В последнее время этой проблеме уделяется большое внимание в таких приоритетных национальных проектах как «Образование» и «Здоровье». Большая часть работ по изучению фитонцидной активности посвящена растениям открытого грунта. Для растений тропиков и субтропиков в защищенном грунте, используемых в озеленении жилых и нежилых помещений, данных очень мало. Особенно это касается детских учреждений.
Подбор и рекомендации по применению в озеленении детских учреждений растений с фитонцидными свойствами, значительно бы помогло в улучшении экологического состояния воздуха в закрытых помещениях (Цыбуля, Фершалова, 2000).
В настоящее время наряду с традиционными способами вегетативного размножения растений, все более успешно используется метод клонального микроразмножения. Микроклональное размножение, посредством увеличения коэффициента размножения растений и сокращения времени их культивирования может стать основой при создании коллекций экологически безопасных растений для озеленения закрытых помещений (Молканова, 2008).
Поэтому актуальным становится весь комплекс создания и формирования коллекций растений, используемых для оздоровления воздушной среды закрытых помещений (на примере детских образовательных учреждений как «закрытых» систем).
Исследования поддержаны грантом в приоритетном национальном проекте «Образование» (приказ Минобрнауки России от 1 августа 2007 г.
№ 224, подписано Министром образования и науки РФ А. Фурсенко).
Цель и задачи исследований. Цель исследования – разработка научных основ использования фитонцидных растений способствующих оздоровлению воздушной среды детских учреждений.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- Разработать ассортимент растений для озеленения детских учреждений.
- Изучить воздействие летучих фитоорганических веществ (ЛФОВ) высших растений на микрофлору воздуха школьных помещений.
- Выявить сезонную динамику фитонцидной активности растений защищенного грунта.
- Оптимизировать методы микроклонального размножения некоторых представитетелей рода Ficus L..
- Разработать рекомендации по созданию зимнего сада в детском учебном учреждении с учётом его использования в образовательных и здоровьесберегающих целях.
Научная новизна. Впервые в условиях общеобразовательной школы была создана и изучена уникальная коллекция тропических и субтропических растений, включающая 135 видов представляющих 45 семейств из 95 родов. Модифицирована шкала перспективности интродукции тропических и субтропических растений в детских учреждениях и разработан ассортимент растений с высокой фитонцидной активностью для озеленения учебных помещений. Выявлена сезонная динамика фитонцидной активности представителей рода Ficus L. и оптимизирована методика микроклонального размножения перспективных видов для оздоровления помещений.
Практическая значимость. Полученный в работе оригинальный фактический материал даёт необходимую информацию о санитарногигиенической и эстетической значимости, экологической полезности изученных групп растений в озеленении детских учреждений. Сведения об адаптивных возможностях коллекционных растений позволяют прогнозировать их устойчивость в условиях защищенного грунта. Оптимизированная методика микроклонального размножения рода Ficus L. позволяет быстро размножать растения для экологического фитодизайна. Разработаны и изданы научно-методические рекомендации по озеленению школьных помещений.
Результаты работы использованы в лекциях, практических занятиях, методических пособиях, рекомендациях для студентов университетов биологических специальностей, апробированы в детских образовательных учреждениях г. Москвы.
Основные положения, выносимые на защиту.
- Наиболее перспективными для улучшения микроклимата при озеленении детских образовательных учреждений являются фитонцидные растения.
- В озеленении детских образовательных учреждений должна учитываться сезонная динамика фитонцидной активности.
- Оптимальной методикой эффективного размножения представителей рода Ficus L. является микроклональное размножение.
Апробация работы. Результаты проведённых исследований докладывались на: Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых учёных и аспирантов аграрных вузов РФ «Актуальные проблемы современного аграрного производства» (Москва, 2007); Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы фитодизайна» (Белгород, 2007); II Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы ботаники и методики преподавания биологии» (Белгород, 2007); Международная научно-практическая конференция «Лекарственные растения и биологически активные вещества: фитотерапия, фармация, фармакология» (Белгород, 2008); VII Московский педагогический марафон учебных предметов (Москва, 2008); II Всероссийская научно-практическая конференция «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира» (Волгоград, 2008); Научные разработки экспонировались на выставке «Образование и карьера» (Москва, 2008), Международной научно-практической конференции «Фитодизайн в современных условиях» 14-17 июня 2010 г. (Белгород: БелГУ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, 4 из которых в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, и выводов. Работа изложена на 165 страницах компьютерного текста, содержит 18 таблиц, 26 рисунков. Список используемой литературы включает 201 автора, из них 27 – на иностранных языках.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность исследования, его практическая и теоретическая значимость, сформулированы основная цель, задачи и пути их реализации.
