Библиотечный каталог авторефератов Украины

ДЕРЖАВНИЙ НІКІТСЬКИЙ БОТАНІЧНИЙ САД

УААН

Пидюра Олександр  Іванович

УДК 633.31:582 (477)

РІД MEDICAGO L. (FABACEAE)

У ФЛОРІ УКРАЇНИ

03.00.05 - ботаніка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

               Ялта – 1999

Дисертацією є рукопис.

       Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України.

Науковий консультант:  доктор біологічних наук, професор,

                                          Чопик Володимир Іванович,

                                          Київський національний університет

                                                 ім. Тараса Шевченка.

Офіційні опоненти:        доктор біологічних наук,

                                          Сікура Йосип Йосипович,

                                          Інститут клітинної біології та генетичної

                                          інженерії НАН України,

                                          головний науковий співробітник;

                                          доктор біологічних наук, професор,

                                          Мишньов Василь Георгієвич

                                          Сімферопольський державний університет;

                                          доктор біологічних наук, професор,

                                          Бойко Михайло Федосійович,

                                          Херсонський державний педагогічний інститут,

                                          завідувач кафедри ботаніки.

Провідна установа:         Центральний ботанічний сад НАН України

                                          ім. М.М. Гришка,  відділ природної флори, м. Київ.

       Захист відбудеться   “ 6 ”  травня_ 1999 р. о  10   годині на засіданні спеціалізованої вченої Ради Д53.369.01 в Державному Нікітському ботанічному саду УААН за адресою: 334267 Автономна Республіка  Крим, м. Ялта, Державний Нікітський ботанічний сад УААН.

       З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державного Нікітського ботанічного саду УААН за адресою: 334267 Автономна Республіка  Крим, м. Ялта, Державний Нікітський ботанічний сад УААН.

           Автореферат розісланий                  “ _3_ ” _квітня_1999 р.

          Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради                                               

кандидат біологічних наук                                           Садогурський С.Ю.

                               ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ          

Розвиток сучасної ботаніки іде в напрямку досліджень і розробок фунда­мен­та­ль­­них проблем всіх рівнів організації рослинного світу. Одним із важливих її розділів є по­­глиблене монографічне вивчення окремих таксонів, їх систематичної структури, фі­ло­­­ге­нетичних зв’язків, еволюції, охорони та практичного використання.

Актуальність теми. В глобальній проблемі вивчення біологіч­ного різноманіття вирішальна роль належить систематиці. Сучасний рівень вивчення флори України тісно пов’язаний з науково-практичними завданнями і потребує детальної критичної обробки ве­ликих родин, до яких належать бобові і родів, серед яких виділяється рід Medicago L.  Пред­ставники роду відіграють важливу роль в рослинному покриві, мають велике кор­мове значення, оскільки їх частка в складі травостою пасовищ і сінокосів досить знач­на.

Необхідно підкреслити, що до теперішнього часу не було зроблено за­галь­ного аналізу ро­ду Medicago L. флори України, його систематики, географії, філо­ге­нії. Остання монографічна обробка роду Medicago L. флори Украї­ни бу­ла прове­де­на майже 50 років тому, у зв’язку з чим ці відо­мо­сті морально і фак­ти­чно за­старіли і не відповідають сучасному рівню знань.

       Рід Medicago L. має важливе значення в систематичному, ботаніко-гео­гра­фіч­но­му і філогенетичному відношенні. В ньому нараховується 100 видів світової флори, з яких 24 поширені на те­­­ри­­торії України. Незважаючи на це, система­ти­ка роду розроблена недостатньо, містить чимало суперечностей і проти­леж­них тлу­мачень що­до обсягу і структури роду. Та­ким чином, рід Me­dicago L. є одним з найменш вивчених у флорі України і, зважаючи на його наукову і пра­ктичну значимість, потребує поглибленого об’єктивного аналізу, що базується на ко­м­­плексному застосуванні сучасних методів та підходів.Тільки на цій ос­­­нові можлива ро­з­робка концепції генезису, формування центрів походження та су­час­ної си­стеми роду Me­dicago L. як джерела цілеспрямованих пошуків форм для се­ле­к­ції но­вих кормових культур. 

