ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2022-4-30-39ecodag-2659Research ArticleЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙECOLOGY OF PLANTSЕстественное и микроклональное воспроизведение палеоэндемика Дагестана Scabiosa gumbetica Boiss.Natural and microclonal reproduction of the Dagestan paleoendemic Scabiosa gumbetica Boiss.https://orcid.org/0000-0002-7621-5898АджиеваА. И.AdzhievaA. I.

Аида И. Аджиева, кандидат биологических наук, доцент, кафедра ботаники

367000 г. Махачкала, ул. Магомеда Гаджиева, 43а

Тел. +79633726499

Aida I. Adzhieva, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Botany

43a Magomed Gadzhieva St, Makhachkala 367000

Tel. +79633726499

saricum@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7722-7399АлиеваЗ. М.AlievaZ. M.

Зарина М. Алиева

Махачкала

Zarina M. Alieva

Makhachkala

https://orcid.org/0000-0001-7517-5671МартемьяноваВ. К.MartemyanovaV. K.

Вера К. Мартемьянова

Махачкала

Vera K. Martemyanova

Makhachkala

Дагестанский государственный университетРоссияDagestan State UniversityRussian Federation20222812202217430‐39Copyright © Аджиева А.И., Алиева З.М., Мартемьянова В.К., 20222022Аджиева А.И., Алиева З.М., Мартемьянова В.К.Adzhieva A.I., Alieva Z.M., Martemyanova V.K.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/2659Цель

Цель. Scabiosa gumbetica Boiss. – палеоэндемичный петрофильный вид внутригорий Дагестана, что делает актуальным его комплексные исследования. Работа посвящена выявлению состояния тантаринской ценопопуляции вида и изучению потенциала возобновления особей в полевых, лабораторных условиях и в культуре in vitro.

Материал и методы

Материал и методы. Многолетние популяционные исследования S. gumbetica с использованием геоботанических методов проводились в окрестностях селения Тантари Гумбетовского района Дагестана. Виталитетное состояние особей определяли по методу Злобина, степень состояния жизненности особей – по Ишбирдину. Введение объекта в культуру in vitro обеспечивали по общепринятой методике.

Результаты

Результаты. Широкий диапазон варьирования признаков особей S. gumbetica характеризует дифференцированность экотопов. Виталитетный анализ особей обнаружил депрессивные тенденции развития ценопопуляции с невысокой степенью их выраженности. Показано высокое значение потенциальной и низкое – реальной семенной продуктивности, которая недостаточна для успешного семенного возобновления в природных популяциях. Потенциал вегетативного возобновления особей успешен, что возмещает недостатки семенного возобновления. Разработана схема клонального микроразмножения S. gumbetica путем культивирования узловых эксплантов на среде Мурасиге‐Скуга с добавлением ИМК, НУК, БАП, кинетина.

Заключение

Заключение. Низкая реальная семенная продуктивность и депрессивные тенденции виталитета особей в тантаринской ценопопуляции S. gumbetica свидетельствуют о необходимости разработки методов для ее сохранения. Здесь перспективными могут стать биотехнологические методы. Исследования обосновали и продемонстрировали возможности микроклонального воспроизведения путем прямого органогенеза.

Aim

Aim. As a paleoendemic petrophilic species of the foothills of Dagestan Scabiosa gumbetica Boiss, its comprehensive studies are relevant. This work is devoted to the identification of the state of the Tantari cenopopulation of the species and the study of the renewal potential of individuals in the field, in laboratory conditions and through in vitro culture.

Material and Methods

Material and Methods. Long‐term population studies of Scabiosa gumbetica using geobotanical methods were carried out in the vicinity of the village of Tantari in the Gumbetovsky district of Dagestan. The vital state of individuals was determined by the Zlobin method, while the degree of vitality of individuals was determined according to Ishbirdin. The introduction of the subject into in vitro culture was done according to the generally accepted methodology.