Глава 1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОЗЕЛЕНЕНИЯ ИНТЕРЬЕРОВ
Приводится историческая справка о создании зимних садов, принципах их формирования, материалы по фитонцидной и аллелопатической активности высших растений. Описаны приемы и методы микроклонального размножения растений защищенного грунта.
Глава 2. ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Работа выполнена в Зимнем саду и школьных классах на базе ГОУ Центра образования № 2006 г. Москвы в период с 2003 по 2010 гг. и лаборатории биотехнологии ГБС РАН им. Н.В. Цицина. Объектами исследований являлись 135 видов растений 95 родов из 45 семейств в коллекции, созданной диссертантом, используемой для озеленения школы.
Зимний сад общей площадью 50 м2 расположен на уровне второго этажа, на крыше перехода между школьными корпусами. Максимальная высота помещения 4,2 м, объем внутреннего пространства 210 м3. Тип сада – декоративно-тематический (ботанический) фрагментноэкспозиционный.
Температура воздуха. Среднесуточная температура в Зимнем саду в летнее время находится в пределах +24…+260С, в зимнее время +16…+180С.
Нужна помощь в написании автореферата?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Освещенность. В Зимнем саду средняя зимняя освещенность составляет около 1200 – 1500 лк, а в летний период она около 8000 – 10000 лк.
Влажность воздуха. Средняя влажность воздуха в тёплое время года апрель – сентябрь поддерживается на уровне 90 – 95%, в зимнее время (октябрь – март) – 60 – 80%.
Оценка интродукционных возможностей растений проведена по шкалам И. П. Горницкой (1986) и М.А. Одеговой (2003) в нашей модификации с учетом использования растений в детских учреждениях.
Дана оценка фитонцидной активности некоторых видов рода Ficus:
1. elastica Roxb., Benjaminii L., F. lirata Warb., F. binnendijkii Mig., F. bengbalensis L., F. deltoidea Jack.
Для изучения содержания микроорганизмов в воздушной среде использовался метод оседания бактериальных частиц на питательную среду (Лабинская, 1978; Градова и др, 2004).
При изучении антимикробной активности летучих выделений коллекционных растений за основу взяты наиболее апробированные методики Ю.А. Акимова (1983), Н.В. Цыбуля (2001), Н.В. Цыбуля и др. (2002).
Изучение аллелопатических взаимоотношений некоторых групп растений (Гродзинский, 1973) проводили на различных видах комнатных растений с фитонцидными свойствами используемых для озеленения детских учреждений.
Замеры микроклиматических параметров Зимнего сада и учебных классов проводились с помощью фотоэлектрического люксометра ТКАЛЮКС и специализированного портативного компьютера NOVA5000 производства фирмы Fourier Systems.
Методика биотехнологических исследований основывалась на общепринятых классических приемах работы с культурами изолированных тканей и органов растений (Бутенко, 1999). В качестве питательных сред использовали среды с минеральной основой среды Мурасиге-Скуга (МС) и Гамборга, дополнительно вводя сахарозу – 30 г/л, агар-агар – 7 г/л, мезоинозитол – 0,1 г/л. В качестве регуляторов роста использовали цитокинины БАП, 2-iP, ауксины – ИУК, НУК, ИМК, а также гибберелиновую кислоту. Уровень рН питательной среды доводили до 5,7 – 6,0. С целью выяснения влияния видовых особенностей исходного растения на коэффициент размножения в культуре in vitro были исследованы шесть видов рода Ficus: F. elastica Roxb., F. Benjaminii L., F. lirata Warb., F. binnendijkii Mig., F. deltoidea Jack.
Математическую обработку данных проводили стандартными методами (Доспехов, 1985) с использованием пакета программ Microsoft Office, Microsoft Office Exel (лицензия № 74017-643-2998482-57420).
Глава 3. БИОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТРОПИЧЕСКИХ И СУБТРОПИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ
Биологические особенности интродуцентов. В зимнем саду школы изучена и систематизирована коллекция тропических, субтропических растений и растений умеренных широт, представленная 135 видами, 95 родами, 45 семействами.
Комплектование коллекций Зимнего сада проведено по ботанико-географическому принципу. Виды, составляющие коллекцию разнообразны в систематическом, экологическом, биоморфологическом, географическом и возрастном отношении (табл. 1).
Таблица 1. Распределение видов растений Зимнего сада по жизненным формам
Изучение феноритмики растений коллекции в течение 2003 2008 гг. показало, что только вегетирующих растений – 50 видов; цветущих, но не плодоносящих – 62 вида; цветущих и плодоносящих – 19. Большая группа растений (62 вида) цветет, но не плодоносит, что связано с отсутствием опылителей, отсутствием растений других генотипов при самонесовместимости, или неблагоприятными для оплодотворения и плодообразования условиями. Фаза цветения в коллекции отмечена у 81 вида растений (61,8% от общего количества видов). Цветение коллекционного материала отмечается в течение всего года и в разные сроки .
