Reproductive Biology of Rhodiola rosea under Wild Conditions of the Altai Mountains
Rhodiola rosea L. (golden root) is a valuable medicinal plant that has long been firmly established in wide medical practice. On the territory of Russia, R. rosea is one of the commercial species, whose reserves are actively exploited. Currently, the golden root is protected in most of its range and included in the Red Book of the Russian Federation (2008). Given the great economic importance of the golden root and intensive reduction its natural reserves, our aim was to assess current state of R. rosea cenopopulations and its reproductive potential realisation in natural growing conditions in the Altai Mountains (the Altai Republic). The studies were carried out on the territories of the following mountain ranges: the Iolgo Range (near Karakol Lakes), the Kurai Range (near the village of Kurai), the Northern Chuysky Range (in the upper reaches of the Aktru River), Mount Sukor (near the village of Chagan-Uzun), and the Southern Chuysky Range (in the upper reaches of the Akkol River); in the altitude range of 1840-2828 m above sea level. The reproductive state of nine cenopopulations was studied. The main morphological differences between males and females were revealed, and also cenopopulations sex structure, seed productivity indicators, seeds viability, and conditions for their germination were studied. An analysis of morphological features showed that males, compared with females, have a greater number of generative shoots. The generativity of males is also higher, but in terms of morphometric parameters, male shoots are somewhat inferior to female ones. It has been shown that as the growing conditions worsen in the cenopopulations sex spectrum, there is a shift in the ratio towards an increase in females. Under anthropogenic pressure, the reverse process is observed, which leads to a significant increase in the proportion of males. Cenopopula-tions little differ by the fruiting percentage and the ovules number in the flower, because these indicators have little connection with the growing conditions of the species. The values of other reproductive characteristics are in close interaction with external environmental factors. The cenopopulations, where the majority of reproductive indicators have positive deviations in comparison with the general population, can be considered as relatively safe. The cenopopulations with a high proportion of traits that have negative deviations are characterised as oppressed or close to this state. A negative correlation of some reproductive indicators (the number of generative shoots per individual, seed yield, and the number of female shoots per area) located higher than mean sea level has been established. In the laboratory experiment, freshly harvested seeds of Rhodiola rosea show low germination and an extended germination period. The most optimal method of seed germination is pre-treatment with a 0.1% solution of gibberellin A3. The article contains 5 Figures, 3 Tables and 54 References. The Authors declare no conflict of interest.
Keywords
rare species,
Rhodiola rosea,
reproductive biology,
cenopopulations sex structure,
seed productivity,
seed germination,
the Altai MountainsAuthors
| Prokopyev Alexey S. | National Research Tomsk State University | rereplants@list.ru |
| Yamburov Mikhail S. | National Research Tomsk State University | yamburov@mail.ru |
| Kataeva Tatjana N. | National Research Tomsk State University | gentianka@mail.ru |
| Chernova Olga D. | National Research Tomsk State University | chernovaolg@rambler.ru |
| Prokopyeva Elena S. | National Research Tomsk State University | grishaeva-92@mail.ru |
Всего: 5
References
Зотова М.И., Крылов Г.В., Саратиков А.С. Золотой корень - новое стимулирующее и адаптогенное средство // Известия Сибирского отделения АН СССР. Серия биолого-медицинских наук. 1965. Вып. 2, № 8. С. 111-119.
Саратиков А.С., Краснов Е.А. Родиола розовая (золотой корень). Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. 292 с.
Родиолы розовой корневища и корни (Rhodiolae roseae rhizomata et radices) ФС.2.5.0036.15 // Государственная фармакопея Российской Федерации: в 4 т. / науч. ред. C.B. Емшанова, О.Г. Потанина, Е.В. Буданова, В.В. Чистяков. XIV изд. 2018. Т. 4. С. 6383-6393. URL: https://femb.ru/record/pharmacopea14.
Chen C., Song J., Chen M., Li Z., Tong X., Hu H., Xiang Z., Lu C., Dai F. Rhodiola rosea extends lifespan and improves stress tolerance in silkworm, Bombyx mori // Biogerontology. 2016. Vol. 17, № 2. P. 373-381.
Некратова Н.А., Некратов Н.Ф. Лекарственные растения Алтае-Саянской горной области: ресурсы, экология, ценокомплексы, популяционная биология, рациональное использование. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2005. 228 с.
Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / гл. ред.: Ю.П. Трутнев и др.; сост. Р.В. Камелин и др. М.: Т-во научных изданий КМК, 2008. 855 с.
