вони характеризуються гомогенним типом мезофілу. 2. Ультраструктурний аналіз клітин фотосинтезуючої паренхіми листків досліджуваних гідрофітів показав, що хлоропласти характеризуються типовою гранальною будовою з великою кількістю тилакоїдів у грані. Листки досліджуваних

168

Modern Phytomorphology 8 (2015)

рослин незалежно від виду містять хлорофіл а та b, вміст та співвідношення яких видоспецифічне. Використані джерела Викли Б. 1975. Электронная микроскопия для начинающих. Мир, Москва. Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. 1975. Большой практикум по физиологии растений. Высшая школа, Москва. Гамалей Ю.В., Куликов Г.В. 1978. Развитие хлоренхимы листа. Наука, Ленинград. Горышкина Т.К. 1989. Фотосинтетический аппарат растений и условия среды. Изд-во Ленинградского ун-та., Ленинград. Гудвин Г., Мерсер Е. 1986. Введение в биохимию растений. Т. 1. Мир, Москва. Силаева А.М. 1978. Структура хлоропластов и факторы среды. Наукова думка, Киев. Недуха О.М. 2011. Гетерофілія у рослин. Альтерпрес, Київ. Некрасова Г.Ф, Ронжина Д.А, Малева М.Г., Пьянков В.И. 2003. Фотосинтетический метаболизм и активность карбоксилирующих ферментов у надводных, плавающих и погруженных листьев гидрофитов. Физиология растений 50: 65–75. Фурст Г.Г. 1979. Методы анатомо-гистохимического исследования растительных тканей. Мир, Москва. Belsky A.J., Amundson R.G., Duxbury J.M., Riha S.J., Ali A.R., Mwonga S.M. 1989. The effects of trees on their physical, chemical and biological environments in a semi-arid savanna in Kenya. J. Appl. Ecol. 26: 1005–1024. Boeger M.R.T., Poulson M.E. 2003. Morphological adaptations and photosynthesis rates of amphibious Veronica anagallis-aquatica L. (Scrophulariaceae) under different flow regimes. Aquat. Bot. 75: 123–135.

Nedukha O. 2008. Constant water environment and peculiarity of leaf structure of some water plants. Adv. Agricult. Sci. 524: 189–205. Frost-Christensensen H., Floto F. 2007. Resistance to CO2 diffusion in cuticular membranes of amphibious plants and the implication for CO2 acquisition. Plant Cell Environ. 30: 12–18. Mommer L., Pons T.L., Wolters-Arts M., Venema J.H., Visser E.J.W. 2005. Submergenceinduced morphological, anatomical, and biochemical responses in a terrestrial species affect gas diffusion resistance and photosynthetic performance. Plant Рhysiol. 139 (1): 497–508. Mommer L., Visser E.J.W. 2005. Underwater photosynthesis in flooded terrestrial plants: a matter of leaf plasticity. Ann. Bot. 96: 581–589. doi: 10.1093/ aob/mci212 Rascio N. 2002. The underwater life of secondarily aquatic plants: some problems and solutions. Critical Rev. Plant Sci. 21: 401–427. doi: 10.1080/0735260291044296 Rascio N., Cuccato F., Dalla Vecchia F., La Rocca N., Larcher W. 1999. Structural and functional features of the leaves of Ranunculus trichophyllus Chaix., a freshwater submerged macrophophyte. Plant Cell Environ. 22: 205–212. doi: 10.1046/j.1365-3040.1999.00394.x Schmidt B.L., Millington W.F. 1968. Regulation of leaf shape in Proserpinaca palustris. Bull. Torrey Bot. Club. 95 (3): 264–286. Smith F.F., Walker N.A. 1981. Photosynthesis by aquatic plants: Effects of unstirred layers in relation to assimilation of СО2 and НСО3 and isotopic discrimination. New Phytol. 6: 245–259.

Anatomical structure and chloroplasts ultrastructural peculiarity of some hydrophytes leaves Olena M. Nedukha Abstract. The comparative analysis of the anatomical study, chloroplast ultrastructure and pigments content of submerged leaves of Potamogeton perfoliatus, P. pectinatus and Myriophyllum spіcatum at budding-flowering stage with light microscopy, transmission electron microscopic and biochemical methods were realized. The absent of stomata, the presence of undifferentiated mesophyll was shown with anatomical study of hydrophytes leaves. The common and distinctions signs of chloroplast ultrastructure in leaf photosynthesizing parenchyma were revealed in dependent from species. The structural changes of leaf phonotypical plasticity are examined as adaptative device of submerged leaves under influence of altered environment. Key words: Potamogeton perfoliatus, Potamogeton pectinatus, Myriophyllum spіcatum, leaf anatomy, cell ultrastructure, flooding M.G. Kholodny Institute of Botany of NAS Ukraine, Tereschenkivska str. 2, 01601 Kyiv, Ukraine; o.nedukha@hotmail.com

Modern Phytomorphology 8: 169–182, 2015

УДК 581.9 (477)

Ranunculaceae Західної України. ІІ. Ключ і характеристика родів Андрій В. Новіков Анотація. Ця стаття є продовженням попередньої публікації (Новіков 2013) і містить ключ для визначення та коротку характеристику родів Ranunculaceae Західної України (Львівської, Закарпатської, Рівненської, Волинської, Івано-Франківської, Чернівецької, Тернопільської та Хмельницької областей), а також короткий огляд сучасних тенденцій у досліджені таксономії цієї групи рослин. З огляду на консенсус між сучасними молекулярногенетичними даними та результатами тривалих морфо-таксономічних досліджень у даній публікації прийнято позицію, згідно з якою у флорі Західної України родина Ranunculaceae представлена 2 підродинами, 10 трибами, 22 родами та 102 видами. Ключові слова: Ranunculaceae, Західна Україна, визначник Державний природознавчий музей НАН України, вул. Театральна, 18, Львів, 79008, Україа; novikoffav@gmail.com

Вступ Родина Ranunculaceae Juss. включає близько 60 родів та 2500 видів (Tamura 1993; Tutin & Chater 1993), поширених по всьому світу, проте найбільш різноманітно представлених у холодних і помірних широтах північної півкулі (Wu et al. 2003; Cai et al. 2009, 2010). Існують різні підходи до розуміння структури цієї родини, як на рівні родів, так і на вищих таксономічних рівнях. Це насамперед зумовлено базальним положенням родини Ranunculaceae серед eudicots у філогенетичній системі покритонасінних (Soltis et al. 2005; Heywood et al. 2007; APG III 2009; Emadzade et al. 2010; Reveal 2012), а також значним різноманіттям морфологічних, біохімічних і каріологічних ознак. На підставі аналізу морфологічних і каріологічних даних Ranunculaceae було запропоновано виокремлювати 5 підродин: Hydrastidoideae Engler & Gilg, Thalictroideae Heintze, Isopyroideae Tamura, Ranunculoideae Hutch. та Helleboroideae Hutch. (Tamura 1993). Ця система широко використовується і на сьогоднішній день, адже є однією з найбільш пропрацьованих. Проте, пізніше відбулися значні зміни у таксономічній структурі родини і окремих © The Author(s), 2015

її родів (Tamura 1995; Hoot 1991, 1995; Ro et al. 1997, 1999; Wang 2013). Зокрема, поглиблені біохімічні дослідження дозволили виокремити із Isopyroideae окрему таксономічну групу, яку пропонували розглядати навіть у якості окремої підродини Cimicifugoideae Arn. (Peng et al. 2006). Однак, найновіші молекулярно-генетичні та інтегративні дослідження підтверджують доцільність виокремлення лише 5 підродин Hydrastidoideae Engler, Glaucidioideae (Tamura) Loconte, Coptidoideae Tamura, Thalictroideae Raf. та Ranunculoideae Arn. (Wang et al. 2009), які частково відповідають за своїм обсягом відповідним підродинам у розумінні Tamura (1993, 1995). Серед суттєвих змін останнім часом у таксономічній системі Ranunculaceae слід звернути увагу на виокремлення цілої низки триб у межах підродини Ranunculoideae. Зокрема, включення представників підродини Isopyroideae до підродини Thalictroideae, зведення підродин Helleboroideae та Cimicifugoideae до рівня триб у межах підродини Ranunculoideae (триби Helleboreae DC. та Cimicifugeae Torr. & A. Gray, відповідно), а також виокремлення водних представників роду Ranunculus L. в окремий рід Batrachium (DC.) A. Gray

170 (Wang et al. 2009). Слід також відмітити численні таксономічні ротації, зокрема розмежування по різних трибах, здавалося б, споріднених родів Trollius L. і Caltha L. (Wang et al. 2009; Cai 2010), виокремлення нових родів у межах триби Delphinieae Schrödinger (Wang et al. 2013; Jabbour & Renner 2011a, 2011b, 2012a, 2012b), а також переміщення роду Eranthis Salisb. з триби Helleboreae до триби Actaeae Spach (≡ Cimicifugeae Torr. & A. Gray) (Compton et al. 1998a, 1998b; Compton 2002). Серед інших новин сучасної систематики жовтицевих слід відмітити зведення родів Actaea L. та Souliea Franch. до підродів у межах роду Cimicifuga L. ex Wernisch. (Compton et al. 1998a, 1998b; Hoffman 1999), а також злиття цілої низки родів (зокрема, Hepatica Mill., Pulsatilla Mill., Knowltonia Salisb., Oreithales Schltdl. та Barneoudia Gay) в межах єдиного роду Anemone L. (Schuettpelz et al. 2002; Manning et al. 2009; Hoot et al. 1994, 2012). Ця стаття є продовженням попередньої моєї публікації (Новіков 2013), спрямованої на висвітлення питань різноманіття жовтицевих Західної України (Львівської, Закарпатської, Рівненської, Волинської, Івано-Франківської, Чернівецької, Тернопільської та Хмельницької областей). Важливим завданням при підготовці обидвох публікацій була розробка нових ключів для визначення таксонів даної родини, які стали б в пригоді, в першу чергу, українським дослідникам. При цьому таксономічну структуру родини і окремих родів свідомо спрощено, окремі проблемні таксони зведено до агрегатів, а положення інших не змінено відповідно до сучасних даних. Це зроблено з метою полегшити практичне використання ключів дослідниками широкого профілю, а також молодими вченими та студентами. Однак, обидві публікації також можуть бути корисними й вузьким спеціалістам, які займаються внутрішніми таксономічними дослідженнями родини Ranunculaceae, оскільки у них представлено ряд коментарів і огляд основних сучасних праць з даної проблематики.