По срокам цветения растений в коллекции выделено 7 групп:
- Растения, цветущие преимущественно весной-летом с начала апреля до конца первой декады сентября – 28 видов;
- Растения летне-осеннего цветения цветущие с начала апреля до конца октября 28 видов;
- Растения, цветущие осенью цветущие со второй декады сентября до конца октября 4 вида (Aglaonema commutatum Schott.; Clivia miniata Rgl.; Echinopsis oxygona Zuss.; Gasteria carinata Haw.);
- Растения, цветущие в осенне-зимний период цветущие со второй декады сентября по январь 2 вида (Stapelia grandoflora L.; Zamioculcas zamiifolia);
- Растения, цветущие зимой цветущие с начала ноября до конца января – 1 вид (Zygocactus rucatus K. Schum.);
- Растения, цветущие весной цветущие с начала февраля до конца марта – 3 вида (Amorphophallus konjac C. Koch.; Eucharis grandiflora Planch. et Lindl.; Euphorbia pulcherrima Klotzsch.);
- Длительноцветущие растения цветущие в течение 10-11 месяцев – 15 видов.
Важным показателем жизненности растений в новых условиях является их способность к вегетативному размножению (Аврорин, 1956). Наиболее активное естественное вегетативное размножение выявлено у представителей следующих семейств: Araceae, Amaryllidaceae, Asparagaceae, Asphodelaceae, Begoniaceae, Bromeliaceae, Davalliaceae, Zingiberaceae, Commelinaceae, Oxalidaceae, Cactaceae, Liliaceae, Marantaceae, Poaceae, Crassulaceae. Как правило, это корневищные или луковичные растения, полегающие или ползучие травы.
Искусственное вегетативное размножение растений черенками побегов применялось для растений следующих родов: Hedera, Pachistachis, Crossandra, Pelargonium, Ginkgo, Rosmarinus, Dracaena, Tradescantia, Sencreasia, Zebrina, Nerium, Laurus, Myrtus, Eucalyptus, Hibiscus, Abutilon, Muraya, Ficus.
Черенкование листьев проводилось в основном в весенне-летний период с апреля по август. Наиболее эффективный результат получен в мае – июне у следующих родов: Peperomia, Hawortia, Gasteria, Begonia.
Вегетативное размножение, применяется у корневищных растений семейств, в основном, однодольных: Asparagacеaе, Bromeliaceae, Cyperacеae, Begoniaceae.
Повреждаемость вредителями и болезнями. Наибольший вред растениям Зимнего сада наносят сосущие вредители. Нами вывлены: паутинный клещ (Tetranychus urticae Koch.), оранжерейная персиковая тля (Myzodes persicae Sulz.), оранжерейная белокрылка (Trialeurodes vaporariorum Westw.), щетинистый мучнистый червец (Pscudocotxus longispinus (Targ.), корневой червец (Ripersia falcifcra Lndgr.), мягкая ложнощитовка (Coccus hesperidum L.), латапиевая щитовка (Ilemiberlesiеi lataniac Sign.). Из них наиболее вредоносными оказались: Tetranychus urticae и Pscudocotxus longispinus. Плотность популяции Tetranychus urticae колеблется по временам года. Наивысшего значения она достигает у одних групп растений в зимнее (Сodieum), у других в весеннее и летнее (Aglaonenm, Eucalyptus) время. Pscudocotxus longispinus чаще активен в тёплое время года, с апреля по сентябрь. Наиболее часто личинки повреждают виды родов Kalanchoe, Citrus, Muraya, Сofe, Dieffenbachia.
В связи с тем, что Зимний сад находится в детском учреждении, где ядохимикаты запрещены, для борьбы с вредителями разработана система санитарной обработки растений растительными настоями чеснока, чистотела, корней одуванчика, листьев табака.
Нужна помощь в написании автореферата?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Интродукционная оценка коллекционного фонда. Проведенная оценка перспективности интродукции 135 видов тропических и субтропических растений в условиях Зимнего сада школы № 2006 по модифицированной нами шкале показала, что 11% из них относятся к очень перспективным (ОП); 70% к перспективным (П), малоперспективных (МП) видов оказалось 19%. Не перспективных (НП) видов в коллекции Зимнего сада не выявлено.
Глава 4. ФИТОНЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ И АЛЛЕЛОПАТИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ РАСТЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХСЯ В ОЗЕЛЕНЕНИИ ДЕТСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ
Оценка фитонцидной активности некоторых представителей рода Ficus. У всех исследованных видов (F. elastica Roxb., F. benjaminii L., F. lirata Warb., F. binnendijkii Mig., F. bengbalensis L., F. deltoidea Jack..) наблюдался сезонный ритм фитонцидной активности. Было обнаружено, что наивысшая активность всех видов приходится на весенние (апрель, май) и осенние (сентябрь, октябрь) месяцы (рис. 2 а-е).