Куваев В.Б. Направления и принципы ведения ресурсных работ (на примере лекарственных растений) // Принципы и методы рационального использования дикорастущих полезных растений. Петрозаводск: Карельский филиал АН СССР, 1989. С. 18-33.
Некратова Н.А., Некратов Н.Ф., Михайлова С.И., Серых Г.И. Лекарственные растения Кузнецкого Алатау. Ресурсы и биология. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1991. 268 с.
Андреева В.Н. Семейство Crassulaceae - Толстянковые // Биологическая флора Мурманской области. Апатиты: Кольский филиал АН СССР, 1987. С. 21-39.
Лавриненко И.А., Ткаченко К.Г., Елсаков В.В. Популяционная и межвидовая изменчивость двух видов рода Rhodiola (Crassulaceae) в условиях Арктики // Ботанический журнал. 1998. Т. 83, № 9. С. 63-70.
Дровнина С.И. Состояние популяции редкого вида родиола розовая (Rhodiola rosea L.) на Летнезолотицком участке Национального парка "Онежское Поморье" // II Пахту-совские чтения: арктические горизонты: материалы Всерос. очно-заоч. науч.-практ. конф. Архангельск, 2021. С. 184-189.
Пережогин Ю.В. Онтогенез, структура популяций и перспективы использования Rhodiola rosea L. на Северном Урале: автореф. дис.. канд. биол. наук. Екатеринбург, 1995. 23 с.
Морозова Л.М., Степанова А.В., Магомедова М.А. Эколого-фитоценотическая приуроченность, возрастной состав ценопопуляций и запас корневищ Rhodiola rosea L. на Приполярном Урале // Растительные ресурсы. 1997. Т. 33, вып. 1. С. 3-14.
Фролов Ю.М., Полетаева И.И. Родиола розовая на Европейском Северо-Востоке. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 192 с.
Ишмуратова М.М. Родиола иремельская на Южном Урале. М.: Наука, 2006. 252 с.
Головко Т.К., Далькэ И.В., Бачаров Д.С., Бабак Т.В., Захожий И.Г. Толстянковые в холодном климате (биология, экология, физиология). СПб.: Наука, 2007. 205 с.
Полетаева И.И., Володина С.О., Володин В.В. Изучение индивидуальной изменчивости растений Rhodiola rosea L. в целях отбора ценных генотипов для микрокло-нального размножения // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15, № 3(2). С. 769-775.
Валуйских О.Е., Дубровский Ю.А., Кулюгина Е.Е., Канев В.А. Редкие растения окрестностей г. Хальмерсале (Северный Урал): эколого-фитоценотическая приуроченность, структура популяций, охрана // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2017. № 40. С. 66-87.
Казаринова Н.В. Эколого-биологические особенности родиолы розовой в Горном Алтае // Известия Сибирского отделения АН СССР. Серия биологических наук. 1977. Вып. 3, № 15. С. 38-42.
Положий А.В., Ревякина Н.В. Биология развития золотого корня в районе Катунского хребта (Алтай) // Растительные ресурсы. 1976. Т. 12, вып. 1. С. 53-59.
Положий А.В., Ревякина Н.В., Ким Е.Ф., Свиридова Т.П. Родиола розовая, золотой корень - Rhodiola rosea L. // Биология растений Сибири, нуждающихся в охране. Новосибирск: Наука, 1985. С. 85-114.
Нухимовский Е.Л. Основы биоморфологии семенных растений. М.: Недра, 1997. Т. 1: Теория организации биоморф. 632 с.
Ким Е.Ф. Родиола розовая (золотой корень) и биологические основы введения её в культуру / под ред. И.М. Красноборова. Барнаул: Изд-во АГУ, 1999. 176 с.
Самбуу А.Д., Шауло Д.Н., Зыкова Е.Ю. Биоэкологические особенности и продуктивность Rhodiola rosea L. (Crassulaceae) в Республике Тыва // Растительный мир Азиатской России. 2021. Т. 14, № 4. C. 277-283.
Софронов Р.Р., Егорова А.А., Чичигинарова Ю.В. Современное состояние ценопопу-ляций Rhodiola rosea L. на хребтах Сетте-Дабан и Сунтар-Хаята (Северо-Восточная Якутия) // Наука и образование. 2016. № 3. С. 112-116.
Кожевников Ю.П. Заметки о видах Sedum (Crassulaceae) // Ботанический журнал. 1989. Т. 74, № 4. С. 534-544.
Пешкова Г.А. Семейство Crassulaceae - Толстянковые // Флора Сибири. Новосибирск: Наука, 1994. Т. 7. С. 152-168.