Results

Results. A wide range of variation in the characteristics of S. gumbetica individuals characterises the differentiation of ecotopes in which it occurs. The vital analysis of individuals revealed depressive tendencies in the development of the cenopopulation with a low degree of severity. A high value of potential and a low value of real seed productivity were shown – insufficient for successful seed renewal in natural populations. The potential of vegetative renewal of individuals was confirmed, which compensates for the low productivity of natural seed renewal. A scheme of clonal micro‐multiplication of S. gumbetica was developed by cultivating nodal explants on a Murashige‐Skuga medium with the addition of IBA, NAA, BAP and kinetin.

Conclusion

Conclusion. Low real seed productivity and depressive tendencies of the vitality of individuals in the Tanari cenopopulation of S. gumbetica indicate the need to develop methods for its conservation. Biotechnological methods can be promising. Studies have substantiated and demonstrated the possibilities of microclonal reproduction by direct organogenesis.

Популяционные исследованиявиталитет популяцииScabiosa gumbeticaмикроклональное размножениекультура in vitroPopulation studiespopulation vitalityScabiosa gumbeticamicroclonal reproductionin vitro cultureReferencesКузнецов Н.И. Нагорный Дагестан и значение его в истории развития флоры Кавказа // Известия Императорского Русского географического общества. 1910. XLVI (VI). C. 213–260.Kuznetsov N.I. Mountain Dagestan and its importance in the history of the Caucasian flora. Izvestiia Imperatorskogo Russkogo geograficheskogo obshchestva [News of the Imperial Russian Geographical Society]. 1910, XLVI (IV), pp. 213–260. (In Russian)Львов П.Л. Редкие и исчезающие виды растений Дагестана // Бюллетень Главного ботанического сада 1976. N 102. C. 102–106.Lvov P.L. Rare and endangered species of plants of Dagestan. Biulleten Glavnogo Botanicheskogo Sada [Bulletin of the main botanical garden]. 1976, no. 102, pp. 102–106. (In Russian)Бийболатова З.А., Аджиева А.И. Онтогенетическая структура ценопопуляций эндемичного дагестанского вида Scabiosa gumbetica Boiss. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. N 10. C. 43–47.Biibolatova Z.A., Adzhieva A.I. Ontogenetic spectrum coenopopulations endemic Dagestan kind Scabiosa gumbetica Boiss. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh I fundamentalnykh issledovanii [International Journal of Applied and Fundamental Research]. 2014, no. 10, pp. 43–47. (In Russian)Литвинская С.А., Муртазалиев Р.А. Кавказский элемент во флоре Российского Кавказа: география, созология, экология. Краснодар. 2009. 439 с.Litvinskaya S.A., Murtazaliev R.A. Kavkazskii element vo flore Rossiiskogo Kavkaza: geografiya, sozologiya, ekologiya [The Caucasus Element within the Flora of the Russian Caucasus: Geography, Sozology, Ecology]. Krasnodar, 2009, 439 p. (In Russian)Шахбанова З.З. Популяционные исследования репродуктивной сферы Scabiosa gumbetica Boiss. // Сборник статей Всероссийской научной конференции «Модернизация науки и образования», Махачкала, 2015. C. 144–146.Shakhbanova Z. Z. Populyatsionnye issledovaniya reproduktivnoi sfery Scabiosa gumbetica Boiss. [Population investigations of reproductive sphere of Scabiosa gumbetica Boiss.]. In: Sbornik statei Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii «Modernizatsiya nauki i obrazovaniya» [Digest of articles of All-Russian Scientific Conferences «Modernization science and education», Makhachkala, 2015]. Makhachkala, 2015, pp. 144–146. (In Russian)Бутенко Р. Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБК – ПРЕСС, 1999. 