У Ficus benjaminii выявлена наивысшая фитонцидная активность. Так минимальное время гибели инфузорий было в мае-июне и сентябре-октябре, что составляло в среднем 7,5 минут, а максимальное время зафиксировано в декабреянваре и составляет около 12 минут. Время повышения фитонцидной активности проходит плавно, понижаясь (с небольшими колебаниями) с января по сентябрь, а потом вновь возрастая (рис. 2а).
У Ficus lirata также, как и у предыдущих двух рассмотренных видов выявлены резкие сезонные колебания фитонцидной активности (рис. 2б). У данного вида наивысшая фитонцидная активность приходится на летний период с мая по сентябрь. Минимальное время гибели инфузорий составляет 18 минут (май, июль, август), а максимальное время около 21 минуты (январь).
У Ficus binnendijkii (рис. 2в) выявлен резкий скачок повышения фитоцидной активности в весенние месяцы (март-май), затем активность снижается до января. Минимальное время гибели инфузорий составляет 17 минут (апрель), максимальное 20 минут (январь).
У Ficus elastica фитонцидная активность плавно повышается к июню. Так, минимальное зафиксированное время около 16 минут (июнь, октябрь), максимальное 21 минута (январь).
У Ficus bengbalensis L. и у Ficus deltoidea Jack. в фитонцидной активности не выявлено столь резких колебаний. А в течение календарного года наблюдалось постепенное увеличение активности в весенний период, а затем опять её плавное снижение к зиме.
У Ficus bengbalensis L. минимальным является время гибели инфузорий, зафиксированное в мае-июне (18,5 минут), максимальным в декабре (23 минуты) (рис. 2д).
У Ficus deltoidea Jack. минимальное время воздействия на инфузорий приходится на апрель-май (17 минут), максимальное время зафиксировано (рис. 2е) в январе (24 минуты).
В результате эксперимента выявлено, что некоторые представители рода Ficus обладают выраженной фитонцидной активностью и могут быть рекомендованы для использования их в детских учреждениях с целью снижения в воздухе патогенных микроорганизмов и профилактики инфекционных заболеваний.
Содержание микроорганизмов в воздушной среде учебных помещений. Сравнивая данные по экспериментальному и контрольному классу прослежена динамика изменения количества бактериальных единиц в воздушной среде. В экспериментальном классе четко прослеживается взаимосвязь (рис. 3) между фитонцидной активностью растений и сезонными изменениями температуры воздуха и освещенности. Так, с повышением солнечной инсоляции в феврале месяце растения вступают в период роста и их фитонцидная активность постепенно увеличивается.
Небольшое уменьшение в выделении фитонцидов наблюдается в мае ввиду, физиологических изменений в растениях. В летние месяцы наблю-
дается наименьшее КОЕ/м3, что связано с отсутствием в школе детей. В сентябре уровень КОЕ/м3 опять резко увеличивается в связи с приходом учеников. В октябре после повышения температуры воздуха в учебных помещениях у большинства растений наблюдается крастковременное усиление роста и повышение фитонцидной активности. В контрольном классе с конца зимы наблюдается незначительное уменьшение КОЕ/м3, связанное с уменьшением количества бактериальных единиц в атмосферном воздухе, попадающим в учебное помещение при регулярном проветривании. Таким образом, взаимодействие фитонцидной активности растений на бактериальную флору учебных помещений можно оценивать как высокую. Характер её динамики подтверждает возможность существенного оздоровления воздушной среды учебных помещений. Создаваемый антибактериальный фон, снижающий в 3 раза уровень КОЕ/м3 позволит снизить распространение инфекций в условиях высокой концентрации учащихся.
Содержание микроорганизмов в воздушной среде Зимнего сада. В Зимнем саду наблюдается специфическая динамика фитонцидной активности растений, связанная со сформированностью специфического в Зимнем саду микроклимата с отличными от учебных помещений показателями влажности и температуры воздуха и освещенности. Данные показатели в Зимнем саду незначительно отличаются от ФА в классах и холлах в течении календарного года.
Четко прослеживается повышение фитонцидной активности растений с повышением температуры воздуха и инсоляции с марта по сентябрь и значительное её уменьшение в зимний период времени с ноября по февраль в связи со снижением общей освещенности и температуры воздуха.
Аллелопатические взаимоотношения растений. В 2006 году для изучения аллелопатических влияний из растений Зимнего сада было создано 15 пар фитонцидных растений. Наблюдения за растениями проводились на протяжении двух лет. Из них выделили 5 наиболее выдающихся пар.