Безделева Т.А. Семейство Толстянковые - Crassulaceae DC // Сосудистые растения советского Дальнего Востока. СПб.: Наука, 1995. Т. 7. С. 214-235.
Бялт В.В. Семейство Crassulaceae - Толстянковые // Флора Восточной Европы. СПб.: Мир и семья; Изд-во СПХФА, 2001. Т. 10. С. 250-285.
Fu K.J., Ohba H., Gilbert M.G. Crassulaceae // Flora of China: Vol. 8. Science Press, Beijing and Missouri Botanical Garden Press, St. Louis, 2001. P. 202-268.
Гончарова С.Б. Очитковые (Sedoideae, Crassulaceae) флоры российского Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 2006. 223 с.
Растения Центральной Азии: По материалам Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН / сост. Ю.П. Кожевников. М.: Т-во науч. изданий КМК, 2007. Вып. 16: Толстянковые-камнеломковые. 135 с.
Flora of North America. Oxford University Press, 2009. Vol. 8: Magnoliophyta: Paeoni-aceae to Ericaceae. 624 p.
Безделев А.Б., Безделева Т.А. Жизненные формы семенных растений российского Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 2006. 296 с.
Prokopyev A.S., Yamburov M.S., Chernova O.D., Kataeva T.N., Prokopyeva E.S., Mach-kinis E.Y., Kuznetsov A.A. Ecological and morphological features of Rhodiola rosea L. in natural populations in the Altai Mountains // Acta Biologica Sibirica. 2021. Vol. 7. P. 529544.
Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Труды БИН АН СССР. Сер. 3: Геоботаника. 1950. Вып. 3. С. 7-204.
Левина Р.Е. Репродуктивная биология семенных растений: обзор проблемы. М.: Наука, 1981. 96 с.
Злобин Ю.А., Скляр В.Г., Клименко А.А. Популяции редких видов растений: теоретические основы и методика изучения. Сумы: Университетская книга, 2013. 439 с.
Работнов Т.А. Методы изучения семенной продуктивности травянистых растений в сообществах // Полевая геоботаника. М.; Л., 1960. Т. 2. С. 20-38.
Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. Т. 59, № 6. С. 826-831.
Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. Семя. Л.: Наука, 1990. 204 с.
Данилова М.Ф. Сравнительная анатомия семян. СПб.: Мир и семья, 1996. С. 25-32.
ГОСТ 34221-2017. Семена лекарственных и ароматических культур. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2017. 27 с.
Фирсова М.К. Методы определения качества семян. М: Сельхозлитература, 1969. 295 с.
Ишмуратова М.М., Ткаченко К.Г. Семена травянистых растений: особенности латентного периода, использование в интродукции и размножении in vitro. Уфа: Гилем, 2009. 116 с.
Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.
Ревякина Н.В. Современная приледниковая флора Алтае-Саянской горной области (происхождение, становление, адаптация): автореф. дис. д-ра биол. наук. Новосибирск, 1995. 32 с.
Шереметьев С.Н. О приспособительном значении полового диморфизма цветковых растений // Ботанический журн. 1983. Т. 68, № 5. С. 561-571.
Полетаева И.И. Родиола розовая // Биология и экология редких растений Республики Коми. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. С. 119-138.
Ким Е.Ф., Днепровский Ю.М. Морфобиологические особенности семян золотого корня // Успехи изучения лекарственных растений Сибири: материалы межвуз. науч. конф. Томск, 1973. С. 52-55.
Нухимовский Е.Л. Начальные этапы биоморфогенеза Rhodiola rosea L., выращиваемой в Московской области // Растительные ресурсы. 1976. Т. 12, вып. 3. С. 348-355.
Prokopyev A.S., Martynenko A.O., Kataeva T.N., Pastukhova Yu.M. Seed Morphology and Germination Capacity of some Species in the Sedoideae subfamily (Crassulaceae family) // Biomedical and Pharmacology Journal. 2014. Vol. 7, № 2. P. 603-609.
Ревина Т.А., Свиридова Т.П., Степанюк Г.Я. Влияние эколого-географической природы посадочного материала на биологические особенности родиолы розовой при интродукции ее в лесную зону Западной Сибири // Биологические закономерности изменчивости и физиология приспособления интродуцируемых растений: тез. докл. Всесоюз. конф. Черновцы: Изд-во АН УССР, 1977. С. 118.
Нухимовский Е.Л. Экологическая морфология некоторых лекарственных растений в естественных условиях их произрастания // Растительные ресурсы. 1974. Т. 10, вып. 4. С. 499-516.
