Фізіолого-біохімічні особливості ксерофітів родів Aloe L. та Agave L.

Центром походження агав є Нагірно-Мексиканська ботаніко-географічна провінція, а алое - посушливі області Південної і тропічної Африки (Капська земля). Подібність клімату в цих районах (нестача вологи, високі температури повітря і грунту, інтенсивна сонячна радіація, часто досить велика висота над рівнем моря) зумовила формування в ході природного добору ряду спільних пристосувальних рис у представників цих двох родів і створення у них значного адаптаційного потенціалу. На нашу думку, роди Aloe i Agave можуть бути яскравим прикладом явища типової конвергентної стійкості, тобто подібності, викликаної однаковими умовами існування.

В той же час, всередині кожного з досліджуваних родів нами знайдені істотні достовірні відмінності між окремими видами, що свідчить про різноманіття пристосувальних реакцій. Це різноманіття сформувалося за допомогою двох різних механізмів зміни генетичного матеріалу: поліплоїдії у агав і легкого схрещування видів і утворення гібридів у алое.

Слід відзначити, що мінливість за всіма досліджуваними параметрами більша для видів роду Aloe, ніж для видів роду Agave. Ймовірно, це зумовлено тим, що мінливість гібридних організмів є більша, ніж при поліплоїдизації.

ВИСНОВКИ

Відповідно до поставлених завдань проведено порівняльне дослідження фізіолого-біохімічних показників у рослин різних видів, що належать до родів Aloe L. i Agave L., і виявлено риси подібності та індивідуальні особливості біохімічного складу у звязку з їх систематичним положенням та пристосуванням до певних екологічних факторів, які дають підставу зробити наступні висновки:

Всі досліджені види родів Agave L. (Ag. ferox C. Кoch; Ag. americana L.; Ag. attenuata Salm; Ag. filifera Salm; Ag. heteracantha Bgr.) та Aloe L. (Al. delaetii Radl.; Al. saponaria Haw.; Al. mitriformis Mill.; Al. striata Haw.; Al. ciliaris Haw.; Al. camperi Schweinf.; Al. arborescens Mill.; Al. barbadensis Mill.; Al. aristata Haw.; Al. humilis (L.) Mill.; Al. striatula Haw.; Al. spinosissima Hort; Al. variegata L.; Al. reitzii Reyn; Al. plicatilis (L.) Mill.) є світлолюбними рослинами, оскільки мають низький вміст хорофілів у листках, і для нормального росту та морфогенезу потребують високого рівня освітленості.

Виявлено значні міжвидові відмінності у вмісті фотосинтезуючих пігментів, особливо у рослин роду Aloe L. Беручи до уваги показники вмісту хлорофілів, можна стверджувати, що найкраще витримують недостатню освітленість Al. ciliaris і Al. striatula, що слід враховувати при культивуванні даної групи рослин.

Низький показник співвідношення хлорофілів а і в, що полягає у високому вмісті хлорофілу в порівняно із вмістом хлорофілу а, є особливістю рослин з високим ступенем сукулентності, яка сформувалася в результаті адаптації їх фотосинтетичного апарату до функціонування за умов посухи, підвищених температур повітря і грунту, інтенсивної сонячної радіації, а потреба їх у світлі є обернено пропорційною до вмісту в їх листках хлорофілів.

Для видів з високим ступенем сукулентності, якими є всі досліджені види агав та більшість видів алое, виявлено високий вміст каротиноїдів порівняно із вмістом хлорофілів, що є ознакою пристосування їх до ксеротомічних умов, таких як нестача вологи, висока температура оточуючого середовища та високий рівень сонячної радіації.

Встановлено позитивні кореляційні зв'язки між вмістом хлорофілів а, в, а + в і каротиноїдів, що свідчить про єдність та скоординованість метаболічних процесів формування цих складових фотосинтетичного апарату.

Виявлено, що за однакових умов вирощування існують суттєві, зумовлені генотипoм відмінності між досліджуваними видами у вмісті в листках іонів К⁺, Na⁺, Са²⁺, що пов'язано з їх різною потребою в цих елементах мінерального живлення. При цьому різниця у вмісті даних іонів є більша між видами роду Aloe, ніж між видами роду Agave.

Показано на підставі величини співвідношення водорозчинних форм калію і кальцію в клітинах листків досліджуваних рослин, що види Agave ferox; Alое. saponaria; Al. mitriformis; Al. camperi; Al. ciliaris; Аl. аrborescens відносяться до кальцієфілів, а всі інші - до кальцієфобів.