1. Cymbopogon nardus – Tradescantia zebrine Loud. В процессе наблюдения за данной группой растений установлено, что C. nardus подавляет развитие T. zebrine. У экспериментальных экземпляров традесканции, по сравнению с отдельнорастущими контрольными, уменьшилась величина листовой пластинки, значительно укоротились междоузлия, зато резко увеличилось количество листьев на побеге (табл. 2).
Таблица 2. Аллелопатическое взаимодействие Cymbopogon nardus и Tradescantia zebrine
2. Laurus nobilis Chlorophytum comosum Bak. В данной паре выявлены изменения у Ch. comosum. У него значительно увеличивается размер листовой пластинки и сокращается количество листьев в розетке (табл. 3).
Таблица 3. Аллелопатическое взаимодействие Laurus nobilis и Chlorophytum comosum
3. Rosmarinus officinalis L. Tradescantia zebrine В сочетании
4. R. officinalis – T. zebrine оба растения характеризуются хорошим приростом по сравнению с контрольными экземплярами (табл. 4).
Таблица 4. Аллелопатическое взаимодействие Rosmarinus officinalis и Tradescantia zebrine
4. Laurus nobilis L. Tradescantia zebrine. Растения в данной паре не дают большого прироста и не отличаются от контрольных экземпляров иногда наблюдается увеличение листовой пластинки, как у T. zebrine (почти в 1,5 раза), так и у L. nobilis (таблица 5).
Таблица 5. Аллелопатическое взаимодействие Laurus nobilis и Tradescantia zebrine
5. Kalanchoe pinnata Pers. – Mentha piperita L. В данной паре очень хорошо развивается M. piperita (хороший прирост и крупные листовые пластинки). pinnata развивается также, как и контрольные экземпляры (табл. 6).
Таблица 6. Аллелопатическое взаимодействие Kalanchoe pinnata на Mentha piperita
Проведенные исследования показывают, что изучаемые растения при использовании их в озеленении, можно использовать в парах. Такие сочетания обеспечивают увеличение ассимиляционной поверхности и улучшают внешний вид у растений.
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ МИКРОКЛОНАЛЬНОГО РАЗМНОЖЕНИЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА FICUS
Выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение стерильной культуры. Установлено, что экспланты, взятые с молодых растений фикусов (1–2-й год жизни), обладают гораздо большим морфогенетическим потенциалом по сравнению со взрослыми растениями ( 5 – 10 лет жизни). Наши исследования согласуются с литературными данными (Бутенко, 1986; Катаева, Бутенко, 1983; Jona, 1982).
Оптимальным типом экспланта для F. benjamina оказались верхушечные побеги с 2-мя междоузлиями, для F. elastica – верхушечные почки, для F. lyrata фрагменты листовой пластинки с наличием центральной жилки. Полученные результаты согласуются с данными (Jona, 1982; Jona, Gribaudo, 1987, 1991).
Продолжительность стерилизации подбирали в зависимости от возраста экспланта и его морфологических особенностей: более молодые и тонкие побеги стерилизовали 8 минут, более крупные – 10-12 мин. Более длительная обработка приводила к гибели эксплантов.
Нужна помощь в написании автореферата?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Первоначальную закладку всех эксплантов проводили на безгормональную питательную среду с минеральной основой МС. Через 5-7 дней полностью инфицированные экспланты выбраковывали, частично инфицированные стерилизовали повторно, неинфицированные экспланты пересаживали на питательную среду, соответствующую дальнейшим этапам.
В результате была получена стерильная культура у следующих видов и сортов Ficus: F. benjamina (сорта Daniella, Starlight, Gold Princess, Monique Exotica), F. elastic (сорта ‘Melany’,’ Rubra’, ‘Brazil’), F. lyrata (сорт ‘Bambino’).
Развитие эксплантов. На этом этапе нами были проведены исследования влияниz состава питательной среды на коэффициент размножения и характер развития растений.
У F. lyrata было изучено взаимодействие минерального состава питательной среды на коэффициент размножения (количество растений из одного экспланта) и длину побегов. Использовали 3 типа питательных сред, различающихся по минеральному составу: – среда с полным составом макрои микросолей по прописи (МС), среда с половинной долей солей МС (1/2 МС) и среда с составом макрои микросолей по прописи Гамборга. Результаты отражены в табл. 7.
Таблица 7. Взаимодействие минерального состава питательной среды на коэффициент размножения и длину побегов у эксплантов F. Lyrata (концентрация БАП 1,0 мг/л)
Для исследования влияния гормонального состава питательных сред на коэффициент размножения и характер роста эксплантов для F. lyrata проводили следующие опыты:
Опыт 1. Экспланты культивировали на питательных средах с минеральной основой МС и постоянным содержанием гормонов – 2-iP (8,05 мг/л), БАП (5,4 мг/л), ИМК (2,5 мг/л), кинетин (5,16 мг/л), применяя их 10ти и 100-кратное разбавление и добавляя в некоторых вариантах гибберелловую кислоту (Г) и аденинсульфат (АД). В результате были получены следующие данные (табл. 8).
