Эколого-биологические особенности растений рода Amaranthus L. при интродукции на Среднем Урале

• Автор: Артемьева, Елена Петровна
• Шифр специальности: 03.00.16, 03.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 148 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор литературы
Глава 2. Объекты и методы исследования
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Фенологическая характеристика видов Amaranthus caudatus и Amaranthus cruentus
3.1.1. Краткая климатическая характеристика района интродукции
3.1.2. Характеристика метеоусловий вегетационных периодов
1991-2000 гг
3.1.3. Изменчивость фенологических фаз видові, caudatus и A. cruentus
3.2. Продуктивность и онтогенетические особенности роста
Amaranthus caudatus и Amaranthus cruentus
3.2.1. Продуктивность
3.2.2. Онтогенетические особенности роста
3.3. Влияние почвенной засухи на рост, развитие, продуктивность, структуру листа, фотосинтез и водный режим амаранта
3.3.1. Влияние недостатка влаги в почве на рост и развитие амаранта
3.3.2. Структура фотосинтетического аппарата листа амаранта, фотосинтез
и содержание хлорофилла при почвенной засухе
3.3.3. Влияние недостатка влаги в почве на водный режим и
устьичный аппарат листа амаранта
3.4. Влияние продолжительности освещения на рост, развитие, продуктивность, структуру листа и фотосинтез амаранта
3.5. Влияние температуры на фотосинтетический метаболизм углерода в листьях Amaranthus caudatus
Выводы
Литература
Приложения

Введение
Повышенный интерес, возникший в последние десятилетия к интродукции амаранта в новые регионы, обусловлен широкими перспективами его использования в сельском хозяйстве, пищевой, фармацевтической промышленности, медицине и других областях деятельности человека. Использование беталаиновых пигментов из листьев амаранта в качестве красителей (Bianco-Colomas, 1980; Гинс, 1995; Захарова и др., 1995; Гинс и др., 1998; Cai et al., 1998) представляет большое значение для разных областей промышленности. Уникальные свойства амаранта обусловлены большой биологической продуктивностью растений, высоким содержанием белка, сбалансированного по набору незаменимых аминокислот, качественным составом витаминов и минеральных веществ и неоднократно отмечались в литературе (Saunders, Becker, 1984; Tucker, 1986; Чернов, Земляной, 1991; Чернов, 1992; Коновалов, Офицеров, 1995; Кононков и др., 1997).
Родиной большинства видов рода Amaranthus L. являются тропические и субтропические страны Центральной и Южной Америки. Поэтому особую актуальность приобретает комплексная оценка видов амаранта по показателям продуктивности, роста, развития, водного режима и состояния фотосинтетического аппарата в новых экологических условиях, отличных от естественных мест произрастания. Успешность интродукции и выживание растений в новых регионах зависят от соответствия факторов окружающей среды потребностям интродуцента. В новых условиях обычно выделяются один или несколько внешних экологических факторов, лимитирующих рост и развитие растений. Известно, что норма реакции и генетический полиморфизм растений рода Amaranthus достаточно широки (Sauer, 1967; Pal, Khoshoo, 1972; Железнова и др., 1990; Гиренко, 1995; Прокофьев и др., 1995; Велибеков и др., 1998; Прокофьев, 2000), благодаря чему растения могут- приспосабливаться к новым экологическим условиям. Процесс адаптации растений связан с осуществлением различных защитно-приспособительных реакций (анатомо-

морфологических, физиологических, биохимических), обусловленных генетически детерминированными механизмами.
Несмотря на обилие работ, посвященных особенностям культивирования амаранта в различных регионах, эколого-физиологические аспекты интродукции остаются слабо изученными. Существуют немногочисленные литературные данные об особенностях водного режима, выявленные методом ЯМР-микротомографии (Муравьева и др., 1991, 1997; Муравьева, 1998). Исследования фотопериодического воздействия на рост, развитие и продуктивность амаранта на настоящий момент совершенно отсутствуют, и лишь изредка встречаются упоминания об амаранте, как растении короткого дня (Saunders, Becker, 1984; Чернов, 1992; Кононков и др., 1997).
Целью наших исследований явилось изучение влияния разных экологических факторов на морфофизиологические характеристики двух видов амаранта Amaranthus caudatus L. (амарант хвостатый) и Amaranthns. cruentus L. (амарант багряный) в естественных условиях Среднего Урала и при экспериментальном воздействии. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать рост, развитие и продуктивность двух видов амаранта A. caudatus и A. cruentus в вегетационные периоды, различающиеся по степени проявления факторов внешней среды.
2. Установить влияние почвенной засухи на разные уровни организации фотосинтезирующей системы и показатели водного режима амаранта.
3. Изучить рост, развитие, продуктивность и фотосинтетическую деятельность амаранта при экспериментальном сокращении длины дня.
4. Определить влияние температуры на фотосинтетический метаболизм углерода в листьях амаранта.
Научная новизна. В условиях Среднего Урала впервые проведены разносторонние исследования большого количества образцов экономически важных видов амаранта - A. caudatus и A. cruentus. В результате десятилетних наблюдений установлены значения гидротермического коэффициента (ГТК),

проявляющейся в медленном росте побегов на ранних этапах развития. Вегетативное развитие амаранта заключается в росте побега и его корневой системы, увеличении количества боковых побегов и листьев. Используя "Онтогенетический атлас лекарственных растений" (2000) и описанные в нем онтогенетические состояния вида А. сгиеМш можно заключить, что вегетативному развитию амаранта соответствуют следующие возрастные состояния: проростки, ювенильные, имматурные и виргинильные растения. Продолжительность этих возрастных состояний составляет 5-10, 9-12, 10-15 и 10-15 дней, соответственно. Проростки представляют собой однопобеговые растения, высотой 1.4-4.0 см с двумя продолговатыми семядолями и одним настоящим листом.
Продолжительность вегетативного развития исследованных видов А. ca.ud.atus и А. сгнеупин в среднем за годы исследований, составила 47 и 43 дня соответственно. Изменчивость продолжительности фазы вегетативного развития видов амаранта от появления всходов до начала бутонизации -“нормальная” (Доспехов, 1973), но меньше, чем фазы появления всходов, о чем свидетельствуют рассчитанные значения коэффициента вариации на уровне 12.7-14.8 (табл. 3, 4).
Фаза бутонизации амаранта начиналась на Среднем Урале во второй -третьей декадах июля. В это время на молодых генеративных растениях появлялись соцветия, размер которых вначале не превышал 0.5-0.6 см. В дальнейшем, у образцов образуются на верхушках стеблей и боковых побегов колосовидные метельчатые соцветия определенной окраски, характерной для вида или образца амаранта. Соцветия растений А. саъ^а^ в зависимости от подвида имеют красную или светло-зеленую окраску (Федосеева и др., 1999, 2001). Для растений А. сгиеМж характерны прямостоячие соцветия разнообразной окраски - от зеленоватой до темно-бордовой. В условиях Среднего Урала бутонизация А. саш1а1ж и А. сгиеп!ш начинается на 8-9 дней позднее, чем, например, в условиях Татарстана (Прокофьев, 1989; Иванова и др., 1991; Прокофьев и др., 1991).