Теоретична і практична значимість вирішення зазначених проблем обумовила ви­бір теми дисертаційної роботи та її актуальність.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисер­та­цій­на ро­бота виконана в плані докторантської підготовки на кафедрі ботаніки Національного аграрного університету, а також при виконанні науково-дослідних робіт кафедри бота­ні­ки Національного аграрного університету по темі “Теоретичне обгрунтування і про­гно­зування змін рослинності і торфовищ боліт Київської області під впливом госпо­дарської ді­яль­ності з метою раціонального використання рослинницької і торфової си­ро­вини”.

Мета і завдання досліджень. Основною метою досліджень було, на підставі все­­бічного комплексного підходу із застосуванням класичних та сучасних методів, розв’язати проблеми таксономічної структури та філогенії, визначення ступеня еволюційного розвитку, генетичних центрів походження і на їх основі    накреслити схему системи роду Medicago L. Разом з цим важливим завданням було відобразити хорологічні й екологічні особливості українських видів люцерни на фоні міжконтинентального ареалу.

Відповідно до мети були поставлені такі завдання:

- проаналізувати джерела і концепції найголовніших систем і дати критичну оцінку їх відповідності сучасному рівню таксономічних і філогенетичних знань;

- застосувати паліноморфологічний критерій для діагностики критичних і су­мнів­них таксонів видового і внутрішньовидового рангу;

- розробити методику вивчення та з’ясувати перспективність застосування ознак білкових фенотипів для систе­ма­ти­ки і філогенії квіткових рослин на прикладі роду Medicago L.;

- реконструювати модель системи роду Medicago L., подати конспект роду та на­ве­сти хорологічний аналіз його представників;

- скласти карти ареалів представників роду Medicago L. флори Укрїни з метою ви­ко­ристання їх при вирішенні еколого-географічних питань та філогенії основних видів роду.

Наукова новизна. В результаті проведених комплексних досліджень встановлено сучасний таксономічний статус роду Medi­ca­go L. i Trigonella L., з’яcована номенклатура видових і внутрішньовидових таксонів, складений критичний конспект флори та запропонована сучасна синтетична  система роду Medi­ca­go L. Вперше вив­чено форму, структуру по­верхні та морфо­ме­тричні характеристики пилку видів роду Medi­ca­go L. флори України, обгрун­то­ва­но доцільність та визначено ступінь їх значимості як діагностичної ознаки. Розроблена оригінальна методика, що дозволяє одер­жу­вати еле­ктрофоретичні спектри запасних біл­ків ін­дивідуального насіння представників роду Medi­ca­go L. i Trigonella L.

Паралельно з традиційними в дослідженні використовувались і сучасні методи, незаперечними перевагами яких є стабільність, можливість однозначної інтерпретації одержаних результатів і гене­ти­ч­на детермінація ви­кори­сто­вуваних маркерів, що підвищує аргументованість та до­сто­вірність висновків і узагальнень.

Вперше ви­ко­ри­ста­но, як діагностичні ознаки, білкові фено­типи для диференціації вказаних родів та уто­ч­нення таксономічної структури роду  Me­di­ca­go L. Запропоновано біохімічний критерій який дозволяє  визначити ступінь ево­­лю­ційного розвитку роду  Me­di­ca­go L., з’ясувати напрямки ево­лю­ції багаторічних та однорічних видів. Вперше ви­значено на­прям­ки еволюції одноріч­них видів.

Підтверджена перспективність деяких експериментальних методів для систематики. Вперше складені крапкові карти ареалів.

       Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що вони можуть бу­­ти використані при розробці природоохоронних програм по збереженню рідкісних ви­­дів рослин, поліпшенню природних кормових угідь та підвищенню їх продук­тив­но­сті. Крім того, розроблена методика та встановлені критерії є цінними для сортової  іден­­ти­­фікації в системі Державної комісії по випробуванню та охороні сортів ро­слин і Державної насінневої інспекції України.

       Карти ареалів можуть бути використані при аналізі та вивченні рослинних

ресурсів та виданні “Atlas florae Europaeae”.

       Теоретичні висновки і узагальнення, пропозиції і рекомендації дисертаційного до­слідження лягли в основу та використані в навчальних посібниках, методичних розробках, тестах програмованого навчання з ботаніки для студентів агробіологічних факультетів Національного аграрного універ­си­те­ту.

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі наукової літератури, розробці мето­до­логічного підходу і програми досліджень, виконанні експериментальної роботи, проведенні біохімічних, біометричних, паліноморфологічних дослідів, теоретичній інтерпретації ре­зуль­татів, в систематичній оцінці досліджених таксонів, в узагальненні експериментальних даних з використанням ме­то­­дів математичної статистики, в формулюванні основних положень та висновків ди­сер­тації, в практичному впровадженні результатів досліджень, підготовці та офор­млен­ні дисертації. У публікаціях, які заявлені для захисту дисертаційної роботи, здобувач виклав весь фактичний матеріал досліджень.

       Здобувачем в дослідженні застосовувались методи абстрактно-логічний, істо­ри­ч­ний, монографічний, паліноморфологічний, хемосистематичний, математичний та ін.,  що дозволило одержати науково обгрунтовані і достовірні результати.

Апробація результатів дисертації. Ма­теріали дисертаційної роботи було опри­люд­нено на наукових конференціях та засіданнях вченої ради Націо­наль­ного аграрного університету в 1981-1998 роках; на науково-прак­тичній кон­ференції “Наукові розробки агропромисловому комплексу” (Нижні Ворота, 1993 р.); “Наукові ос­но­ви ве­дення сільського господарства України в сучасних умовах” (Чабани, 1994 р.); Міжнарод­но­му на­у­ково-практичному семінарі “Екологічні і економічні проблеми зас­то­­сування засобів хімізації в АПК” (Чабани, 1997 р.); Наукових читаннях, присвячених 100-річчю від дня відкриття подвійного запліднення у покритонасінних рослин професором Університету Святого Володимира Навашиним С.Г. (Київ, 1998 р.); на науковому семінарі в Державному Нікітському ботанічному саду (Ялта, 1999 р.).   

       Участь здобувача у виконанні науково-дослідних робіт кафедри ботаніки Націо­нального аграрного університету відображена у наукових звітах.

       Значна частина результатів наукових досліджень впроваджена в навчальний про­цес Національного аграрного університету при читанні курсу ботаніки та геобота­ні­ки студентам агробіологічних факультетів у формі навчальних посібників, методич­них роз­ро­бок, тестів програмованого навчання тощо.

Окремі висновки і результати досліджень здобувача обговорювались у Цен­тра­ль­ній лабораторії та на засіданнях експертних рад Державної комісії України по випробуванню та охороні сортів ро­слин з ме­тою подальшого використання в роботі.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 33 наукові праці, у тому числі   одноосібна монографія,   12 статей у       наукових           журналах,  16 - в

збірниках  наукових праць, 4 - в матеріалах наукових конференцій. Підготовлено рукопис по роду Medicago L. для  “Atlas florae Eu­ro­­paeаe”.

       Обсяг і структура дисертаційної роботи. Дисертація викладена на 305 сторінках машинопису, містить 5 таблиць і 140 рисунків. Список використаних джерел включає 274 найменування.

       Стуктура роботи:

       Вступ.

       Розділ 1. Історія таксономічного вивчення роду Medicago L. 1.1. Аналіз найголовні­ших систем роду Medicago L.