Таблица 8. Взаимодействие регуляторов роста, содержащихся в питательной среде, на коэффициент размножения у эксплантов F. Lyrata
Примечание: Г гибберелловая кислота, 100 кратное и 10 кратное разбавление основных гормонов, АД аденинсульфат.
Статистический анализ данных показал, что лучший результат даёт 100-кратное разбавление основных гормонов по сравнению с 10-кратным. аденинсульфата, что свидетельствует о его положительном эффекте. Добавление гибберелловой кислоты и АД не даёт существенных преимуществ.
Опыт 2. Культивировались экспланты на питательных средах с минеральной основой МС и добавлением цитокинина Бап в различных концентрациях. В одном из вариантов добавляли ауксин (табл. 9).
Таблица 9. Взаимодействие гормонального состава питательной среды на морфометрические показатели регенерантов F. Lyrata
Примечание: 1,5; 0,8; 0,5 концентрация цитокенина БАП (мг/л) в питательной среде на основе МС; 1/2 НГ половинная доля солей в МС среде; К2 среда МС с добавлением цитокенина и ауксина.
Сравнительный анализ полученных данных показал, что максимальный коэффициент размножения достигается эксплантами F.lyrata при культивировании их на среде К2 (с добавлением цитокинина и ауксина), что совпадает с данными (Немойкина, 2003). Максимальная длина побегов и количество междоузлий достигается на среде с низким содержанием БАП (0,05 мг/л) и половинной дозой солей МС, но при этом резко снижается коэффициент размножения. Учитывая, что на этапе размножения главным показателем является количество микропобегов из одного экспланта, можно утверждать, что лучшей питательной средой для размножения F. lyrata является среда К2.
По результатам опытов оптимальной питательной средой для микроклонального размножения F. lyrata является среда с минеральной основой МС и добавлением БАП и ИМК в концентрациях 0,5 мг/л и 0,05 мг/л соответственно.
В ходе исследований изучено взаимодействие гормонального состава питательной среды на коэффициент размножения у трех сортов F. elastic: Melany, Rubra, Brazil. При этом гормональный состав среды I взят из рекомендаций зарубежной литературы и принят за стандарт (st), остальные среды были экспериментально модифицированы (табл. 10).
Таблица 10. Коэффициент размножения у сортов F. elastic в зависимости от гормонального состава питательной среды (минеральная основа – МС)
Примечание: I стандарт; II с добавление цитокенина БАП (бензиламинопурин) ; III с добавление цитокенина 2иП (N-изопентиламинопурин); IV с добавлением цитокенина БАП, Г гибберелловай кислоты и уменьшеной в двое концентрации 2иП, Vдобавление БАП, 2-iП и ИУК индолил-3-уксусной кислоты.
При сравнении F. elastic и F. lyrata можно заметить, что значительно большим морфогенетическим потенциалом в культуре in vitro обладает F. lyrata (коэффициент размножения – 34,0+7,0), у сортов вида F. elastic наибольшей регенерационной способностью обладает сорт Melany, во всех средах коэффициент размножения наивысший – от 7,2 до 10,5.
Укоренение. Данный этап был достигнут только у растений F. lyrata. При этом основные исследования были направлены на изучение влияния индукторов ризогенеза (различных ауксинов) и их концентрации на формирование корневой системы. Корни образовывались преимущественно у основания стебля растения. Лучший результат был получен с использованием ИМК (табл. 11).
Таблица 11. Образование корневой системы у побегов F. lyrata под взаимодействием различных индукторов ризогенеза
Адаптация. Адаптацию размноженных растений фикусов in vitro проводили по технологии с использованием мха сфагнума (Sphagnum) (Ковалёва и др, 2000). Укоренившиеся растения были высажены на вегетирующий мох сфагнум и смесь песка, торфа и дерновой земли в соотношении 1:1:1. На стадии адаптации интенсивность светового режима составляла 5 – 7 тыс. лк. Посадка на сфагнум имеет преимущества из-за сокращения цикла культивирования – растения можно высаживать на мох даже с минимальным развитием корней.
Внедрение клонального микроразмножения способствует увеличению более чем в тысячу раз выхода укорененных растений представителей рода Ficus в сравнении с традиционным черенкованием. При таком способе размножения независимо от времени года возможно получение в короткие сроки однородного потомства, свободного от бактериальных и грибных болезней.
ВЫВОДЫ
1. На основе изучения в Зимнем саду школы № 2006 г. Москвы 135 видов представителей 95 родов из 45 семейств тропических и субтропических растений по ритмам цветения выделено– 56 видов с преобладанием весенне-летне-осеннего срока цветения.