Modern Phytomorphology 8 (2015) Таксономічна структура У флорі Західної України родина Ranunculaceae представлена двома підродинами, 10 трибами, 22 родами та 102 видами: Родина Ranunculaceae Juss., Gen. Pl.: 231 (1789), nom. cons. Підродина А. Thalictroideae Raf., Anal. Nat.: 176 (1815) (= Isopyroideae Schrödinger, Abh. K. K. Zool.-Bot. Ges. Wien 4 (5): 59 (1909)) Триба А1. Aquilegieae Arcang., Comp. Fl. Ital.: 2 (1882) (≡ Isopyreae Schrödinger, Abh. K. K. Zool.-Bot. Ges. Wien 4 (5): 59 (1909)) Рід 1. Isopyrum L., Sp. Pl. 1: 557 (1753) – 1 вид. Рід 2. Aquilegia L., Sp. Pl. 1: 533 (1753) – 3 види. Триба А2. Thalictreae Langlet ex D.Z. Fu, Cathaya 2: 188 (1990) Рід 3. Thalictrum L., Sp. Pl. 1: 545 (1753) – 7 видів. Підродина Б. Ranunculoideae Arn., Botany: 94 (1832) Триба Б1. Actaeae Spach, Hist. Nat. Vég. 7: 292, 383 (1838) (≡ Cimicifugeae Torr. & A. Gray, Fl. N. Amer. 1 (1): 34 (1838)) Рід 4. Cimicifuga Wernisch., Gen. Pl.: 298, 321 (1763) – 1 вид. Рід 5. Actaea L., Sp. Pl. 1: 504 (1753) – 1 вид. Триба Б2. Nigellieae Schrödinger, Abh. K. K. Zool.-Bot. Ges. Wien 4 (5): 59 (1909) Рід 6. Nigella L., Sp. Pl. 1: 534 (1753) – 3 види. Триба Б3. Caltheae J. Presl, Fl. Sicula: 20 (1826) Рід 7. Caltha L., Sp. Pl. 1: 558 (1753) – 1 вид. Триба Б4. Delphinieae Schrödinger, Abh. K. K. Zool.-Bot. Ges. Wien 4 (5): 58 (1909) (≡ Aconiteae Horan., Char. Ess. Fam.: 174 (1847)) Рід 8. Aconitum L., Sp. Pl. 1: 532 (1753) – 13 видів.

Новіков А.В. Ranunculaceae Західної України. ІІ. Ключ і характеристика родів Рід 9. Consolida Gray, Nat. Arr. Brit. Pl. 2: 711 (1821) – 3 види. Рід 10. Delphinium L., Sp. Pl. 1: 530 (1753) – 2 види. Триба Б5. Helleboreae DC., Syst. Nat. 1: 130, 306 (1817) Рід 11. Helleborus L., Sp. Pl. 1: 557 (1753) – 4 види. Рід 12. Eranthis Salisb., Trans. Linn. Soc. London 8: 303 (1807) – 1 вид. Триба Б6. Adonideae Horan., Char. Ess. Fam.: 173 (1847) Рід 13. Trollius L., Sp. Pl. 1: 556 (1753) – 1 вид. Рід 14. Callianthemum C.A. Meyer in Ledeb, Fl. Altaica 2: 269, 336 (1830) – 1 вид. Рід 15. Adonis L., Sp. Pl. 1: 547 (1753) – 6 видів. Триба Б7. Anemoneae DC., Syst. Nat. 1: 130, 306 (1817) Рід 16. Anemone L., Sp. Pl. 1: 538 (1753) – 4 види. Рід 17. Hepatica Mill., Gard. Dict. Abr., ed. 4.: [unpaged] (1754) – 1 вид. Рід 18. Pulsatilla Mill., Gard. Dict. Abr., ed. 4.: [unpaged] (1754) – 4 види. Рід 19. Clematis L., Sp. Pl. 1: 543 (1753) – 5 видів. Триба Б8. Ranunculeae DC., Syst. Nat. 1: 129, 168 (1817) Рід 20. Myosurus L., Sp. Pl. 1: 284 (1753) – 1 вид. Рід 21. Ceratocephala Moench, Methodus: 218 (1794) – 1 вид. Рід 22. Ranunculus L., Sp. Pl. 1: 548 (1753) – 37 видів. Ключ для визначення родів 1. Плоди – ягоди. Квітки білі, багаточисельні, зібрані у щільні прості китиці. Оцвітина подвійна, представлена 3-5 білими чашолистками і 2-10 видозміненими пелюстками. Плодолисток лише 1. Базальні листки у вигляді лусок, стеблові листки трійчастоскладні, з більш-менш овальними

171

зубчастокраїми листочками. ................................ ........................................ 5. Воронець – Actaea L. – Плоди не ягоди. ........................................... 2 2. Плоди – листянки або коробочки. ........ 3 – Плоди – горішки. ...................................... 13 3. Квітки зигоморфні. Чашолистки забарвлені, верхній чашолисток видозмінений, у вигляді більш-менш широкого шолома або з вираженою продовгастою вузькою шпоркою. ................................................................................... 4 – Квітки актиноморфні. ............................... 6 4. Верхній чашолисток шоломоподібний, без шпорки. Верхні пелюстки представлені 2 великими нектарниками на довгих ніжках, які розташовуються під шоломом, а також 6 редукованими стамінодіями. ............................... ......................................... 8. Аконіт – Aconitum L. – Верхній чашолисток з вираженою шпоркою. ................................................................ 5 5. Гінецей представлений єдиним плодолистком. 2 пелюстки зрослі у єдиний дорзальний нектарник, інші 6 представлені у вигляді редукованих дрібних стамінодіїв. Однорічні рослини. ................................................ .............................. 9. Сокирки – Consolida Gray – Гінецей представлений (2)3-5 вільними плодолистками. Верхні 2 пелюстки представлені нектарниками, ще 2 – більшменш виражені і розташовуються по боках від нектарників, решта 4 – редуковані і представлені дрібними стамінодіями. Багаторічні рослини. .............................................. ........................... 10. Дельфіній – Delphinium L. 6. Оцвітина проста. Квітки поодинокі або зібрані по 2-3. Листки прості, ниркоподібні або серцеподібні. .................................................... ................................... 7. Калюжниця – Caltha L. – Оцвітина подвійна. .................................... 7 7. Плодолистки зрослі між собою. Листки сильно розсічені, їх сегменти голчасті або лінійчасті. Однорічні рослини. ............................ ...................................... 6. Чорнушка – Nigella L. – Плодолистки вільні. ................................... 8

172 8. Квітки дрібні, багаточисельні, зібрані у виражене (інколи сильно розгалужене) китецеподібне суцвіття. Оцвітина біла або зеленяво-біла. Листки складні, сегменти трійчасто-розсічені, опушені знизу. Рослини з вираженим неприємним запахом. ...................... .......... 4. Клопогін – Cimicifuga L. ex Wernisch. – Суцвіття складені лише з кількох квіток або ж квітки поодинокі. ...................................... 9 9. Оцвітина представлена (5)6-8 жовтими (рідко білуватими) чашолистками. Квітки оточені покривалом з 3 зближених розсічених стеблових листків. Пелюстки у вигляді лійчастих дволопатевих структур на коротких ніжках. .......... 12. Веснянник – Eranthis Salisb. – Стеблові листки не формують покривала навколо квітки, розташовуються більш-менш вільно вздовж стебла або ж відсутні взагалі. ............................................... 10 10. Листки прості (лопатеві, роздільні або навіть сильно розсічені), рідше складні ....... 11 – Листки складні. ......................................... 12 11. Оцвітина представлена 5 або більше жовтими чашолистками та 8-15 жовтими або жовтуватими лінійчатими або продовгастоовальними пелюстками. Чашолистки опадають. Листки прості, пальчасто-розсічені. ............................... 13. Купальниця – Trollius L. – Оцвітина представлена 5 білими, жовтозеленими, червонуватими або пурпуровими чашолистками, а також 5-15 лійчастими або чашеподібними видозміненими пелюстками на ніжках. Чашолистки залишаються при плодах, не опадають. Листки сильно розсічені, інколи складні, їх сегменти широколанцетоподібні або овальні. ................................. ............................ 11. Морозник – Helleborus L. 12. Квітки дрібні, на видовжених квітконіжках, поодинокі або зібрані по 2-3 у термінальних розлогих суцвіттях. Оцвітина представлена 5 білими чашолисткам. Пелюстки у вигляді дрібних лійчастих або трубчастих утворів. Плодолистків 2, на коротких ніжках. ........................... 1. Рівноплідник – Isopyrum L. – Квітки крупні, поодинокі або зібрані по

