ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2017-3-53-63ecodag-950Research ArticleЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙECOLOGY OF PLANTSМОРФОЛОГИЯ ВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ ЛИСТЬЕВ И ВТОРИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА INULAMORPHOLOGY OF EXCRETORY TISSUE OF LEAVES AND SECONDARY METABOLITES OF SOME SPECIES FROM INULA GENUSТамахинаАида Я.TamakhinaAida Ya.

д.с.-х.н., профессор кафедры плодоовощеводства и виноградарства, Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет, тел. +7(8662) 40-41-07, ул. Ленина, 1в, Нальчик, 360030 Россия

Doctor of Agriculture, Professor, Department of Fruit growing, Vegetable growing and Wine growing, Kabardino-Balkarian state agricultural university, 1v, Lenin St., Nalchik, 360030, Russia. tel.: +7(8662) 40-41-07

aida17032007@yandex.ruГадиеваАнжела А.GadiyevaAngela A.

к.б.н., старший преподаватель кафедры плодоовощеводства и виноградарства, Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет, г. Нальчик, Россия.

Candidate of Biological Sciences, senior lecturer, Department of Fruit growing, Vegetable growing and Wine growing, Kabardino-Balkarian state agricultural university, Nalchik, Russia

Кабардино-Балкарский государственный аграрный университетРоссияKabardino-Balkarian state agricultural universityRussian Federation2017121020171235363Copyright © Тамахина А.Я., Гадиева А.А., 20172017Тамахина А.Я., Гадиева А.А.Tamakhina A.Y., Gadiyeva A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/950

Цель. Данная работа посвящена изучению морфологии выделительной ткани листьев и вторичных метаболитов некоторых представителей рода Inula (Inula britannica L., Inula aspera Poir., Inula germanica L.), произрастающих в фитоценозах предгорной и степной зон Кабардино-Балкарской Республики. Методы. Объектом исследования служили листья среднего яруса растений, собранные в фазу полного цветения в августе 2015-2016 гг. Для идентификации вторичных метаболитов применяли общепринятые гистохимические тест-реакции. Результаты. Морфологическая структура нежелезистых трихом типична для семейства Asteraceae. Волоски расположены на крупных жилках и в межжилковой области абаксиальной, реже адаксиальной поверхности листа. Общее количество нежелезистых трихом снижается в ряду I. britannica L. – I. aspera Poir. – I. germanica L. Железистые трихомы расположены на абаксиальной поверхности листа и имеют видовые морфологические особенности. Количество железистых трихом на 1 мм2 листовой поверхности варьирует от 1 (I. germanica L.) до 16-ти (I. aspera Poir.). В листьях I. germanica L. формируются эндогенные выделительные структуры: схизогенные вместилища, идиобласты, млечники. Вторичными метаболитами I. britannica L. являются эфирные масла, I. germanica L. – эфирные масла, смолы, оксалат кальция, каучук, I. aspera Poir. – эфирные масла, смолы, полисахариды. Заключение. Морфологические особенности выделительной ткани и химический состав вторичных метаболитов листьев представителей рода Inula L. обусловлены влиянием абиотических условий мест произрастания и связаны с экологической стратегией видов. Различия в морфологии железистых структур могут использоваться для микродиагностики видов рода Inula L.

Aim. This work is devoted to studying the morphology of the excretory tissue of leaves and secondary metabolites of some species from Inula genus (Inula britannica L., Inula aspera Poir., Inula germanica L.) grown in plant communities of the foothill and steppe zones of the Kabardino-Balkar Republic. Methods. As object of a research served the leaves of an average tier of plants collected in a phase of the complete blossomingin August, 2015-2016. Applied the standard histochemical test reactions to identification of secondary metabolites. Results. Morphological structure of non-glandular trichomes are typical of the Asteraceae family. Hairs are located on large veins and interveinal region abaxial, rarely adaxial surface of the leaf. The total number of non-glandular trichomes decreases among I. britannica L. – I. aspera Poir. – I. germanica L. Glandular trichomes are located on the abaxial surface of the leaf and have morphological species characteristics. The number of glandular trichomes per 1 mm2 of the leaf surface varies from 1 (I. germanica L.) to 16 (I. aspera Poir.). In the leaves of I. germanica L. are formed endogenous secretory structures: schizogenous intercellular spacese, idioblast, latex vessel. The secondary metabolites of I. britannica L. are essential oils, I. germanica L. – essential oils, resins, calcium oxalate, rubber, I. aspera Poir. – essential oils, resins, polysaccharides. Conclusion. Morphological features of secretory tissue and chemical composition of secondary metabolites in the leaves of the genus Inula L. due to the influence of abiotic conditions and associated with the ecological strategy of the species. Differences in the morphology of glandular structures can be used for micro-diagnostics species of the genus Inula L.