       Розділ 2. Об’єкти та методика досліджень.

       Розділ 3. Основні методи дослідження таксономії роду Medicago L. 3.1. Використан­ня ознак будови квітки в таксономії роду Medicago L. і триби Trifolieae (Fabaceae). 3.2. Значення насінневих оз­нак в таксономії роду Medicago L. і розмежуванні його з родом Trigonella L. 3.3. Використан­ня карпологічних ознак в таксономії роду Medicago L.

       Розділ 4. Паліноморфологічна характеристика роду Medicago L. 4.1. Значення паліно­морфологічних досліджень для систематики роду Medicago L. 4.2. Паліноморфологічна ха­рак­теристика представників роду Medicago L. флори України.

       Розділ 5. Хемосистематичне вивчення роду Medicago L. 5.1. Основні на­прям­ки хемо­сис­те­ма­тич­них досліджень роду Medicago L. 5.2. Хемотаксономічне вивчення електрофоре­тич­них спектрів запасних білків насіння. 5.3. Можливі напрямки біохімічної еволюції.

       Розділ 6. Генетичні центри походження роду Medicago L. 6.1. Генетичні центри по­ход­ження. 6.2. Ценотипічна характеристика первинних осередків зростання та шляхи міграції роду Medicago L. 6.3. Еволюція біоморфологічних структур роду Medicago L.

       Розділ 7. Видовий склад та система роду Medicago L. флори України. 7.1. Конспект ро­ду Medicago L. флори України. 7.2. Сучасна система роду Medicago L.

       Висновки.

       Список використаних джерел.

                                     ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

ІСТОРІЯ ТАКСОНОМІЧНОГО ВИВЧЕННЯ РОДУ MEDICAGO L.

Аналіз найголовніших систем роду Medicago L. В доліннеївський період великий вклад у вивчення роду зробили Боген (Bauhin C., 1620), Морісон (Morison R., 1680), Рівініус (Rivinus A., 1691)  та Турнефор (Tournefort J., 1700). Лінней (Linnaeus C., 1735) діагностував рід за зразком M. radiata і відніс до нього 21 вид.

               Перша спроба більш детального вивчення та виділення  таксонів надвидового рівня належить Серенжу (Seringe N., 1825) і в подальшому цю роботу продовжили та виклали в своїх системах Райхенбах (Reichenbach L., 1832), Гукер і Бентам (Bentham Y., Hooker I., 1865), Урбан (Urban I., 1873), які зробили значний внесок в розвиток систематики роду і створили її засади для наступних дослідників.

Важливим етапом систематичного  вивчення роду є робота Урбана. Вiн  за­пропонував бiльш  вдалу класифікацію, нiж  його попередники. До роду Medicago L. Ур­бан вiдніс 46 видiв і подiлив його на 2 пiдроди i 10 секцiй. Подiл на пiдроди здiй­снено на пiдставi такої ознаки,  як наявнiсть або вiдсутнiсть бокових (занурених) жи­­лок на завiйках боба. Маючи багато позитивних рис, система Урбана недостатньо правильно вiдбиває фiлогенетичнi зв'язки мiж секцiями.

       Система О.А. Гроссгейма  (1945), є  результатом  вивчення пред­ставникiв флори Середньої та Передньої Азiї. Він роздiлив рід  на 4 пiдроди, 7 секцiй та 8 рядiв куди вiднiс 36 видiв. Таким чином, на вiдмiну вiд Урбана, О.А. Гроссгейм  пiдносить секцiї Lupu­laria Grossh., Falcago Grossh. i Orbicularis Grossh. в ранг пiдроду i,  крiм того, видiляє  ще один пiдрiд -  Spirocarpos (Ser.) Grossh. В той же час, як i в Урбана  видiляється  секцiя Euspi­rocarpae. Вводиться нова секцiя Lanigera B. Fedtsch., якої  не було в системi Урбана. Такi   види, як M. cretacea, M. platycarpa, M. ruthenica, M. popovii  i M. radiata О.А. Грос­сгейм вiднiс до роду Trigonella L. Видiлення пiдроду Lupularia правиль­но пiд­креслює його вiдокремленiсть як і підроду Orbicularis. Пiдрiд Falcago дуже природнiй i об'єднує майже всi ба­­гаторiчнi  види люцерни.