Виявлено високий вміст легкорозчинних білків у листках рослин, які належать до родів Aloe i Agave, що зумовлює, ймовірно, їх високу стійкість.

Дослідження електрофоретичних спектрів легкорозчинних цитоплазматичних білків, нуклео- та ліпопротеїдів, множинних молекулярних форм антиоксидантного фермента пероксидази показало, що кожен з досліджуваних видів має індивідуальний, притаманний тільки йому спектр білків. При цьому мінливість за всіма досліджуваними параметрами більша для видів роду Aloe, ніж для видів роду Agave. В цілому виявлена видоспецифічність засвідчує, що морфологічне різноманіття досліджуваних видів має тісний позитивний кореляційний зв'язок із їх біохімічними показниками. Можливе застосування методу електрофорезу білків для отримання додаткових критеріїв при вирішенні спірних питань таксономії видів родів Aloe i Agave.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Терек О.І., Маргітай Л.Г. Вміст фотосинтезуючих пігментів у листках інтродукованих видів родів Aloe L. i Agave L. // Вісник Київського університету ім. Тараса Шевченка. Серія: Інтродукція та збереження рослинного різноманіття.- 1999. - Випуск 2.- С. 86-88.

2. Терек О.І., Маргітай Л.Г. Хлорофіли і каротиноїди у листках інтродукованих рослин родів Agave L. і Aloe L. // Український ботанічний журнал.- 2000.- Т.57, № 2. - С. 166-169.

3. Маргітай Л.Г., Терек О.І. Фізіолого-біохімічні основи застосування алое в медицині // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія: Біологія. - 2000.- № 7.- С. 53-57.

4. Маргітай Л.Г., Терек О.І., Порівняльна характеристика вмісту кальцію, калію і натрію у листках рослин різних видів родів Aloe й Agave // Вісник Львівського університету. Серія біологічна.- 2000.- Випуск 26.- С. 142-146.

5. Маргітай Л.Г., Цвілинюк О.М. Порівняльна характеристика вмісту пігментів і білків в листках рослин роду Sansevieria // Науковий вісник Ужгородського державного університету. Серія: Біологія. - 1998.- № 5.- С. 102-103.

6. Маргітай Л.Г., Терек О.І., Решетило С.Г. Електрофоретичні спектри легкорозчинних білків, ліпо- і нуклеопротеїдів та ізоферментні спектри пероксидази у листках рослин різних видів родів Agave i Aloe // Матеріали Міжнар. конф. “Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі” (Львів, 1998).- Львів: “Сполом”. - 1998.- С. 116-117.

7. Маргітай Л.Г., Терек О.І., Цвілинюк О.М. Порівняльна характеристика вмісту пігментів у листках рослин різних видів роду Agave. // Матеріали Міжнар. конф. “Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі” (Львів, 1998).- Львів: “Сполом”. - 1998.- С. 118-120.

8. Маргітай Л.Г., Терек О.І. Кореляція між вмістом фотосинтезуючих пігментів у листках і пристосованістю до певних умов освітлення у рослин різних видів роду Aloe L. // Матеріали І Всеукраїнської наук. конф. “Екологічний стрес і адаптація в біологічних системах” (Тернопіль, 27-29 жовтня 1998 р). - Тернопіль: ТДПУ ім. В. Гнатюка.- 1998. - С. 85-87.

9. Маргітай Л.Г., Терек О.І. Вміст фотосинтезуючих пігментів у листках рослин різних видів роду Aloe. // Тез. доп. науково-практичної конф. молодих вчених “Інтегративність функцій рослинного організму”. - Київ: Ін-т клітинної біології та генетичної інженерії.- 1998.- С. 29-31.

10. Margitay L., Terek O. Genetic diversity of the Agave and Aloe genera // Proc. International Conf. on Genetics and Molecular Biology.- Lviv (Ukraine). - 2000.- P.21.

11. Маргітай Л.Г., Терек О.І. Співвідношення між водорозчинними формами К⁺ і Са²⁺ в клітинах листків рослин різних видів родів Aloe і Agave як критерій належності їх до кальцієфілів чи кальцієфобів // Тези доповідей ювілейної конференції, присвяченої 85-річчю біологічної станції Харківського державного університету, “Біологічні дослідження на природоохоронних територіях і біологічних стаціонарах”.- Харків: ХДУ.- 1999.- С. 77-78.

Размещено на Allbest.ru