Inula britannica L.Inula aspera Poir.Inula germanica L.листвыделительная тканьвторичные метаболитыInula britannica L.Inula aspera Poir.Inula germanica L.leafsecretory tissuesecondary metabolitesReferencesНиколаевская Т.С., Федоренко О.М. Особенности опушения листовой пластинки у растений северных популяций Arabidopsis lyrata subsp. Petraea и Arabidopsis Thalliana // Труды Карельского научного центра РАН. 2014. N5. С. 59–70.Nikolaevskaya T.S., Fedorenko O.M. The leaf trichome morphology features of two arabidopsis plants (A. lyrata ssp. Petraea and A. Thalliana) in northern populations. Trudy Karel'skogo nauchnogo tsentra RAN [Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences]. 2014, no. 5, pp. 59–70. (In Russian)Torii K.U. Two-dimensional spatial patterning in developmental systems // Trends in Cell Biology. 2012. N22. P. 438–446. DOI: 10.1016/j.tcb.2012.06.002.Torii K.U. Two-dimensional spatial patterning in developmental systems. Trends in Cell Biology. 2012, no. 22. pp. 438–446. DOI: 10.1016/j.tcb.2012.06.002.Лотова Л.И. Ботаника: морфология и анатомия высших растений. Москва: URSS, 2017. 512 с.Lotova L.I. Botanika: morfologiya i anatomiya vysshikh rastenii [Botany: morphology and anatomy of higher plants]. Moscow, URSS Publ., 2017, 512 p.Костина О.В., Муравник Л.Е. Структура и химический состав трихом у двух видов Doronicum (Asteraceae) // Modern Phytomorphology. 2014. N5. C. 167–171.Kostina O.V., Muravnik L.E. Structure and chemical content of the trichomes in two Doronicum species (Asteraceae). [Modern Phytomorphology]. 2014. no. 5. pp. 167–171. (In Russian)Appezzato-da-Glória B., Da Costa F.B., Silva V.C., Gobbo-Neto L., Rehder V.L.G., Hayashi A.H. Glandular trichomes on aerial and underground organs in Chrysolaena species (Vernonieae – Asteraceae): Structure, ultrastructure and chemical composition // Flora. 2012. Vol. 207. P. 878–887. DOI: 10.1016/j.flora.2012.10.003Appezzato-da-Glória B., Da Costa F.B., Silva V.C., Gobbo-Neto L., Rehder V.L.G., Hayashi A.H. Glandular trichomes on aerial and underground organs in Chrysolaena species (Vernonieae – Asteraceae): Structure, ultrastructure and chemical composition. Flora. 2012, vol. 207. pp. 878–887. DOI: 10.1016/j.flora.2012.10.003Растительные ресурсы СССР: цветковые растения, их химический состав, использование. Семейство Asteraceae (Compositae) / Отв. ред. П.Д. Соколов. Санкт-Петербург: Наука, 1993. 352 с.Sokolov P.D., ed. Rastitel'nye resursy SSSR: tsvetkovye rasteniya, ikh khimicheskii sostav, ispol'zovanie. Semeistvo Asteraceae (Compositae) [Plant resources of USSR: flowering plants, their chemical composition and use. Family Asteraceae (Compositae)]. St. Petersburg, Nauka Publ., 1993, 352 p.Митрофанова И.Ю., Яницкая А.В., Землянская И.В. Морфолого-анатомические особенности надземной части девясила высокого // Волгоградский научно-медицинский журнал. 2012. N3(35). С. 20–23.Mitrofanova I.Yu., Yanitskaya A.V., Zemlyanskaya I.V. Morphologic and anatomical features of Inula Helenium L. Herb. Volgogradskii nauchno-meditsinskii zhurnal [Volgograd scientific and medical journal]. 2012. no. 3(35). pp. 20–23. (In Russian)Галушко А.И. Флора Северного Кавказа // Определитель. Т.3. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1980. 175 c.Galushko A.I. Flora Severnogo Kavkaza. Opredelitel' [Flora of the North Caucasus. Determinant]. Rostovon-Don, Rostov University Publ., 1980, vol. 3. 175 p.Шабанова Г.