160 с.Butenko R.G. Biologiya kletok vysshikh rastenii in vitro i biotekhnologii na ikh osnove [Biology of higher plant cells in vitro and biotechnology based on them]. Moscow, FBK – PRESS, 1999, 160 p. (In Russian)Молканова О.И., Горбунов Ю.Н., Ширнина И.В., Егорова Д.А. Применение биотехнологических методов для сохранения генофонда редких видов // Ботанический журнал. 2020. Т. 105. N 6. C. 610–619. DOI: 10.31857/S0006813620030072Molkanova O.I., Gorbunov Yu.N., Shirnina I.V., Egorova D.A. Application of biotechnological methods for preserving the gene pool of rare species. Botanical Journal, 2020, vol. 105, no. 6, pp. 610–619. (In Russian) DOI: 10.31857/S0006813620030072Алиева З.М., Мартемьянова В.К., Юсуфов А.Г. Специфика морфогенеза изолированных структур редких растений Дагестана in vitro // Фундаментальные исследования. 2014. N 6. С. 58–62.Alieva Z.M., Martem'yanova V.K., Yusufov A.G. Specificity of morphogenesis of isolated structures of rare plants of Dagestan in vitro. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental research]. 2014, no. 6. pp. 58–62. (In Russian)Масленников А.В., Сорокина С.С., Филиппова С.С. Редкий охраняемый вид скабиоза исетская (Scabiosa isetensis L.) как объект клеточных технологий // Материалы Всероссийской научной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования по приоритетным направлениям биоэкологии и биотехнологии». Чебоксары: ИД «Среда», 2019.С. 34–37.Maslennikov A.V., Sorokina S.S., Filippova S.S. Redkii okhranyaemyi vid skabioza isetskaya (Scabiosa isetensis L.) kak ob"ekt kletochnykh tekhnologii [A rare protected species of scabiosa isetensis (Scabiosa isetensis L.) as an object of cellular technologies]. Materialy Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii «Fundamental'nye i prikladnye issledovaniya po prioritetnym napravleniyam bioekologii i biotekhnologii», Cheboksary, 2019 [Materials of the All-Russian Scientific Conference "Fundamental and Applied Research in Priority Areas of Bioecology and Biotechnology"]. Cheboksary, "Sreda" Publ., 2019, pp. 34–37. (In Russian)Мартемьянова В.К., Алиева З.М. Морфогенез эксплантов зеленых побегов скабиозы гумбетовской (Scabiosa gumbetica Boiss.) in vitro и ее микроразмножение // Биотехнология. 2014. N 3. С. 62–66.Martemyanova V.K., Alieva Z.M. Morphogenesis of explants of green shoots of Scabiosa gumbetica Boss. in vitro and its micropropagation. Biotekhnologiya [Biotechnology]. 2014, no. 3, pp. 62–66. (In Russian)Ахмедова З.М., Бабаева Д.Р., Шахбанова З.З., Магомедова Б.С. Изучение пространственного размещения особей Onobrychis majorovii на массиве Сарыкум (Дагестан) // Материалы международной конференции «Флора и заповедное дело на Кавказе: история и современное состояние изученности». Пятигорск, 22-25 мая 2019. С. 18–19.Ahmedova Z.M., Babaeva D.R., Shahbanova Z.Z., Magomedova B.S. Izuchenie prostranstvennogo razmeshcheniya osobei Onobrychis majorovii na massive Sarykum (Dagestan) [Study of spatial placement of Onobrychis majorovii individuals on the Sarykum massif (Dagestan)]. Materialy mezhdunarodnoi konferentsii «Flora i zapovednoe delo na Kavkaze: istoriya i sovremennoe sostoyanie izuchennosti». Pyatigorsk, 22-25 maya 2019 [Materials of the international conference "Flora and Conservation in the Caucasus: history and current state of knowledge". Pyatigorsk, May 22-25, 2019]. Pyatigorsk, 2019, pp. 18–19. (In Russian)Яровенко Е.В. Некоторые исследования популяции хохлатки таркинской (Corydalis tarkiensis Prok (Fumariaceae DC.) на территории Нараттюбинского хребта (Дагестан) // Ботанический вестник Северного Кавказа. 2016. N 1. С. 82–90.Yarovenko E.V. Some studies of the population of the Corydalis Tarkinsky (Corydalis tarkiensis Prok (Fumariaceae DC.) on the territory of the Narattyubinsky ridge (Dagestan). Botanicheskii vestnik Severnogo Kavkaza [Botanical Bulletin of the North Caucasus]. 