Сравнительный анализ южноуральских видов рода ирис

Сравнительный анализ южноуральских видов рода ирис (iris l.) По комплексу кариологических показателей

Ботанический сад-институт Уфимского научного центра РАН Проведены кариологические исследования южноуральских видов рода Iris на базе Ботанического сада-института Уфимского научного центра РАН. Полученные результаты свидетельствуют о том, что для исследуемых объектов характерны видоспецифичные особенности по числу хромосом в соматической ткани, размерам хромосом, суммарной длине диплоидного набора, морфологическим типам хромосом и их соотношению в кариотипе.

Ключевые слова: род Ирис, число хромосом, кариотип.

В коллекционном фонде Ботанического сада-института УНЦ РАН произрастает три представителя флоры Южного Урала из рода Iris: I. pseudacorus L., I. sibirica L. (подрод Limniris) и I. pumila L. (подрод Iris). Все они занесены в «Красную книгу Республики Башкортостан» (2001) и включены в число редких растений Урала. К сожалению, до настоящего времени работ по исследованию кариотипов южноуральских ирисов почти не проводилось, несмотря на то, что кариологический анализ является одним из необходимых критериев в описании и определении вида.

В настоящей работе представлены результаты изучения хромосомных наборов трех дикорастущих видов рода Iris, представляющих южноуральскую флору в коллекционном фонде Ботанического сада-института УНЦ РАН, с целью выявления их кариологических особенностей и возможностей использования последних для решения сложных таксономических ситуаций, сложившихся в данном родовом комплексе.

Материалы и методы исследования. В качестве материала для исследований использованы семена I. pseudacorus L., I. sibirica L. и I. pumila L. ботанический кариологический морфологический Кариологические исследования были проведены с использованием методики приготовления временных давленых препаратов из меристематической ткани корешков проростков семян [1]. Кариологический анализ проведен по методическим разработкам В. Д. Туркова с соавторами [2] с некоторой модификацией их применительно к представителям рода Iris. В результате исследований определены числа хромосом, морфометрические параметры хромосом, а также типы хромосом, согласно классификации А. Левана и др. [3]. Расчет основных статистических характеристик выполнен по методике Г. Н. Зайцева [4].

Результаты и их обсуждение. Для определения видовой принадлежности растений, наряду с основными анатомо-морфометрическими критериями, используют и другие, не менее важные, например, кариологический критерий. Хромосомный набор (кариотип) — это генетический, а, точнее, цитогенетический паспорт вида. Он включает определенное, постоянное в ряду поколений число хромосом и индивидуализирован по их размерам и форме. Наряду с присущими виду особенностями набора хромосом, возможно наличие конкретных структурных вариантов изменчивости этого набора, которые обнаруживаются у отдельных особей [5].

Таблица. Кариологическая характеристика исследуемых видов рода Iris.

Кариологические исследования изучаемых нами видов немногочисленны, в литературе приводятся лишь сведения о числе их хромосом [6, 7, 8, 9] и зарисовка метафазных хромосом у двух видов — I. pseudacorus и I. pumila [10]. Нами у исследуемых видов определены не только числа хромосом, но и установлены размеры хромосом и суммарная длина диплоидных наборов хромосом в целом, охарактеризованы морфологические типы хромосом, а также составлены предположительные формулы кариотипов (табл.; рис.).

Рис. Микрофотографии хромосом метафазных пластинок: 1- I. sibirica; 2 — I. pseudacorus; 3 — I. pumila. Масштабная линия соответствует 10 мкм.

По большинству литературных данных [6, 7, 8, 11], виды подрода Limniris имеют диплоидное число хромосом, равное, в основном, 2n=28 и 2n=34. Результаты исследований метафазных пластинок I. pseudacorus показали, что у данного вида соматическое число хромосом 2n=34, длина хромосом варьирует в пределах 1,05±0,04 — 3,98±0,13 мкм, суммарная длина диплоидного набора хромосом.