А. Степная растительность Республики Молдова. Кишинев: Eco-TIRAS (Tipogr. «Elan Poligraf»), 2012. 240 с.Shabanova G.A. Stepnaya rastitel'nost' Respubliki Moldova [Steppe vegetation of Republic of Moldova]. Kishinev, Eco-TIRAS (Tipogr. «Elan Poligraf») Publ., 2012. 240 p.Раков Н.С., Саксонов С.В., Сенатор С.А. Сосудистые растения Белоярского леса (Ульяновское Заволжье): экологический аспект // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2013. Т. VII. N2. С. 50–76.Rakov N.S., Saksonov S.V., Senator S.A. Vascular plants of forest Beloyarskiy (Ulyanovsk region): the ecological aspect. Fitoraznoobrazie Vostochnoi Evropy [Phytodiversity of Eastern Europe]. 2013, vol. VII, no. 2. pp. 50–76. (In Russian)Бобков Ю.Г., Бабаян Э.А. и др. Государственная Фармакопея СССР: Вып. 1. Общие методы анализа. Москва: Медицина, 1987. 336 с.Bobkov Yu.G., Babayan E.A. and others. Gosudarstvennaya Farmakopeya SSSR: Vyp. 1. Obshchie metody analiza [State Pharmacopoeia of the USSR: Vol. 1. General methods of analysis]. Moscow, Meditsina Publ., 1987. 336 p.Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девятов А.Г., Джалилова Х.Х., Ильина Г.М., Чубатова Н.В. Справочник по ботанической микротехнике. Москва: Изд-во Московского университета, 2004. 313 с.Barykina R.P., Veselova T.D., Devyatov A.G., Dzhalilova Kh.Kh., Il'ina G.M., Chubatova N.V. Spravochnik po botanicheskoi mikrotekhnike [Reference book on the botanical microequipment]. Moscow, Moscow University Publ., 2004. 313 p.Бирюлева Э.Г., Петришина Н.Н. Эпидермальные структуры и анатомия вегетативных органов Melissa officinalis в связи с эфирномасличностью // Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2014. Вып. 10. С. 88–93.Birulova E.G., Petrishina N.N. Epidermal structure and anatomy of vegetative organs of Melissa officinalis in connection with essential-oil productivity. Ekosistemy, ikh optimizatsiya i okhrana [Optimization and Protection of Ecosystems]. 2014, iss. 10. pp. 88–93. (In Russian)Кузнецова Т.А. Адаптационные изменения листовой поверхности Ribes nigrum L. в зависимости от различных условий водообеспеченности // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2015. N9(206). Вып. 31. С. 29–36.Kuznetsova Т.А. Adaptations of the leaf surface of black currants depending on the conditions of water supply. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye nauki [Belgorod State University Scientific Bulletin. Natural sciences]. 2015, no. 9 (206). iss. 31. pp. 29–36. (In Russian)Рощина В.В., Рощина В.Д. Выделительная функция высших растений. LAP Lambert Academic Publishing. 2012. 476 с.Roshchina V.V., Roshchina V.D. Vydelitel'naya funktsiya vysshikh rastenii [Secretory function of the higher plants]. LAP Lambert Academic Publishing, 2012, 476 p.Тамахина А.Я., Назранов Х.М., Локьяева Ж.Р. Адаптационные особенности девясила германского (Inula germanica L.) // Вестник КрасГАУ. 2016. N11(122). С. 122–130.Tamakhina A.Ya., Nazranov Kh.M., Lokiyaeva Zh.R. Adaptation features of German elecampane (Inula germanica L.). Vestnik KrasGAU [Bulletin of KrasGAU]. 2016, no. 11(122). pp. 122–130. (In Russian)McLellan T. Correlated evolution of leaf shape and trichomes in Begonia dregei (Begoniaceae) // American Journal of Botany. 2005. Vol. 92. N10. P. 1616–1623. doi: 10.3732/ajb.92.10.1616McLellan T. Correlated evolution of leaf shape and trichomes in Begonia dregei (Begoniaceae). American Journal of Botany. 2005, vol. 92. no. 10. pp. 1616–1623. doi: 10.3732/ajb.92.10.1616Иванова Н.