Modern Phytomorphology 8 (2015) 2-3, зазвичай пониклі. Оцвітина від темнофіолетової до білої. Оцвітина представлена забарвленими чашолистками і пелюстками, які чергуються. 5 чашолистків широкі, без шпорки. 5 пелюсток з вираженою довгою шпоркою, загнутою в напрямку квітконіжки. Плодолистків (3)5-15. ........................................... ....................................... 2. Орлики – Aquilegia L. 13. Листки прості, цільні, лінійчаті або видовжені лопаткоподібні, зібрані у базальну розетку. Квітки дрібні, поодинокі, на дуже довгих квітконосах, які виходять безпосередньо з розетки базальних листків. Оцвітина жовта або жовто-зелена, представлена 5 чашолистками з вираженими шпорками при основі, які більш-менш прилягають до квітконіжки. Пелюстки у вигляді продовгастих лійчастих або трубчастих утворів з довгим термінальним зубчиком. Плодолистків багато, розташовуються на довгому циліндричному квітколожі. Рослини однорічні. ...................... 20. Мишехвіст (Мишачий хвіст) – Myosurus L. – Листки прості (лопатеві, роздільні або розсічені) або ж складні. .................................. 14 14. Базальні листки 3-лопатеві (рідко 5-7-лопатеві), з широкими лопатями, серцеподібні або ниркоподібні у загальному обрисі. Квітки великі, поодинокі на довгих квітконосах, які входять з базальної розетки листків. Квітки оточені обгорткою з трьох сидячих овальних стеблових листків, які тісно прилягають до оцвітини. Оцвітина від темносиньої до блакитно-білої, представлена 5-10 забарвленими чашолистками. Пелюстки відсутні. .... 17. Печіночниця – Hepatica Mill. – Листки прості (роздільні або розсічені) або ж складні. ...................................................... 15 15. Стеблові листки сидячі, формують покривало навколо стебла (квітконоса, який виходить безпосередньо з розетки базальних листків). Решта листків – базальні розеткові. ......................................................... 16 – Стеблові листки не формують покривала (обгортки), рівномірно розподілені вздовж стебла або ж відсутні. ........................................ 17

Новіков А.В. Ranunculaceae Західної України. ІІ. Ключ і характеристика родів 16. Квітки поодинокі, термінальні, на довгих квітконосах з покривалом (обгорткою) з 3 сидячих сильно розсічених стеблових листків. Оцвітина біла, синя, фіолетова або лілова, представлена 6 забарвленими чашолистками. Пелюстки редуковані (голівчасті, тубчасті або лійчасті) або відсутні взагалі. Плодолистки з дуже довгими перисто-опушеними стовпчиками (їх довжина щонайменш у тричі перевищує висоту зав’язі). Базальні листки складні або прості сильно розсічені, з вузькими лінійчатими або голчастими сегментами листкової пластинки. Рослини повністю густо опушені. .................... 18. Сон – Pulsatilla Mill. – Квітки поодинокі або зібрані у невеликі суцвіття, розташовуються на довгих квітконосах з покривалом (обгорткою) з (2)3(4) сидячих або черешкових розсічених або роздільних стеблових листків. Оцвітина біла, блакитна, рожева або жовта, представлена 5 або більше забарвленими чашолистками. Пелюстки відсутні. Плодолистки з короткими прямими або гачкувато загнутими стовпчиками, інколи стовпчики невиразні. Базальні листки формують розетку або ж відсутні. Рослини голі або опушені. ................... .................................. 16. Анемона – Anemone L. 17. Кущі, напівкущі або ліани, рідше – розлогі трав’янисті ліани з виражено здерев’янілою основою стебла. Квітки дрібні, багаточисельні, у волотеподібних суцвіттях або ж дуже крупні поодинокі (у культурних представників). Оцвітина представлена 4-6(8) забарвленими чашолистками. Пелюстки зазвичай відсутні. Плодолистки з довгим пірчасто-опушеним стовпчиком, рідше стовпчик короткий. Міжвузля видовжені. Стеблові листки супротивні. ...... .................................. 19. Ломиніс – Clematis L. – Виражено трав’яні рослини. .................. 18 18. Квітки одно- або двостатеві, зібрані у щільні або більш-менш розлогі щиткоподібні або волотеподібні суцвіття. Оцвітина представлена 3-10 жовтими, зеленувато-жовтими, рожевими або білими чашолистками. Пелюстки відсутні. Стеблові

173

листки почергові, рідше супротивно або кільчасто розташовані, базальні листки можуть формувати розетку. Листки трійчасто- або пальчастоскладні, їх листочки 3-7-лопатеві або роздільні. Зазвичай розлогі трав’яні рослини з видовженими міжвузлями. ................................... 3. Рутвиця – Thalictrum L. – Оцвітина подвійна. Пелюстки зазвичай значно більші за чашолистки. ......................... 19 19. Пелюсток (3)5-40, без нектарників. Базальні листки присутні у вигляді лусок або ж рано відмирають. Квітки поодинокі, термінальні, 10-40 мм у діаметрі. Чашолистків 5-8, зазвичай більш-менш зелених. Плодолистки на коротких ніжках. Стеблові листки почергові, пірчастоскладні, їх листочки розсічені, з дуже вузькими лінійчатими або голчастими сегментами. Одно- або багаторічні трав’яні рослини. .......... ....................................... 15. Горицвіт – Adonis L. – Пелюстки з нектарниками. Базальні листки формують більш-менш виразну розетку. ................................................................. 20 20. Плодолистки і плодики на коротких ніжках. Квітки поодинокі, термінальні, відносно крупні (до 4 см у діаметрі). Оцвітина представлена 5(-16) зеленими чашолистками і 5-16 значно більшими білими (всередині жовтуватими або рожевуватими) пелюстками. Пелюстки при основі містять нектарники, а їх кінчики відігнуті назовні. Базальні листки черешкові, пірчастоскладні, з широкими лопатевими або розсіченими листочками. Стеблові листки черешкові або сидячі пірчасторозсічені або лопатеві. ........................... ...... 14. Рутовик – Callianthemum C.A. Meyer – Плодолистки без ніжок. ......................... 21 21. Квітки дрібні (до 1 см у діаметрі), термінальні, розташовуються на довгих опушених квітконосах, які виходять безпосередньо з розетки базальних листків. Оцвітина представлена 5 човникоподібними зеленими неопадаючими чашолистками і 5 великими жовтими пелюстками з нектарниками при основі. Нектарники з кришечкою, яка прикриває їх. Плодолистки з

174

Modern Phytomorphology 8 (2015)

рогоподібними стовпчиками, багаточисельні, розташовуються на конічному квітколожі, які сильно видовжується по мірі дозрівання плодів. Горішки по боках від стовпчика мають по два виражених кулястих здуття. Листки виключно розеткові, прості, 3-5-розсічені, з вузькими продовгастими сегментами листкової пластинки. Однорічні густо опушені рослини. .................................................... ............ 21. Реп’яшок – Ceratocephala Moench – Квітки поодинокі або у щиткоподібних або волотеподібних суцвіттях. Оцвітина представлена (3)5 опадаючими (рідше – неопадаючими) більш-менш зеленими (рідше – пелюсткоподібними чашолистками), а також (3)5 або більше забарвленими пелюстками з одним або кількома нектарниками при основі кожної. Пелюстки білого, червоного, рожевого або жовтого кольору. Плодолистки багаточисельні. Горішки без латеральних здуттів і без виражених продовгастих жилок, дуже тверді. Листки стеблові і/або розеткові, від простих цільних до складних сильно розсічених з голчастими сегментами. Стебло просте або галузисте. Одно- або багаторічні рослини. ......... 22. Жовтець – Ranunculus L. Характеристика родів Підродина А. Thalictroideae Квітки актиноморфні. Плоди – листянки. Хромосоми Т-типу (Thalictrum-типу). Триба А1. Aquilegieae Пелюстки на коротких ніжках або сидячі, зазвичай коротші за чашолистки, інколи відсутні. Насінних зачатків від 2 і більше у плодолистку. Листки трійчастоскладні. Рід 1. Isopyrum (Рівноплідник) Квітки актиноморфні, дрібні, на видовжених квітконіжках, поодинокі або зібрані у нещільних малоквіткових китицеподібних або щиткоподібних суцвіттях. Чашолистків 5, білі, пелюсткоподібні. Пелюсток 5, дрібні, лійчасті або трубчасті, на коротких ніжках. Плодолистки переважно 2 (може бути від 1