2016, no. 1, pp. 82–90. (In Russian)Аджиева А.И. Изучение метрических параметров в сарыкумской ценопопуляции эспарцета Майорова // Тезисы докладов III Всероссийской научной конференции «Закономерности распространения, воспроизведения и адаптаций растений и животных», Махачкала, 2021. С. 28–29.Adzhieva A.I. Izuchenie metricheskikh parametrov v sarykumskoi tsenopopulyatsii espartseta Maiorova [Study of metric peremeters in the Sarykum coenopopulation of Onobrychis Mjorovii]. Tezisy dokladov III Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii «Zakonomernosti rasprostraneniya, vosproizvedeniya i adaptatsii rastenii i zhivotnykh», Makhachkala, 2021 [Abstracts of reports of the All-Russian scientific conferens «Patterns of distribution, reproduction and adaptation of plants and animals», Makhachkala, 2021]. Makhachkala, 2021, pp. 28–29. (In Russian)Гаджиева Н.Н., Аджиева А.И. Первичные итоги исследования чиркейской ценопопуляции Onosma sericea Willd. // Вестник Дагестанского государственного университета. Серия 1. Естественные науки. 2022. Т. 37. Вып. 1. С. 95–101. DOI: 10.21779/2542-0321-2022-37-1-95-101Gadzhieva N.N., Adzhieva A.I. Primary results of the study of the Chirkei coenopopulation Onosma sericea Willd. Bulletin of Dagestan State University. Series 1. Natural sciences, 2022, vol. 37, iss. 1, pp. 95–101. (In Russian) DOI: 10.21779/2542-0321-2022-37-1-95-101Муртузалиева П.М. Виталитетный анализ Сачадинской ценопопуляции Salvia Beckeri (Trautv.) // Материалы VI Всероссийской конференции с международным участием «Горные экосистемы и их компоненты», Нальчик, 11–16 сентября 2017. С. 59–61.Murtuzalieva P.M. Vitalitetnyi analiz Sachadinskoi tsenopopulyatsii Salvia Beckeri (Trautv.) [Vital analysis of the Sachada coenopopulation of Salvia Beckeri (Trautv)]. Materialy VI Vserossiiskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem «Gornye ekosistemy i ikh komponenty», Nal'chik, 11-16 sentyabrya 2017 [Proceedings of the VI All-Russian Conference with international participation "Mountain ecosystems and their components", Nalchik, 11-16 September 2017]. Nalchik, 2017, pp. 59–61. (In Russian)Ходачек Е.А. Семенная продуктивность и урожай семян растений в тундрах Западного Таймыра // Ботанический журнал. 1970. N 55. C. 995–1010.Khodachek E.A. Seed productivity and seed yield of plants in the tundra of Western Taimyr. Botanicheskii zhurnal [Botanical Journal]. 1970, no. 55 (7), pp. 995–1010. (In Russian)Злобин Ю.А. Популяционная экология растений: современное состояние, точки роста. Сумы. 2009. 263 с.Zlobin Yu.A. The theory and practice of evaluation vital composition of plants. Botanicheskii zhurnal. [Botanical Journal]. 1989, no. 74 (6), pp. 769–781. (In Russian)Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М., Жирнова Т.В. Стратегии жизни ценопопуляции Cephalanthera rubra (L.) Rich. на территории Башкирского Государственного заповедника. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2005. N 1(9). С. 85–98.Ishbirdin A.R., Ishmuratova M.M., Zhirnova T.V. Strategies of life seedlings of Cephalantherarubra (L.) Rich. on the territory of the Bashkir State nature reserve. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N.I. Lobachevskogo [Bulletin of the Nizhny Novgorod University]. 2005, no. 1(9), pp. 85–98. (In Russian)Калинин Ф.Л., Сарнацкая В.В., Полищук В.Е. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений. Киев: Наукова думка, 1980. 448 с.Kalinin F.L., Sarnackaya V.V., Polishchuk V.E. Metody kul'tury tkanei v fiziologii i biokhimii rastenii [Methods of tissue culture in plant physiology and biochemistry]. Kiev, Naukova dumka Publ., 1980, 448 p. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.