2. Выделенные виды распределены на 7 групп: растения, цветущие летом с начала апреля до конца первой декады сентября (28 видов); растения летне-осеннего цветения с начала апреля до конца октября (28 видов); растения, цветущие осенью со второй декады сентября до конца октября (4 вида Aglaonema commutatum ; Clivia miniata Rgl.; Echinopsis oxygona Zuss.; Gasteria carinata Haw.); растения, цветущие в осенне-зимний период со второй декады сентября по январь (2 вида Stapelia grandoflora L.; Zamioculcas zamiifolia); растения, цветущие зимой с начала ноября по конец января (1 вид Zygocactus rucatus K. Schum.); растения, цветущие весной с начала февраля по конец марта (3 вида -Amorphophallus konjac C. Koch.; Eucharis grandiflora Planch. et Lindl.; Euphorbia pulcherrima Klotzsch.); длительноцветущие растения в течение 10-11 месяцев (15 видов).
3. На основании модифицированной шкалы комплексной оценки перспективности интродукции в детских учреждениях установлено, что наиболее перспективными фитонцидоактивными видами являются: представители семейства Araceae, Begoniaceae, Commelinaceae, Liliaceae, Lauraceae, Myrtaceae, Moraceae.
4. Выявлена динамика изменения фитонцидной активности коллекционных растений в зависимости от сезона года, температуры, освещенности и влажности воздуха в помещении. В детских учебных учреждениях наиболее перспективным является использование растений семейства Moraceae рода Ficus ( elastica, F. benjaminii, F. lirata, F. binnendijkii) с высокой фитонцидной активностью в течение всего календарного года с незначительным понижением в зимние месяцы.
5. Установлено, что в классах, где используются фитонцидные растения, количество бактериальных колоний уменьшается в 2,5 раза, а в некоторые месяцы и в 3,5 раза по сравнению с учебными классами без горшечных растений.
6. Выявлены аллелопатические взаимодействия некоторых групп растений из коллекции Зимнего сада. Выделено 5 наиболее взаимовлияющих пар: Cymbopogon nardus – Tradescantia zebrine; 2. Laurus nobilisChlorophytum comosum, 3. Rosmarinus officinalis Tradescantia zebrine, 4. Laurus nobilis Tradescantia zebrine, 5. Kalanchoe pinnata– Mentha piperita, при близком размещении которых отмечено увеличение ассимилирующей поверхности и улучшение внешнего состояния растений одного из видов.
7. Оптимальным способом размножения представителей рода Ficus является микроклональное размножение при комплексном сочетании минерального состава питательной среды и регуляторов роста. Добавление гормонов (цитокинина и ауксина) в питательную среду увеличивает диапазон морфометрических показателей регенерантов.
Нужна помощь в написании автореферата?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
8. Разработанные эффективные методы микроклонального размножения фикусов позволяют получить наибольшее количество генетически однородного, качественного посадочного материала за достаточно короткий срок для озеленения детских учреждений
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:
1. При организации зимних садов и озеленении детских учреждений следует учитывать как экологические, так и эстетические характеристики используемых растений. Для использования в озеленении рекомендуем семейства: Araceae, Agavaceae, Asphodelaceae, Begoniaceae, Bromeliaceae, Vitaceae, Commelinaceae, Liliaceae, Myrtaceae, Crassulaceae,
2. С учетом сезонной динамики фитонцидной активности рекомендуются к использованию представители рода Ficus семейства Из видов наиболее перспективными являются Ficus Benjaminii, Ficus binnendijkii, Ficus lirata, Ficus elastica.
3. При использовании метода in vitro для размножения представителей рода Ficus необходимо учитывать, что экспланты следует брать с молодых побегов (1 – 2-й год жизни); оптимальной питательной средой для микроклонального размножения lyrata является среда МС с добавлением БАП и ИМК в концентрациях 0,5 мг/л и 0,05 мг/л соответственно; для укоренения эксплантов из ауксинов лучше применять ИМК в концентрации 0,5 – 1,0 мг/л; адаптацию растений проводить с использованием технологии посадки на мох сфагнум.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Миронова, Ю. В. Аллелопатические свойства растений / Ю. В. Миронова, А. А. Жученко-мл. // Актуальные проблемы современного аг- рарного производства : сб. ст. междунар. науч.-практ. конф. преподавате- лей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов РФ, Москва, 24-26 апр. 2007 г. / Рос. ун-т дружбы народов. – М., 2007. – С. 66-68.
2. Миронова, Ю. В. Аллелопатические свойства и использование растений с фитонцидными свойствами в школьных помещениях / Ю. В. Миронова // Современные проблемы фитодизайна : материалы междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 28-31 мая 2007 г. – Белгород, 2007. – С. 442-446.