до 5), на коротких ніжках (зрідка – сидячі), вільні. Плоди – листянки. Стеблові листки трійчасто-розсічені, сидячі або з короткими черешками, почергові або майже супротивні. Базальні листки трійчастоскладні, на довгих черешках, з розсіченими або лопатевими пластинками. Кореневище в’юнке, довге. Багаторічні рослини. х = 7. У флорі Західної України представлений лише 1 вид: I. thalictroides L. (Р. рутвицелистий) – Карпати, Полісся, лісостеп. Рід 2. Aquilegia (Орлики) Квітки актиноморфні, великі, поодинокі або зібрані по 2-3, зазвичай пониклі. Оцвітина від темно-фіолетової до білої. Оцвітина представлена забарвленими чашолистками і пелюстками, які чергуються. Чашолистків 5, пелюсткоподібні, без шпорки. Пелюсток 5, лійчасті, з вираженою довгою шпоркою, загнутою в напрямку квітконіжки. Інколи присутні 10 лускоподібних стамінодіїв. Плодолистків (3)5-15, вільні. Плоди – листянки. Базальні і більшість стеблових листків трійчастоскладні, черешкові, з розсіченими або лопатевими пластинками. Кореневище товсте, більш-менш пряме. Багаторічні рослини. х = 7. У флорі Західної України представлено 3 види: A. vulgaris L. (О. звичайні) – декоративна рослина; A. transsilvanica Schur (О. трансільванські) – рідко у Карпатах; A. nigricans Baumg. (О. чорніючі) – рідко у Карпатах. Триба А2. Thalictreae Пелюстки відсутні. Насінний зачаток лише один у плодолистку. Плоди – горішки. Листки трійчасто- або пальчастоскладні, інколи – прості сильно розсічені. Рід 3. Thalictrum (Рутвиця) Квітки актиноморфні, зібрані у щільні або більш-менш розлогі суцвіття різної конфігурації. Чашолистків 3-10, пелюсткоподібні, забарвлені (від білого до жовто-зеленого). Пелюстки відсутні. Плодолистків (4)5-8, вільних. Плоди – горішки. Базальні і стеблові листки трійчасто-,

Новіков А.В. Ranunculaceae Західної України. ІІ. Ключ і характеристика родів пірчасто- або пальчастоскладні, з лопатевими або розсіченими пластинками на власних черешечках. Стеблові листки почергові або майже супротивні, рідше – кільчасто розташовані. Інколи стеблові листки прості, розсічені. Великі, розлогі трав’яні рослини з видовженими міжвузлями. Кореневище симподіальне, часто столоноутворююче. Багаторічні рослини. х = 7. У флорі Західної України представлено 7 видів: Th. uncinatum Rehmann (Р. гачкувата (Р. Ремана)) – рідко на Поділлі; Th. aquilegiifolium L. (Р. орликолиста) – рідко у Карпатах, лісостепу і на Поліссі; Th. foetidum L. (Р. смердюча) – рідко на Поділлі та Розточчі; Th. minus L. (Р. мала) – звично по всій території; Th. simplex L. (Р. проста) – спорадично по всій території; Th. flavum L. (Р. жовта) – спорадично по всій території; Th. lucidum L. (Р. блискуча) – спорадично по всій території. Підродина Б. Ranunculoideae Квітки актиноморфні або зигоморфні. Плоди – листянки або горішки, рідше – однонасінні ягоди (Actaea). Хромосоми R-типу (Ranunculus-типу). Триба Б1. Actaeae Квітки актиноморфні. Суцвіття китецеабо волотеподібні. Пелюстки великі, плоскі або увігнуті, інколи вилчасті або дволопатеві, без нектарників при основі. Плодолистки вільні. Плоди – листянки або ягоди. Листки трійчастоскладні. Багаторічні рослини. Рід 4. Cimicifuga (Клопогін) Квітки дрібні, актиноморфні, багаточисельні, зібрані у продовгасте (інколи розгалужене) китецеподібне суцвіття. Чашолистків (4)5, білі або біло-зелені, пелюсткоподібні. Пелюсток (1)4-9, білі, плоскі або увігнуті, округлі, вильчасті або дволопатеві, інколи з нектарниками при основі. Плодолистків 1-8, на коротких ніжках або без, вільні. Плоди – листянки. Базальні і стеблові листки пірчастоскладні, сегменти трійчасто-розсічені, пластинки лопатеві, переважно зубчастокраї. Кореневище

175

масивне, галузисте. Багаторічні рослини з вираженим неприємним запахом. х = 8. У флорі Західної України представлено лише 1 вид: C. europaea Schipcz. (К. європейський) – по всій території звично. Рід 5. Actaea (Воронець) Квітки дрібні, багаточисельні, зібрані у щільні довгі китиці. Чашолистків (3)4-5, білі, пелюсткоподібні. Пелюсток 2-10, плоскі або зубчасті. Плодолисток 1. Плід – ягода. Базальні листки у вигляді лусок. Стеблові листки трійчасто- або пірчастоскладні, з більш-менш овальними зубчастокраїми пластинками. Кореневище масивне, галузисте. Багаторічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено лише 1 вид: A. spicata L. (В. колосистий) – по всій території звично. Триба Б2. Nigellieae Квітки актиноморфні, поодинокі або у нещільних суцвіттях. Пелюстки складної форми (мають дві губи, одна з яких вилчасто розділена), на коротких ніжках, коротші від чашолистків, нектарпродукуючі. Плодолистки частково зрослі. Плід – коробочка або багатолистянка. Листки сильно розсічені на тонкі голчасті або лінійчасті сегменти. Переважно однорічні рослини. Рід 6. Nigella (Чорнушка) Квітки великі, актиноморфні, термінальні. Чашолистків 5(8), забарвлені (білі, блакитні, рожеві тощо), пелюсткоподібні, з кігтиком на верхівці. Пелюсток 5-10, менші за чашолистки, складної форми (розділені на дві губи, зрослі при основі у коротку лійку, зовнішня з яких має дві лопаті), продукують нектар. Плодолистки зазвичай зрослі до рівня стилодіїв. Плід – багатолистянка або коробочка, яка інколи може розпадатися на окремі листянки (інколи називають гемісинкарпною багатолистянкою). Базальні і стеблові листки пірчастоскладні або пірчасто-розсічені, з вузькими голчастими або лінійчатими сегментами. Головний корінь прямий, виражений. Одно- або, рідше, дворічні рослини. х = 6.

176 У флорі Західної України представлено 3 види: N. damascena L. (Ч. дамаська) – декоративна рослина; N. arvensis L. (Ч. польова) – по всіх регіонах як бур’ян або декоративна рослина; N. sativa L. (Ч. посівна) – декоративна рослина, інколи дичавіє. Триба Б3. Caltheae Квітки актиноморфні, поодинокі або зібрані у малоквіткові суцвіття. Пелюстки відсутні. Плодолистки вільні. Плоди – листянки. Листки прості, серцеподібні або лопатеві, зібрані у базальні розетки, стеблові листки поодинокі або відсутні. Багаторічні рослини. Рід 7. Caltha (Калюжниця) Квітки актиноморфні, великі, поодинокі або зібрані у малоквіткові тирси. Чашолистків 5, пелюсткоподібні, жовтого забарвлення, випуклі. Пелюстки відсутні. Плодолистків багато, інколи з короткими ніжками, вільні. Плоди – листянки. Базальні і стеблові листки прості, почергові, черешкові, з цільною або лопатевою листковою пластинкою, серцеподібних або округлих обрисів. Стебло порожнисте. Кореневище відсутнє. Багаторічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено лише 1 вид: C. palustris L. (К. болотна) – по всій території, особливо у Карпатах звично. Триба Б4. Delphinieae Квітки виражено зигоморфні, зібрані у виражені китице- або волотеподібні суцвіття. Пелюстки частково редуковані, решта – у вигляді складних нектарників. Плодолистки вільні. Плоди – листянки. Листки прості, зазвичай пальчасторозсічені. Одно- або багаторічні рослини. Рід 8. Aconitum (Аконіт) Квітки зигоморфні, зібрані у виражені китице- або волотеподібні суцвіття. Чашолистків 5, пелюсткоподібні, різноманітного забарвлення (від жовтого й білого до темно-фіолетового й пістрявого). Верхній чашолисток видозмінений, у формі шолома. Пелюстки частково редуковані

Modern Phytomorphology 8 (2015) до стамінодіїв, решта 2 – представляють нектарники складної форми (мають ніжку і тіло нектарника з кігтиком та шпоркою). Плодолистків (2)3-5(6), вільні. Плоди – листянки. Базальні листки можуть формувати розетку, часто рано відмирають. Базальні і стеблові листки прості, від пальчасторозсічених до пальчастороздільних, почергові. Базальні і нижні стеблові листки черешкові, верхні стеблові – сидячі. Може бути присутнє кореневище або дворічні бульби. У флорі Західної України – багаторічні рослини (у тому числі заміщуючі дворічники з бульбами), проте також відомий єдиний однорічний вид з флори Китаю – A. gymnandrum Maxim. х = (6)8. У флорі Західної України представлено щонайменш 13 видів: A. moldavicum Hacq. (А. молдавський) – переважно у Карпатах, проте також на рівнині; A. lycoctonum L. em. Koelle. (А. вовкобійний) – у Карпатах і лісостепу дуже рідко; A. anthora L. (А. протиотруйний) – у Карпатах та на Поділлі рідко; A. pseudanthora Błocki ex Pacz. (А. несправжньопротиотруйний) – на Поділлі дуже рідко; A. firmum Rchb. (А. міцний) – переважно у високогір’ї Карпат дуже рідко; A. bucovinense Zapał. (А. буковинський) – у Карпатах дуже рідко; A. ×czarnohorense (Zapał.) Mitka. (А. чорногірський) – у високогір’ї Карпат більш-менш звично; A. ×nanum (Baumg.) Simonk. (А. маленький) – у високогір’ї Карпат рідко; A. variegatum L. (А. строкатий) – зрідка у лісостепу і на Поліссі, у Карпатах дуже рідко; A. lasiocarpum (Rchb.) Gáyer (А. опушеноплодий) – у Караптах більшменш звично, на Поділлі і Поліссі рідко; A. ×cammarum L. em. Fries. (А. садовий) – декоративна рослина, зрідка трапляється у дикій природі; A. degenii Gáyer (А. Дегена) – у Карпатах звично; A. ×gayeri Starmühl. (А. Ґаєра) – у Карпатах звично. Рід 9. Consolida (Сокирки) Квітки зигоморфні, зібрані у розлогі волотеподібні суцвіття. Чашолистків 5, пелюсткоподібні, різноманітного забарвлення (від білого й рожевого до синього