А., Юмагулова Э.Р. Биохимические особенности растений олиготрофных болот в условиях Среднего Приобья // Естественные науки. 2012. N4(41). С. 20–26.Ivanova N.A., Yumagulova E.R. Biochemical characteristics of oligotropnic wetland plants in the middle Ob. Estestvennye nauki [Natural sciences]. 2012, no. 4(41). pp. 20–26. (In Russian)Баяндина И.И., Загурская Ю.В. Взаимосвязь вторичного метаболизма и химических элементов в лекарственных растениях // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2014. Т. 131, N8. С. 107–111.Bayandina I.I., Zagurskaya Yu.V. The relationship of secondary metabolism and chemical elements in medicinal plants. Sibirskij Medicinskij Zurnal (Irkutsk) [Siberian Medical Journal (Irkutsk)]. 2014, vol. 131. no. 8. pp. 107–111. (In Russian)Борисова Г.Г., Ермошин А.А., Малева М.Г., Чукина Н.В. Основы биохимии вторичного обмена растений. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. 2014. 128 с.Borisova G.G., Ermoshin A.A., Maleva M.G., Chukina N.V. Osnovy biokhimii vtorichnogo obmena rastenii [The fundamental biochemistry of secondary metabolism of plants]. Ekaterinburg, Ural University Publ., 2014. 128 p.Szyndler M.W., Haynes K.F., Potter M.F., Corn R.M., Loudon C. Entrapment of bed bugs by leaf trichomes inspires microfabrication of biomimetic surfaces // Journal of the Royal Society Interface. 2013. Vol.10, iss.83. P. 1742–5662. DOI: 10.1098/rsif.2013.0174Szyndler M.W., Haynes K.F., Potter M.F., Corn R.M., Loudon C. Entrapment of bed bugs by leaf trichomes inspires microfabrication of biomimetic surfaces. Journal of the Royal Society Interface. 2013, vol. 10, iss. 83. pp. 1742–5662. DOI: 10.1098/rsif.2013.0174.Оводов Ю.С. Полисахариды цветковых растений: структура и физиологическая активность // Биоорганическая химия. 1998. Т. 24. N7. С. 483–501.Ovodov Yu.S. Polysaccharides of Phanerogams: Their Structure and Physiological Activity. Bioorganicheskaya Khimiya [Russian Journal of Bioorganic Chemistry]. 1998, vol. 24, no. 7. pp. 483–501. (In Russian)Zindler-Frank E., Honow R., Hesse A. Calcium and oxalate content of the leaves of Phaseolus vulgaris at different calcium supply in relation to calcium oxalate crystal formation // Journal of Plant Physiology. 2001. Vol. 158. N2. P. 139–144. DOI: 10.1078/0176-1617-00045Zindler-Frank E., Honow R., Hesse A. Calcium and oxalate content of the leaves of Phaseolus vulgaris at different calcium supply in relation to calcium oxalate crystal formation. Journal of Plant Physiology. 2001, vol. 158, no. 2. pp. 139–144. DOI: 10.1078/0176-1617-00045Hudgins J.W., Krekling Т., Franceschi V.R. Distribution of calcium oxalate crystals in the secondary phloem of conifers: a constitutive defense mechanism? // New Phytologist. 2003. Vol. 159. Iss. 3. P. 677–690. DOI: 10.1046/j.1469-8137.2003.00839.xHudgins J.W., Krekling Т., Franceschi V.R. Distribution of calcium oxalate crystals in the secondary phloem of conifers: a constitutive defense mechanism? New Phytologist. 2003, vol. 159, iss. 3. pp. 677–690. DOI: 10.1046/j.1469-8137.2003.00839.xNakata P.A. Advances in our understanding of calcium oxalate crystal formation and function in plants // Plant Science. 2003. Vol. 164. Iss. 6. P. 901–909. DOI: 10.1016/S0168-9452(03)00120-1Nakata P.A. Advances in our understanding of calcium oxalate crystal formation and function in plants. Plant Science. 