Эколого-генетические механизмы устойчивости травянистых растений к промышленному загрязнению

• Автор: Дуля, Олеся Викторовна
• Шифр специальности: 03.02.08, 03.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 212 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Характеристика района исследований
1.1 Краткая физико-географическая характеристика
1.2 Характеристика источника выбросов
1.3 Характеристика загрязнения почвы исследуемых участков
1.4 Растительность исследуемых участков
1.5 Численность и состав опылителей L. flos-cuculi
Глава 2. Материал и методы исследования
2.1 Характеристика исследуемых видов
2.1.1 Lychnis flos-cuculi L
2.1.2 Deschampsia cespitosa (L.) Beauv
2.1.3. Agrostis capillaris L
2.2 Оценка металлоустойчивости D. cespitosa и L. flos-cuculi
2.2.1 Сбор материала
2.2.2 Тестирование на металлоустойчивость
2.3 Анализ морфологических параметров листьев L. flos-cuculi
2.4 Пространственная структура ценопопуляций A. capillaris, D. cespitosa и
L. flos-cuculi в импактной зоне
2.4.1 Сбор материала
2.4.2 Химический анализ
2.5 Генетический анализ L. flos-cuculi
2.5.1 Сбор материала
2.5.2 Генотипирование
2.6 Анализ содержания тяжелых металлов в почве разных зон
2.7 Оценка численности и состава опылителей L. flos-cuculi
Глава 3. Металлоустойчивость растений из зон промышленного загрязнения тяжелыми металлами: мета-анализ
3.1 Обобщение результатов исследований металлоустойчивости растений: постановка задачи
3.2 Мета-анализ как инструмент для обобщения в экологии
3.3 Мета-анализ металлоустойчивости травянистых растений
3.3.1 Сбор материала и оценка силы эффекта
3.3.2 Условия экспериментов
3.3.3 Климат
3.3.4 Видовые характеристики растений
3.3.5 Построение моделей
3.4 Результаты моделирования
Глава 4. Стратегии адаптации В. сезриоза и Ь.Аоэ-сисиИ к избытку меди
4.1 Анализ устойчивости растений к избытку тяжелых металлов: постановка задачи
4.2 Мультимодельный подход к анализу зависимостей доза-эффект
4.3 Трансформация дозовых зависимостей для модельных видов
Глава 5. Пространственная структура цеиопопуляций А. сарШапь, В. сеярИоза и
Ь. /1оз-сисиН в промышленно загрязненных местообитаниях
5.1 Анализ пространственной структуры цеиопопуляций растений
импактных регионов: постановка задачи
5.2 Использование РСХМ-компонент в анализе пространственной структуры растительных сообществ и цеиопопуляций
5.3 Пространственное распределение параметров среды
5.4 Обилие и пространственное распределение исследуемых видов
5.5 Пространственная автокорреляция исследуемых видов и параметров
среды
5.6 Моделирование пространственной структуры цеиопопуляций исследуемых видов
5.6.1 Оценка усредненных коэффициентов регрессии
5.6.2 Разбиение пространственной изменчивости
5.6.3 Оценка независимого влияния предикторов
Глава 6. Популяционно-генетические механизмы адаптации Ь. /1оз-сисиН к
обитанию в условиях промышленного загрязнения
6.1 Генетическая изменчивость в популяциях растений из промышленно загрязненных местообитаний: постановка задачи
6.2 Морфологическая дифференциация популяций Ь. Аоз-сисиН в градиенте загрязнения
6.3 Внутрипопуляционное генетическое разнообразие Ь. /1оз-сисиП в
градиенте загрязнения: анализ на основе микросателлитных маркеров
6.3.1 Информативность используемой системы генетических маркеров
6.3.2 Внутрипопуляционное генетическое разнообразие Ь./1оз-сисиИ
6.3.3 Пространственно-генетическая структурированность ценопопуляций Ь. /Іов-сисиїі
6.4 Генетическая дифференциация популяций Ь. /Іов-сисиїі в градиенте загрязнения
6.5 Пластичность репродуктивной системы Ь. /Іов-сисиїі в градиенте загрязнения
6.5.1 Частота самоопыления в градиенте загрязнения
6.5.2 Косвенная оценка дефицита пыльцы
Выводы
Приложения
Приложение А. Характеристика района исследования
Приложение Б. Методика молекулярно-генетического анализа
Приложение В. Мета-анализ металлоустойчивости растений импактных регионов
Приложение Г. Пространственная структура ценопопуляций
Приложение Д. Генетическое разнообразие Ь./Іов-сисиїі

Глава 3. МЕТ АЛЛОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ИЗ ЗОН ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ: МЕТА-АНАЛИЗ
3.1 Обобщение результатов анализа металлоустойчивости растений: постановка
задачи
Из-за интенсивного техногенного воздействия на окружающую среду исследования металлоустойчивости популяций растений из окрестностей промышленных предприятий стали актуальными с начала 20 века. С конца 1950-х годов для характеристики металлоустойчивости широко используют корневой тест (root-elongation test), который заключается в сравнении скорости линейного роста корня на чистой питательной среде и среде с добавлением токсиканта (Wilkins, 1957). Благодаря тому, что скорость роста корня - это хороший индикатор состояния растения, корневой тест почти сразу получил широкое распространение в экспериментальной экотоксикологии (Дуля, Микрюков, 2011). Общая схема таких работ предполагает культивирование изъятых из природных местообитаний индивидуумов (в виде семенного или вегетативного потомства) в лаборатории при оптимальной концентрации (или без добавления) и при избытке исследуемого элемента в питательной среде. В качестве реакции на избыток тяжелого металла используют либо абсолютную величину прироста корня за фиксированный промежуток времени, либо относительный показатель - индекс толерантности (tolerance index), рассчитываемый как отношение скорости роста корня в присутствии токсиканта к скорости роста в чистой питательной среде. Степень адаптации (в широком смысле) к избытку тяжелых металлов популяций из загрязненных (импактных) местообитаний оценивают, как правило, путем сравнения реакции ее особей (по приросту корня или индексу толерантности) с реакцией популяций из чистых (фоновых) местообитаний.
Если индекс толерантности особей из популяции загрязненной территории статистически значимо превышает значения для фоновых территорий, исследователи обычно делают вывод о наличии адаптации, вызванной промышленным загрязнением. Более высокая устойчивость к разным тяжелым металлам популяций из загрязненных местообитаний по сравнению с фоновыми показана для многих видов: Agrostis capillaris, A. gigantea, Deschampsia cespitosa, Calamagrostis epigejos, Elymus repens, Festuca rubra, F. ovina, Poa trivialis, Lolium perenne, Dactylis glomerata, Sedum alfredii, Silene paradoxa, S. vulgaris и др. (Bradshaw, 1952; Walley et ai, 1974; Wu et al., 1975a; Coughtrey, Martin, 1977; Karataglis, 1980a; Humphreys, Nicholls, 1984; Symeonidis et al., 1985; Watkins, Macnair, 1991; Cox, Hutchinson, 1980; Gartside, Mcneilly, 1974a; Wong, 1982; Wong, Bradshaw, 1982; Lehmann, Rebele, 2004; Evolution ofeopper-tolerance ..., 2003; Increase of glutathione ..., 2005; Cadmium hyperaccumulation ..., 2007; Arsenate tolerance ..., 2008; High-level Zn ..., 2008).