Новіков А.В. Ranunculaceae Західної України. ІІ. Ключ і характеристика родів і темно-фіолетового). Верхній чашолисток з вираженою довгою шпоркою. Пелюстки частково редуковані, решта 2 зрослі у центральний нектарник складної форми, який розташовується під верхнім чашолистком. Плодолисток 1. Плід – листянка. Базальні листки рано відмирають. Листки прості, сильно розсічені на вузькі і довгі лінійчаті або голчаті сегменти, почергові. Нижні стеблові листки черешкові, верхні – сидячі. Однорічні рослини з вираженим стрижневим головним коренем. х = 8. У флорі Західної України представлено 3 види: C. regalis Gray (С. польові) – у всіх районах спорадично як бур’ян, інколи культивується як декоративна рослина; C. ajacis (L.) Schur (С. Аякса) – декоративна рослина, інколи дичавіє; C. orientalis (Gay) Schröd. (С. східні) – декоративна рослина, інколи дичавіє. Рід 10. Delphinium (Дельфіній) Квітки зигоморфні, зібрані у щільні або розлогі китице- або волотеподібні суцвіття. Чашолистків 5, пелюсткоподібні, різноманітного забарвлення (від білого до темно-фіолетового і пістрявого). Верхній чашолисток з вираженою шпоркою. Пелюстки частково редуковані до лускоподібних стамінодіїв, 2 формують пару дорзальних нектарників складної форми, а ще 2 – розташовуються обіч нектарників і виконують атрактантну функцію. Плодолистків (2)3-5, вільні. Плоди – листянки. Листки прості, з пальчасторозсіченою пластинкою. Базальні і нижні стеблові листки черешкові, верхні стеблові – сидячі. Багаторічні рослини з вкороченим бульбоподібним або дещо видовженим кореневищем. х = 8. У флорі Західної України представлено 2 види: D. fissum Waldst. et Kit. (Д. надрізний) – ймовірно може бути віднайдений на Прикарпатті та Поділлі; D. elatum L. (Д. піднесений) – декоративна рослина, інколи дичавіє. Триба Б5. Helleboreae Квітки актиноморфні, поодинокі або

177

зібрані у нещільні щиткоподібні суцвіття. Пелюстки видозмінені, лійчасті, трубчасті або лопатеві, на коротких ніжках. Плодолистки вільні або частково зрослі. Плоди – листянки, рідше – коробочки. Листки сильно розсічені або ж складні. Багаторічні рослини. Рід 11. Helleborus (Морозник) Квітки дуже великі, актиноморфні, переважно поодинокі або зібрані у нещільні щиткоподібні суцвіття. Чашолистків 5, пелюсткоподібні, забарвлені (від зеленуватобілих до пурпурових), не опадають. Пелюсток 5-15, чашеподібні або лійчасті, на коротких ніжках. Плодолистків 2-10, вільних або, інколи, зрослих. Плоди – листянки або, рідше, коробочки (гемісинкарпні багатолистянки). Базальні листки від пальчасто-розсічених до пальчасто-складних, черешкові, стеблові листки переважно пальчасторозсічені або лопатеві, черешкові або сидячі. Кореневище переважно коротке, веретеноподібне. Багаторічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено 4 види: H. niger L. (М. чорний) – декоративна рослина, інколи дичавіє; H. purpurascens Waldst. & Kit. (М. червонуватий) – у всіх регіонах спорадично; H. viridis L. (М. зелений) – зрідка культивується як декоративна рослина, може дичавіти; H. dumetorum Waldst. & Kit. (М. чагарниковий) – зрідка культивується як декоративна рослина, може дичавіти. Рід 12. Eranthis (Веснянник) Квітки дуже великі, актиноморфні, поодинокі. Чашолистків (5)6-8, жовті або біло-жовті, пелюсткоподібні, продовгасті. Пелюсток 5-10, лійчастих при основі і дволопатевих на верхівці, з короткими ніжками. Плодолистків 2-10, вільні, на коротких ніжках. Базальні листки формують виражену розетку, пальчасто-розсічені, з вузькими ланцетоподібими сегментами листкової пластинки, з довгими черешками. Стеблові листки 2-3, розсічені, сидячі, формують покривало навколо квітки. Бульби або бульбоподібі креневища. Багаторічні рослини. х = 8.

178 У флорі Західної України представлено лише 1 вид: E. hyemalis (L.) Salisb. (В. зимовий) – культивується декоративна рослина, інколи дичавіє. Триба Б6. Adonideae Квітки актиноморфні, переважно поодинокі, великі. Пелюстки переважно довші за чашолистки, забарвлені, з або без нектарників при основі. Плодолистки вільні. Плоди – горішки або листянки (Trollius). Листки від простих розсічених до пальчастоскладних з вузькими голчастими сегментами. Одно- або багаторічні рослини. Рід 13. Trollius (Купальниця) Квітки актиноморфні, великі (до 5 см у діаметрі), кулясті, поодинокі або у малоквіткових суцвіттях. Чашолистків >5, опуклі, пелюсктоподібні, перекриваються. Пелюсток 8-17, продовгасті, лопаткоподібні або ланцетоподібі, при основі з ямкою або лійчастим впинанням, переважно коротші за чашолистки. інколи – довші. Плодолистків 3-50, вільні, сидячі. Плоди – листянки. Листки пальчасто-розсічені або пальчастороздільні. Стеблові листки сидячі або з короткими черешками, базальні листки – з довгими черешками. Стебло переважно галузисте. Кореневище відсутнє, мичкувата коренева система представлена потовщеними коренями. Багаторічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено лише 1 вид: T. europaeus L. (К. європейська) – звично по вологих оселищах по всій території. Рід 14. Callianthemum (Рутовик) Квітки актиноморфні, великі (до 4 см у діаметрі), поодинокі. Чашолистків 5-10, відносно дрібні, зелені, рано опадають. Пелюсток 5-16, великі, білі з рожевою або жовтою основою, з відігнутим кінчиками і нектарниками при основі. Плодолистків багато, вільних, на коротких ніжках. Плоди – горішки на коротких ніжках. Базальні листки черешкові, пірчастоскладні, з широкими лопатевими або розсіченими листочками. Стеблові листки черешкові або сидячі пірчасто-розсічені або лопатеві. Головний

Modern Phytomorphology 8 (2015) корінь потовщений, веретеноподібний. Багаторічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено лише 1 вид: C. coriandrifolium Rchb. (Р. коріандролистий) – зрідка у вологих оселищах високогір’я Карпат. Рід 15. Adonis (Горицвіт) Квітки актиноморфні, великі (до 4(8) см у діаметрі), поодинокі. Чашолистків 5-8, зелені, інколи пелюсткоподібі. Пелюсток 3-40, значно більші від чашолистків, з гострою верхівкою, без нектарників при основі. Плодолистків багато, на коротких ніжках. Плоди – горішки на коротких ніжках. Стеблових листків багато, почергові, пірчастоскладні, їх листочки розсічені, з дуже вузькими лінійчатими або голчатими сегментами. Базальні листки редуковані, лускоподібні або рано відмирають. Кореневище дуже коротке. Одно- або багаторічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено 6 видів: A. annua L. (Г. однорічний) – зрідка культивується як декоративна рослина, інколи дичавіє; A. flammea Jacq. (Г. полум’яний) – спорадично у ксеротермних оселищах Поділля; A. aestivalis L. (Г. літній) – у ксеротермних оселищах, на Поділлі спорадично, у інших рівнинних районах – рідко; A. microcarpa DC. (Г. дрібноплодий) – рідко, переважно на вапняках на Поділлі; A. vernalis L. (Г. весняний) – зрідка у ксеротермних оселищах Полісся і лісостепу; A. volgensis Steven ex DC. (Г. волжський) – рідко на півдні Поділля. Триба Б7. Anemoneae Квітки актиноморфні. Пелюстки відсутні або наявні у вигляді редукованих структур. Плодолистки вільні, з єдиним фертильним насінним зачатком. Плоди – горішки. Листки від простих розсічених до пірчасто-складних. Багаторічні рослини. Рід 16. Anemone (Анемона) Квітки актиноморфні, поодинокі або у зонтикоподібних суцвіттях. Чашолистків зазвичай 5, інколи – більше, пелюсткоподібні, забарвлені (білі, блакитні, рожеві, жовті).