у I. sibirica 2n=28 (рис.). Анализируя числа хромосом у видов рода Iris [22] и принимая во внимание, что у большинства однодольных растений основное число хромосом х=7, можно предположить, что I. pseudacorus формулу кариотипа 2n=4x+6=34, I. sibirica — 2n=4x=28.

Из подрода Iris исследован кариотип I. pumila. Результаты исследований метафазных пластинок I. pumila показали, что у данного вида соматическое число хромосом 2n=30. Формула кариотипа предположительно 2n=4x+2=30.

В хромосомных наборах исследуемых видов встречается три морфологических типа хромосом (метацентрики, субметацентрики и субакроцентрики) (табл.), причем соотношение этих типов специфично для каждого отдельного вида. Видоспецифичными показателями являются также размеры хромосом и суммарная длина диплоидных наборов хромосом в целом. Из составленных нами предположительных формул кариотипов следует, что для видов, относящихся к одному подроду, характерен одинаковый уровень плоидности. Так, виды подродов Limniris и Iris, вероятно, являются тетраплоидами.

Выводы

• 1. Проведенное кариологическое изучение трех видов рода Iris (I. pseudacorus, I. sibirica, I. pumila) показало, что для исследуемых объектов характерны видоспецифичные особенности по числу хромосом в соматической ткани, размерам хромосом, суммарной длине диплоидного набора, морфологическим типам хромосом и их соотношению в кариотипе.
• 2. Для видов, относящихся к одному подроду, характерен одинаковый уровень плоидности.
• 3. Полученные результаты исследований можно рекомендовать в качестве материала для обсуждения сложных таксономических ситуаций в исследуемом родовом комплексе.

• 1. Паушева З. П. Практикум по цитологии растений. М.: Колос, 1980. 304 с.
• 2. Турков В. Д., Гужов Ю. Л., Шелепина Г. А. и др. Хромосомные исследования растений в проблемах селекции, клеточной инженерии и генетическом мониторинге. М.: Изд-во Ун-та дружбы народов, 1988. 64 с.
• 3. Levan A., Fridge K., Sandberg A. Nomenclature for centromeric position on chromosomes // Heredites. 1964. Bd 52. P.201−220.
• 4. Зайцев Г. Н. Методика биометрических расчетов. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1973. 256 с.
• 5. Смирнов В. Г. Цитогенетика. М.: Высшая школа, 1991. 247 с.
• 6. Матвеева Т. С. Полиплоидные декоративные растения. Однодольные. Л.: Наука, 1980. 300 с.
• 7. Парфенов В. И. Обусловленность распространения и адаптация видов растений на границах ареалов. Минск: Наука и техника, 1980. 205 с.
• 8. Kцhlein F. Iris. Stuttgart: Ulmer, 1981. 360 p.
• 9. Числа хромосом цветковых растений флоры СССР: Семейства Aceraceae — Menyanthaceae / Под ред. акад. А. Л. Тахтаджяна. Л.: Наука, 1990. 509 с.
• 10. Чеботарь А. А., Челак В. Р., Ботнаренко П. М. и др. Кариология однодольных Молдавии. Кишинев, 1977, 67 с.
• 11. Жукова П. Г. Хромосомные числа некоторых видов растений Южной Чукотки // Бот. журн. 1980. Т.65, № 1. С.51−59.
• 12. Доронькин В. М. Система рода Iris L. (Iridaceae Juss.) Азиатской России // Роль ботанических садов в сохранении биоразнообразия растительного мира Азиатской России: настоящее и будущее. Материалы Всероссийской конференции, посвященной 60-летию Центрального сибирского ботанического сада. Новосибирск: Сибтехнорезерв, 2006. С.101−103.
• 13. Randolph L.F., Mitra J. Karyotypes of Iris pumila and related spesies // Amer. J. Bot. 1959. Vol. 46, № 2. P. 93−103.