2003, vol. 164, iss. 6. pp. 901–909. DOI: 10.1016/S0168-9452(03)00120-1Ruiz N., Ward D., Saltz D. Calcium oxalate crystals in leaves of Pancratium sickenbergeri: constitutive or induced defense? // Functional Ecology. 2002. Vol. 16. Iss. 1. P. 99–105. DOI: 10.1046/j.0269-8463.2001.00594.xRuiz N., Ward D., Saltz D. Calcium oxalate crystals in leaves of Pancratium sickenbergeri: constitutive or induced defense? Functional Ecology. 2002, vol. 16, iss. 1. pp. 99–105. DOI: 10.1046/j.0269-8463.2001.00594.xDias В.В.A., Cunha W.G., Morais L.S., Vianna G.R., Rech E.L., de Capdeville G., Aragão F.J.L. Expression of an oxalate decarboxylase gene from Flammulina sp. in transgenic lettuce (Lactuca sativa) plants and resistance to Sclerotinia sclerotiorum // Plant Pathology. 2006. Vol. 55. Iss. 2. P. 187–193. DOI: 10.1111/j.1365-3059.2005.01342.xDias В.В.A., Cunha W.G., Morais L.S., Vianna G.R., Rech E.L., de Capdeville G., Aragão F.J.L. Expression of an oxalate decarboxylase gene from Flammulina sp. in transgenic lettuce (Lactuca sativa) plants and resistance to Sclerotinia sclerotiorum. Plant Pathology. 2006, vol. 55, iss. 2. pp. 187–193. DOI: 10.1111/j.1365-3059.2006.01342.xSeuntjens P., Nowack В., Schulin R. Root-zone modeling of heavy metal uptake and leaching in the presence of organic ligands // Plant and Soil. 2004. Vol. 265. Iss. 1-2. P. 61–73. DOI:10.1007/s11104-005-8470-8Seuntjens P., Nowack В., Schulin R. Root-zone modeling of heavy metal uptake and leaching in the presence of organic ligands. Plant and Soil. 2004. Vol. 265. Iss. 1-2. pp. 61–73. DOI:10.1007/s11104-005-8470-8Ву В.З., Кучаева Л.Н., Попова Н.Ф., Осмоловская Н.Г. Роль оксалата кальция в механизмах адаптации растений рода Amaranthus к условиям Zn и Cd стресса // Тезисы докладов Всероссийской научной конференции «Растения в условиях глобальных и локальных природно-климатических и антропогенных воздействий», Петрозаводск, 21-26 сентября, 2015. 116 c.Vu V.Z., Kuchaeva L.N., Popova N.F., Osmolovskaya N.G. Rol' oksalata kal'tsiya v mekhanizmakh adaptatsii rastenii roda Amaranthus k usloviyam Zn i Cd stressa [Oxalate role in mechanisms of Amaranthus plants adaptation to Zn and Cd stress]. Tezisy dokladov Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii «Rasteniya v usloviyakh global'nykh i lokal'nykh prirodnoklimaticheskikh i antropogennykh vozdeistvii», Petrozavodsk, 21-26 sentyabrya, 2015 [Book of Abstracts of the All-Russian Conference «Plants under Global andРахманкулова З.Ф., Федяев В.В., Подашевка О.А., Усманов И.Ю. Альтернативные пути дыхания и вторичный метаболизм у растений с разными типами адаптивных стратегий при дефиците элементов минерального питания // Физиология растений. 2003. Т. 50. N2. С. 231–237.Local Natural-Climatic and Human Impacts», Petrozavodsk, 21-26 September 2015]. Petrozavodsk, 2015, 116 p. (In Russian)Rakhmankulova Z.F., Fedyaev V.V., Podashevka O.A., Usmanov I.Yu. Alternative Respiration Pathways and Secondary Metabolism in Plants with Different Adaptive Strategies under Mineral Deficiency. Fiziologiya rastenii [Russian Journal of Plant Physiology]. 2003, vol. 50, no. 2, pp. 231–237. (In Russian)Rakhmankulova Z.F., Fedyaev V.V., Podashevka O.A., Usmanov I.Yu. Alternative Respiration Pathways and Secondary Metabolism in Plants with Different Adaptive Strategies under Mineral Deficiency. Fiziologiya rastenii [Russian Journal of Plant Physiology]. 2003, vol. 50, no. 2, pp. 231–237. (In Russian)

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