Новіков А.В. Ranunculaceae Західної України. ІІ. Ключ і характеристика родів Пелюстки відсутні. Плодолистків багато, сидячі або на коротких ніжках, з вираженими прямими або гачкуватими стовпчиками. Плоди – горішки. Листки прості розсічені або пальчастоскладні. Зазвичай присутні кілька кілець по (2)3(4) стеблові листки. Базальні листки поодинокі або відсутні. Кореневище довге, виразне. Багаторічні рослини. х = (7)8. У флорі Західної України представлено 4 види: A. narcissiflora L. (А. нарцисоцвіта) – спорадично у Карпатах, на Поділлі та Прикарпатті; A. sylvestris L. (А. лісова) – у лісостепу звично; A. ranunculoides L. (А. жовтецева) – спорадично по всій території; A. nemorosa L. (А. дібровна) – звично по всій території. Рід 17. Hepatica (Печіночниця) Квітки актиноморфні, великі, поодинокі, термінальні. Чашолистків 5-10, від темносиніх до блакитно-білих. Пелюстки відсутні. Плодолистків 15-25, вільних, з короткими ніжками. Квітки оточені обгорткою з трьох сидячих овальних стеблових листків, які тісно прилягають до оцвітини. Плоди – опушені горішки з голівчастими кінчиками (приймочками). Базальні листки 3-лопатеві (рідко 5-7-лопатеві), з широкими лопатями, серцеподібні або ниркоподібні у загальному обрисі. Кореневище виражене, більш-менш горизонтальне. Багаторічні рослини. х = 7. У флорі Західної України представлено лише 1 вид: H. nobilis Mill. (П. звичайна) – у Карпатах, на Поліссі та у лісостепу. Рід 18. Pulsatilla (Сон) Квітки дзвоникоподібі, поодинокі, термінальні, на довгих квітконосах. Чашолистків 6, пелюсткоподібні, забарвлені (білі, сині, фіолетові, лілові). Пелюстки відсутні, якщо є – дрібні, чисельні, головчасті, лопаткоподібні, лійчасті або трубкоподібні. Плодолистків багато, з дуже довгими перистоопушеними стовпчиками (їх довжина щонайменш у тричі перевищує висоту зав’язі). Горішки сидячі, з довгими опушеними стовпчиками. Стеблові листки сидячі, з сильно розсіченими пластинками, зібрані у кільця по 3 і формують покривала навколо квіток.

179

Інколи такі кільця повторюються й на нижчих рівнях. Базальні листки черешкові, прості, інколи складні, також з сильно розсіченими пластинками, проте ширшими (відносно листків покривала) сегментами. Рослини повністю густо опушені. Кореневище більшменш пряме. Багаторічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено 4 види: P. alba Rchb. (С. білий (Шерфеля)) – рідко у високогір’ї Карпат; P. patens (L.) Mill. (С. відкритий) – на Поліссі та у Лісостепу звичайно, на Розточчі та у Передкарпатті зрідка; P. vulgaris Mill. (С. звичайний) – рідко на Прикарпатті та Розточчі, а також у лісостепу; P. pratensis (L.) Mill. (С. лучний (чорніючий)) – рідко на Прикарпатті та Поліссі, а також у лісостепу. Рід 19. Clematis (Ломиніс) Квітки дрібні, багаточисельні, у волотеподібних суцвіттях або ж дуже крупні поодинокі (у культурних представників). Оцвітина представлена 4-6(8) забарвленими чашолистками. Пелюстки зазвичай відсутні. Плодолистків багато, на коротких ніжках або майже сидячі, з довгими пірчасто-опушеними стовпчиками, рідше стовпчики короткі. Плоди – горішки з опушеними стовпчиками. Листки стеблові, супротивні, прості або складні. Стебло з видовженими міжвузлями, часто в’юнке, переважно здерев’яніле. Кущі, напівкущі, рідше – трав’яні рослини. Корені формують масивну мичкувату систему, цупкі. Багаторічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено 5 видів: C. integrifolia L. (Л. цільнолистий) – спорадично по всіх регіонах; C. ×jackmanii T. Moore (Л. Жакмана) – культивується як декоративна рослина; C. recta L. (Л. прямий) – спорадично на Прикарпатті та у лісостепу; C. alpina (L.) Mill. (Л. альпійський) – спорадично у Карпатах; C. vitalba L. (Л. виноградолистий) – спорадично на Закарпатті. Триба Б8. Ranunculeae Квітки актиноморфні. Пелюстки розвинуті, забарвлені, зазвичай довші від чашолистків, переважно з нектарниками при основі. Плодолистки вільні. Плоди – горішки.

180 Листки прості, пальчасторозсічені або пальчастороздільні, рідше – цільні лінійчасті або лопаткоподібні (Myosurus). Рід 20. Myosurus (Мишехвіст або Мишачий хвіст) Квітки дрібні, поодинокі, на дуже довгих квітконосах. Чашолистків 5, пелюсткоподібні, жовті або жовто-зелені, з довгими шпорками. які прилягають до квітконіжки. Пелюсток 5, завдовжки з чашолистки або дещо коротші, у вигляді продовгастих лійчастих або трубчастих утворів з довгим термінальним зубчиком. Плодолистків багато, розташовуються на довгому квітколожі у вигляді колоска. Плоди – горішки з вираженим дорзальним ребром (крилом). Листки довгі, лінійчаті, видовжені лопаткоподібні або стрічкоподібні, зібрані у розетку. Корені мичкуваті. Дрібні однорічні рослини. х = 8. У флорі Західної України представлено лише 1 вид: M. minimus L. (М. малий) – у вологих оселищах спорадично по всій території. Рід 21. Ceratocephala (Реп’яшок) Квітки поодинокі, на довгих квітконосах. Чашолистків 5, зелені, неопадаючі (рідко – опадаючі). Пелюсток 5, жовті, з нектарниками при основі (мають кришечку). Плодолистків багато, сидячі, з рогоподібними стовпчиками, розташовуються на видовженому конічному квітколожі. Плоди – горішки з рогоподібним кінчиком і двома повітровмісними здуттями на боках. Листки виключно розеткові, прості, 3-5-розсічені, м’ясисті або шкірясті, з вузькими продовгастими сегментами листкової пластинки. Головний корінь більш-менш виражений. Однорічні густо опушені рослини. х = 7. У флорі Західної України представлено лише 1 вид: C. testiculata (Crantz) Roth (Р. яйцевидний або Р. подільський) – у ксеротермних оселищах більш-менш звично по всій території. Рід 22. Ranunculus (Жовтець) Квітки поодинокі або у щиткоподібних

Modern Phytomorphology 8 (2015) або волотеподібних суцвіттях. Чашолистків зазвичай 5 (інколи 3), опадаючі (інколи неопадаючі), зелені або, рідше, пелюсткоподібні. Пелюсток 5 або більше (зрідка – лише 3), зазвичай значно довші за чашолистки, з одним або кількома нектарниками при основі кожної, білого, червоного, рожевого або жовтого забарвлення. Плодолистків багато, розташовані на випуклому квітколожі, сидячі. Горішки різної форми, склеренхіматизовані. Листки стеблові і/або розеткові, від простих цільних до складних сильно розсічених з голчастими сегментами. Стебло просте або галузисте. Зазвичай без вираженого головного кореня. Одно- або багаторічні рослини. х = 7, 8. У флорі Західної України представлено щонайменш 37 видів: R. hederaceus L. (Ж. плющолистий) – культивується як декоративна рослина, може дичавіти; R. aquatilis L. (Ж. водяний) – у стоячих і повільних протічних водоймах, спорадично по всій території; R. peltatus Schrank (Ж. щитковий) – у стоячих і повільних протічних водоймах, спорадично у Карпатах та на Закарпатті; R. penicillatus (Dumort.) Bab. (Ж. китицевий) – у стоячих і повільних протічних водоймах, рідко по всій території; R. fluitans Lam. (Ж. плаваючий) – у повільних протічних водоймах, рідко у Карпатах; R. circinatus Sibth. (Ж. кільцелистий) – у стоячих і повільних протічних водоймах, рідко по всій території; R. trichophyllus Chaix (Ж. волосолистий) – у стоячих і повільних протічних водоймах, спорадично по всій території; R. rionii Lagger (Ж. Ріона) – у стоячих водоймах, у лісостепу рідко; R. crenatus Waldst. & Kit. (Ж. округлозубчастий) – дуже рідко у високогір’ї Мармарош; R. platanifolius L. (Ж. платанолистий) – більш-менш звично у Карпатах; R. ficaria L. (Ж. весняний) – спорадично у Карпатах, на Поліссі та у лісостепу; R. ficarioides Bory et Chaub. (Ж. фікарієвий) – у Карпатах зрідка; R. thora L. (Ж. отруйний) – на вапняках у Карпатах, дуже рідко; R. lateriflorus DC. (Ж. бокоцвітий) – рідко на Закарпатті та у лісостепу; R. polyphyllus Waldst. et Kit. ex Willd.