3. Миронова, Ю. В. Использование фитонцидных растений в шко- лах Москвы / Ю. В. Миронова // Актуальные проблемы ботаники и мето- дики преподавания биологии : материалы II междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 24-26 сент. 2007 г. / Белгор. гос. ун-т, Ботан. сад Харьков. нац. ун-та [и др.]. – С. 215-219.
4. Миронова, Ю. В. Методические основы озеленения школьных помещений / Ю. В. Миронова // Лекарственные растения и биологически активные вещества: фитотерапия, фармация, фармакология : материалы междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 8 февр. 2008 г. / БелГУ [и др.] ; под ред. В. Н. Сорокопудова. – Белгород, 2008. – С. 60-67.
5. Миронова, Ю. В. Научно-методические основы создания зимних садов в школе / Ю. В. Миронова // Лекарственные растения и биологиче- ски активные вещества: фитотерапия, фармация, фармакология : материа- лы междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 8 февр. 2008 г. / БелГУ [и др.] ; под ред. В. Н. Сорокопудова. – Белгород, 2008. – С. 67-71.
6. Миронова, Ю. В. Усовершенствование методики микроклональ- ного размножения представителей семейства Moraceae / Ю. В. Миронова, Ю. М. Зинина, В. Н. Сорокопудов // Биотехнология как инструмент сохра- нения биоразнообразия растительного мира : материалы II всерос. науч.- практ. конф., Волгоград, 19-21 авг. 2008 г. / Отд. биол. наук РАН, Совет ботан. садов России [и др.] ; под ред. А. С. Демидова. – Белгород, 2008. – С. 218-221.
7. Миронова, Ю. В. Научно-методические рекомендации по озеле- нению школьных помещений / Ю. В. Миронова. – Белгород : Политерра, 2008. – 44 с.
8. *Миронова, Ю. В. Перспективы использования представителей рода Ficus в фитодизайне помещений / Ю. В. Миронова, В. Н. Сорокопу- дов // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. – 2009. – № 5. – С. 27-30.
9. Ассортимент видов древесных растений для озеленения населен- ных мест Белгородской области : науч.-практ. рекомендации / под ред. В. Н. Сорокопудова. – Белгород : Политерра, 2009. – 131 с.
10. Основы декоративного садоводства и озеленения в условиях Бел- городской области : науч.-метод. рекомендации / под ред. В. Н. Сорокопу- дова. – Белгород : Политерра, 2009. – 40 с.
11. Ассортимент древесных растений для озеленения производст- венных и общественных помещений / БелГУ ; под ред. В. Н. Сорокопудо- ва. – Белгород : Политерра, 2009. – 52 с.
12. *Миронова, Ю. В. Фитонцидная активность представителей рода Ficus L. в закрытых помещениях / Ю. В. Миронова, В. Н. Сорокопудов // Естественные и технические науки. – 2009. – № 5 (43). – С. 78-80.
13. Миронова, Ю. В. Актуальные аспекты экологического образова- ния в современных условиях / Ю. В. Миронова, В. А. Илюхина // Фитоди- зайн в современных условиях : материалы междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 14-17 июня 2010 г. / Белгор. гос. ун-т, Ботан. сад Харьков. нац. ун-та [и др.] ; [под ред. В. К. Тохтарь, В. Н. Сорокопудова]. – Белгород, 2010. – C. 292-301.
14. Миронова, Ю. В. Перспективы использования рода Ficus L. в со- временном фитодизайне / Ю. В. Миронова, В. Н. Сорокопудов // Фитоди- зайн в современных условиях : материалы междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 14-17 июня 2010 г. / Белгор. гос. ун-т, Ботан. сад Харьков. нац. ун-та [и др.] ; [под ред. В. К. Тохтарь, В. Н. Сорокопудова]. – Белгород, 2010. – C. 318-322.
15. *Миронова, Ю. В. Перспективы использования некоторых пред- ставителей рода Ficus L. в современном фитодизайне интерьеров детских учреждений / Ю. В. Миронова, В. Н. Сорокопудов, О. А. Сорокопудова // Гавриш. – 2011. – № 2. – С. 36-38.
16. *Миронова, Ю. В. Биологические особенности размножения не- которых представителей рода Ficus L. в культуре in vitro / Ю. В. Миронова, В. Н. Сорокопудов, О. А. Сорокопудова // Научные ведомости БелГУ. Сер. Естественные науки. – 2011. – № 9 (104), вып. 15/2. – С. 55-58.
17. Миронова, Ю. В. Рекомендации по наружнему и внутреннему озе- ленению в образовательных учреждениях / Ю. В. Миронова, В. Н. Сорокопу- дов – М.: Издательство: Учебный центр «Перспектива», 2011. – 132 с.