Новіков А.В. Ranunculaceae Західної України. ІІ. Ключ і характеристика родів (Ж. багатолистий) – спорадично на Закарпатті і Поліссі, а також у лісостепу; R. reptans L. (Ж. сланкий) – на Поліссі зрідка; R. lingua L. (Ж. язиколистий або Ж. великий) – більшменш звично по всій території; R. flammula L. (Ж. вогнистий) – спорадично у Карпатах, на Поліссі та у лісостепу; R. ophioglossifolius Vill. (Ж. вужачколистий) – рідко на Закарпатті; R. pedatus Waldst. et Kit. (Ж. стовповидний) – спорадично на Поліссі та у лісостепу; R. oxyspermus Willd. (Ж. гостроплодий) – не підтверджений для Поділля; R. illyricus L. (Ж. ілірійський) – спорадично на Поділлі; R. cassubicus L. (Ж. кашубський) – спорадично у Карпатах, на Поліссі та у лісостепу; R. fallax (Wimm. et. Grab.) Sloboda (Ж. фальшивий) – спорадично у Карпатах, на Поліссі та у лісостепу; R. auricomus L. (Ж. золотистий) – спорадично у Карпатах, на Поліссі та у лісостепу; R. arvensis L. (Ж. польовий) – у Карпатах звично, у лісостепу – спорадично; R. sceleratus L. (Ж. отруйний) – більш-менш звично по всій території; R. bulbosus L. (Ж. бульбистий) – спорадично у Карпатах та лісостепу; R. repens L. (Ж. повзучий) – звично по всій території; R. sardous Crantz (Ж. сардинський) – звично у Карпатах, на Поліссі та у лісостепу; R. carpaticus Herbich (Ж. карпатський) – рідко у високогір’ї Карпат; R. montanus Willd. (Ж. гірський) – рідко у Карпатах; R. oreophilus Bieb. (Ж. гірськолюбний) – високогір’я Чивчин; R. polyanthemos L. (Ж. багатоквітковий) – спорадично по всій території; R. serpens Schrenk (Ж. лісовий) – спорадично у Карпатах; R. lanuginosus L. (Ж. шерстистий) – звично у Карпатах, на Поліссі та у лісостепу; R. acris L. (Ж. їдкий) – звично по всій території. Використані джерела Новіков А.В. 2013. Ranunculaceae Західної України. І. Ключ для Визначення видів. Mod. Phytomorphol. 3: 297–319. APG III. 2009. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III. Bot. J. Linn. Soc. 161: 105–121. http://dx.doi.org/10.1111/j.10958339.2009.00996.x

181

Cai Y.-F., Li S.-W., Liu Y., Sun Q., Chen M., Xie Y.‑F., Jiang H.-Z., Wei E.-Z., Yin N.-W., Wang L., Zhang R., Huang C.-I., He X.-H., Jiang M.-F. 2009. Molecular phylogeny of Ranunculaceae based on internal transcribed spacer sequences. African J. Biotech. 8 (20): 5215–5224. Cai Y.-F., Li S.-W., Chen M., Jiang M.-F., Liu Y., Xie Y.-F., Sun Q., Jiang H.-Z., Yin N.-W., Wang L., Zhang R., Huang C.-I., Lei K. 2010. Molecular phylogeny of Ranunculaceae based on rbcL sequences. Biologia 65 (6): 997–1003. Compton J.A., Culham A. 2002. Phylogeny and circumscription of tribe Actaeeae (Ranunculaceae). Syst. Bot. 27: 502–511. Compton J.A., Culham A., Jury S.L. 1998a. Reclassification of Actaea to include Cimicifuga and Souliea (Ranunculaceae): phylogeny inferred from morphology, nrDNA ITS, and cpDNA trnL-F sequence variation. Taxon 47: 593–634. Compton J.A., Culham A., Gibbings J.G., Jury S.L. 1998b. Phylogeny of Actaea including Cimicifuga (Ranunculaceae) inferred from nrDNA ITS sequence variation. Pl. Syst. Evol. 26: 185–197. Emadzade K., Lehnebach C., Lockhart P., Hörandl E. 2010. A molecular phylogeny, morphology and classification of genera of Ranunculeae (Ranunculaceae). Taxon 59: 809–828. Heywood V.H., Brummitt R.K., Culham A., Seberg O. 2007. Plant families of the world. Firefly Books, Richmond Hill, Ontario. Hoffman M.H. 1999. The phylogeny of Actaea (Ranunculaceae): a biogeographical approach. Pl. Syst. Evol. 216: 251–263. Hoot S.B. 1991. Phylogeny of the Ranunculaceae based on epidermal microcharacters and macromorphology. Syst. Bot. 16: 741–755. Hoot S.B. 1995. Phylogeny of the Ranunculaceae based on preliminary atpB, rbcL and 18S nuclear ribosomal DNA sequence data. Plant Syst. Evol. 9 (Suppl. 9): 241–251. Hoot S.B., Palmer J., Reznicek A. 1994. Phylogenetic relationships in Anemone based on morphology and chloroplast DNA variation. Syst. Bot. 19: 169–200. Hoot S.B., Meyer K.M., Manning J.C. 2012. Phylogeny and reclassification of Anemone (Ranunculaceae), with an emphasis on Austral species. Syst. Bot. 37: 139–152. http://dx.doi.org/10.1600/036364412X616729 Jabbour F., Renner S. 2011a. Consolida and Aconitella are an annual clade of Delphinium (Ranunculaceae) that diversified in the Mediterranean basin and the Irano-Turanian region. Taxon 60: 1029–1040. Jabbour F., Renner S. 2011b. Resurrection of the genus Staphisagria J. Hill, sister to all the other Delphinieae (Ranunculaceae). PhytoKeys 7: 21–26. http://dx.doi. org/10.3897/phytokeys.7.2010

182

Modern Phytomorphology 8 (2015)

Jabbour F., Renner S. 2012a. A phylogeny of Delphinieae (Ranunculaceae) shows that Aconitum is nested within Delphinium and that Late Miocene transitions to long life cycles in the Himalayas and southwest China coincide with bursts in diversification. Molec. Phylogen. Evol. 62: 928–942. http://dx.doi.org/10.1016/j.ympev.2011.12.005 Jabbour F., Renner S. 2012b. Spurs in a spur: Perianth evolution in the Delphinieae (Ranunculaceae). Int. J. Pl. Sci. 173: 1036–1054. http://dx.doi. org/10.1086/667613 Manning J.C., Goldblatt P., Hoot S.B. 2009. Ranunculaceae: The genus Knowltonia subsumed within Anemone. Bothalia 39: 217–240. Peng Y., Chen S.B., Chen S.L., Xiao P.G. 2006. Preliminary pharmaphylogenetic study on Ranunculaceae. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. 31: 1124–1128. Reveal J.L. 2012. An outline of a classification scheme for extant flowering plants. Phytoneuron 2012-37: 1–221. Published 23 April 2012. Ro K., Keener C.S., McPheron B.A. 1997. Molecular phylogenetic studies of the Ranunculaceae: Utility of the nuclear 26S ribosomal DNA in inferring intrafamiliar relationships. Molec. Phylog. Evol. 8: 117–127. Ro K.E., Han H.Y., Lee S.T. 1999. Phylogenetic contributions of partial 26S rDNA sequecences to the tribe Helleboreae (Ranunculaceae). Korean J. Biol. Sci. 3: 9–15.

Schuettpelz E., Hoot S.B., Samuel R., Ehrendorfer F. 2002. Multiple origins of Southern Hemisphere Anemone species (Ranunculaceae) based on plastid and nuclear sequence data. Plant Syst. Evol. 231: 143–151. Soltis D.E., Soltis P.S., Endress P.K., Chase M.W. 2005. Phylogeny and evolution of angiosperms. Sinauer, Sunderland, Massachusetts. Tamura M. 1993. Ranunculaceae. In: Kubitzki K., Rohwer J.G., Bittrich V. (eds), The families and genera of vascular plants. Vol. 2: 563–583. SpringerVerlag, Berlin. Tamura M. 1995. Delphinieae. In: Hiepko P. (ed.), Die natürlichen Pflanzenfamilien, 2nd ed. 17a. IV: 272– 312. Duncker and Humblot, Berlin. Tutin T.G., Chater A.O. 1993. Ranunculacea. In: Tutin T.G., Burges N.A., Chater A.O. et al. Flora Europaea. Vol. 1. Psilotaceae to Platanaceae: 248–292 Cambridge Univ. Press, Cambridge. Wang W., Lu A.M., Ren Y., Endress M.E., Chen Z.D. 2009. Phylogeny and classification of Ranunculales: Evidence from four molecular loci and morphological data. Perspect. Pl. Ecol. Evol. Syst. 11: 81–110. http:// dx.doi.org/10.1016/j.ppees.2009.01.001 Wang W., Liu Y., Yu S.X., Gao T.G., Chen Z.D. 2013. Gymnaconitum, a new genus of Ranunculaceae endemic to the Qinghai-Tibetan Plateau. Taxon 62: 713–722. Wu Z.Y., Lu A.M., Tang Y.C. 2003. The families and genera of angiosperms in China: 378–411. Science press, Beijing.

Ranunculaceae of Western Ukraine. ІI. Generic identification key and characteristics Andrew V. Novikoff Abstract. This paper is a continue of previous work (Новіков 2013) and represents new key for identification of genera from Ranunculaceae family of Western Ukraine (Lviv, Transcarpathian (Zakarpattia), Rivne, Volhynia, IvanoFrankivsk, Chernivtsi, Ternopil and Khmelnitsk regions (oblasts)). This key is consensual and do not corresponds to contemporary taxonomical tendencies in all its points because it is build for non-specialists and/or young scientists which need easy identification tool for their routine field and herbarium work. However, most of modern taxonomical changes and related publications are shortly introduced here and in my previous paper (Новіков 2013). Hence, in present work I suggest that family Ranunculaceae in Western Ukraine is represented by 2 subfamilies, 10 tribes, 22 genera and 102 species. Corresponding consensual taxonomical system is represented. Short characteristics of genera are completed by information about species number and its distribution. Key words: Ranunculaceae, Western Ukraine, identification key State Natural History Museum NAS of Ukraine, Teatralna str. 18, 79008 Lviv, Ukraine; novikoffav@gmail.com

Авторський показчик

А Абидкулова К. .......................81 Авєкін Я.В. ...........................101 Аметов А. ...............................81 Ахметова А.Б. .......................87 Б Баглай К. ................................ 119 Березкіна В. .......................... 131 Г Гайдаржи М.М. ........... 101, 113 Гайдаржи О.В. .....................107 Д Дремлюга Н.Г. ....................149

И Иващенко А.А. .....................95 І Іваненко Г.Ф. ........................123 Іванніков Р.В. .......................107 Іващенко І.В. ........................123 К Калашник Г.В. .....................113 Калашник С.О. ...................113 Коломієць Т.В. ....................137 М Меньшова В.О. ...................145 Мухитдинов Н. .............. 81, 87

Н Натуркач Ю.Я. ....................145 Недуха О.М. ...............153, 161 Новіков А.В. ........................169 Нужина Н.В. ........................137 Р Рахметов Дж.Б. ...................123 Ш Шкуратова Н.В. ....................91 Ы Ыдырыс А. ...................... 81, 87

Author index

A Abidkulova K. ........................81 Akhmetova A. ........................87 Amarowicz M. ...........65, 71, 77 Ametov A. ...............................81 Aviekin Y.A. ..........................101 B Baglay K. ...............................119 Beradze L. ...............................79 Berezkina V. ..........................131 Bosabalidis A.M. ...................55 Brzezicka E. ..................... 49, 53 Bąk K. ............................... 71, 77 C Chernetskyy M. .............. 49, 53 Cojocaru-Toma M.A. ...........61 D Dinç M. ...................................37 Doğu S. ....................................37 Dremliuga N.G. ....................149 G Gabaidze M.............................79 Gaidarzhy M.M. .........101, 113 Gaidarzhy O.V. .....................107 Gil-Kulik P. ...................... 65, 71

I Ivanenko G.F. .......................123 Ivannikov R.V. ......................107 Ivaschenko A.A. ....................95 Ivashchenko I.V. ...................123 K Kalashnyk G.V. .....................113 Kalashnyk S.O. .....................113 Karwat J. ..................................71 Karwat K. ................................65 Karwowska K. ................. 49, 53 Kaya B. ....................................37 Keshavarzi M. .........................31 Kocki J. .......................65, 71, 77 Kolomiyets T.V. ....................137 Kosina R. .. 7, 11, 15, 19, 23, 27 Kotuła J. ...................................65 Kotuła L. ....................65, 71, 77 Kozieradzka-Kiszkurno M. .49, 53 Kołodziej E. ..................... 65, 71 M Markowicz J. ...........................77 Memarne G.............................79 Menshova V.O. .....................145 Mosaferi S. ..............................31 Mukhitdinov N. .............. 81, 87 Mulawka D. ................65, 71, 77 Mulawka P. .................65, 71, 77

N Naturkach Yu.Ya. .................145 Nedukha O.M. ............153, 161 Noormohammadi Z. ............31 Novikoff A.V. ........................169 Nuzhyna N.V. .......................137 P Petniak A. ......................... 65, 71 Rakhmetov D.B. ..................123 S Schab K. .....................65, 71, 77 Sheidai M. ...............................31 Shkuratova N.V. ......................91 Singh A.K. ...............................41 Skowrońska J. .........................19 Szkudlarek M. ........................27 U Urbańczuk M. ...........65, 71, 77 W Warzych A. .............................23 Y Ydyrys A. .......................... 81, 87

IнформацIя для авторIв Сучасна Фітоморфологія виходить один раз на рік, публікує оригінальні наукові статті, огляди та короткі повідомлення, що стосуються анатомічних, морфологічних, фізіологічних і таксономічних з використанням морфологічних ознак досліджень рослин та грибів у широкому розумінні. Перевага надається статтям, написаним англійською мовою, проте також приймаються до розгляду публікації, написані українською або російською мовами. Обсяг публікації – не обмежений; шрифт Times New Roman, розмір – 12, відступ – 1,25 см, інтервал – 1,5; усі поля – по 2 см; вирівнювання по ширині. Порядок тексту: 1) УДК, 2) назва публікації, 3) імена і прізвища авторів, 4) анотація (не менше 100 слів) і ключові слова мовою основного тексту, 5) назви і адреси установ і e-mail авторів, 6) основний текст, 7) список використаних джерел наведеного зразка, 8) підписи до рисунків і таблиць мовою основного тексту і продубльовані англійською мовою. У випадку, якщо основний текст подано українською або російською мовою, після підписів подаються англійською мовою: 1) назва публікації, 2) імена і прізвища авторів, 3) анотація (не менше 100 слів) і ключові слова, 4) назви і адреси установ і e-mail авторів. Посилання в тексті просимо подавати наступним чином. Для одного автора: (Kondracki 1978); для двох авторів: (Capelletti & Poldini 1984); для трьох і більше авторів: (Cieśliński et al. 2009). Допускаються посилання: Kondracki (1978: 55-60); (Kondracki 1978, 1980). Матеріали просимо надсилати на скриньку редакції (novikoffav@gmail.com). Текст слід надсилати у форматах «.doc», «.docx» або «.rtf». Рисунки слід подавати окремими файлами у форматі «.jpg» або «.tiff» з роздільністю не менше 300 dpi, або ж вставляти у кінці текстового файлу на окремих сторінках. Таблиці слід подавати окремими файлами у форматі «.xls» або «.xlsx», або ж розміщувати у кінці текстового файлу. Кожен автор отримує безкоштовно pdf власної статті Редакція залишає за собою право редагувати і відхиляти матеріали, які не відповідають правилам оформлення або ж тематиці журналу.

Зразок оформлення списку використаних джерел:

Capelletti E. & Poldini L. 1984. Seed morphology in some European aconites (Aconitum, Ranunculaceae). Plant Syst. Evol. 145: 193-201. Cieśliński S., Czyżewska K., Fabiszewski J. 2003. Red list of extinct and threatened lichens in Poland. In: K. Czyżewska (ed.), The threat to lichens in Poland. Monogr. Bot. 91: 13-49 (in Polish). Paczoski J. 1927. Aconitum. In: W. Szafer (ed.), Flora Polska. 3: 19-25. PWN, Warszawa-Krakow. Kondracki J. 1978. Karpaty. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne,Warszawa.

I n f orm a tion f or a u thor s Modern Phytomorphology publishes original research articles, reviews and short reports covering anatomical, morphological, physiological and taxonomical on the base of morhology investigations of plants and fungi in wide sense. Journal prefers manuscripts written in English, but also accepts papers in Russian and Ukrainian. Modern Phytomorphology is annual. The manuscript size is unlimited; font – Times New Roman, size – 12 pt., indentation – 1,25 сm, 1,5-spaced, width fitted; margins 2 cm on all four sides. Text sequence: 1) article title, 2) author’s names, 3) abstract (no less than 100 words) and keywords in the language of main text, 4) institute, postal address, e-mail, 5) main text, 6) references by the following examples, 7) titles for figures and tables in the language of main text and in English. If the language of the main text is different from English, than you also must write in English by 10 pt.: 1) article title, 2) author’s names, 3) abstract (no less than 100 words) and keywords, 4) institute, postal address, e-mail. References in the text should be quoted as follows. For one author: (Kondracki 1978); for two authors: (Capelletti & Poldini 1984); for three or more authors: (Cieśliński et al. 2009). Also can be quoted as Kondracki (1978: 55-60) or (Kondracki 1978, 1980). Please send the manuscripts to the editor (novikoffav@gmail.com). Text should be saved as «.doc», «.docx» or «.rtf» files. Images should be given as separate “.jpg” or “.tiff ” files (300 dpi), or they also may be placed at the end of the main file on the separated pages. Tables should be given as separate “.xls” or “.xlsx” files, or they can be placed at the end of the main file on the separate pages too. Pdf of each paper are supplied to each author free of charge. Editorial board reserves the right to edit and decline the papers which have format errors or do not correspond to the journal thematics.

References examples: Capelletti E. & Poldini L. 1984. Seed morphology in some European aconites (Aconitum, Ranunculaceae). Plant Syst. Evol. 145: 193-201. Cieśliński S., Czyżewska K., Fabiszewski J. 2003. Red list of extinct and threatened lichens in Poland. In: K. Czyżewska (ed.), The threat to lichens in Poland. Monogr. Bot. 91: 13-49 (in Polish). Paczoski J. 1927. Aconitum. In: W. Szafer (ed.), Flora Polska. 3: 19-25. PWN, Warszawa-Krakow. Kondracki J. 1978. Karpaty. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne,Warszawa.

Plant cells were believed to be the fundamental elementary units of the plant body. Cell genealogy seemed to be the key to all major information necessary for developmental theories and as a consequence of this, modern experimental research is biased to a large extent by histological concepts. However, in my opinion, the cell theory prevents a proper comprehension of the plant body as the living unit. Wolfgang Hagemann, 1984

ISSN 2226-3063 e-ISSN 2227-9555