               Близьку до О.А. Гроссгейма, але бiльш  спрощену систему роду Medicago L., наводить Є.Н. Синська (1950). На нашу думку, одним із суттєвих недолiкiв цiєї системи є те, що при визначеннi дiагностичних критерiїв вирішальну роль відігравали ознаки  господарської цiнностi. За системою Є.Н. Синської рiд люцерна нараховує 30 видiв. Iз них 18 багаторiч­них i 12 однорiчних. В своїх  пiзнiших  роботах (1959) вона наводить ще 4 багаторiчних  види: M. borealis Grossh., M. romanica Prod., M. glandulosa (Mert. et Koch) David, M. quasifalcata Sinsk.

                       Значний внесок в розвиток таксономiї роду Medicago L. зробле­но І.Т. Васильченком  (1949, 1953, 1979, 1987). В основу систематики багаторiчних видiв покладено фiлогенетичний прин­цип, згiдно якого і здійснювався поділ на секції.  Кущову люцер­ну вiн вiднiс до видiленої ним пiзнiше секцiї  Dendrotelis Vass. роду Trigonella L.  У своїй системi І.Т. Васильченко в секцiї Falcago Reichenb. emend. Boiss. видiляє 12 рядiв, 53 види (7 з яких вiдносить до культурної або посiвної люцерни), 9 пiд­­видiв i 51 рiзновиднiсть. З них 4 види: M. tadzicorum  Vass.,  M. alatavica Vass., M. kul­­­tiassovii Vass. i M. lavrenkoi Vass., 2 пiдвиди: M. falcata L. ssp. glareosa Vass. i M. falcata L. ssp. рinetorum  Vass., а також 23 рiзновидностi описанi вперше. Отже, тут спостерi­га­єть­ся подальше дроблiння, яке властиве i для iнших систем.

                       Схожі підходи використовували у своїх системах М.В. Культіасов (1967), О.Х. Хасанов (1971),  Тутін (Tutin T., 1968). Система Хейн (Heyn С., 1963) присвячена класифікації однорічних видів, які вона згрупувала в секції Spirocarpos. П.М. Жуковський (1964),  П.А. Лубенець (1972), та К. Лесінс і І. Лесінс (Lesins K., Lesins I., 1979) використали для систематики роду плоїдність та інші цитокаріологічні ознаки.

               До новітніх та найбільш повних систем роду Medicago L. належить система Смолла (Small E., 1989). При цьому він використав більше 3000 гербарних зразків видів зібраних в природних умовах та більше 2000 зразків вирощених у культурі. Данi про хромосомнi числа були взятi з  роботи К. Лесiнс і І. Лесiнс (Lesins K., Lesins I., 1979). Для морфологiчного i таксоно­мiчного аналiзу було використано 75 різних ознак, головним чином вегетативних органiв до­слiджуваних видiв. На підставі одержаних результатів, а також додаткових досліджень Смолл  здійснив таксономічні комбінації різного рівня, які згодом виклав у цілісну систему роду Medicago L. світової флори, в таксономічній структурі якого виділено 12 секцій, 8 підсекцій, 85 видів, 10 підвидів та 2 різновидності. При цьому Смолл та iн. зробили такi основнi таксономiчнi комбiнацiї: монотипiчний рiд Factorovskya було включено до Medicago L. як M. hypogaeа Small E.; M. sativa L. трактували як таку, що складається  iз 5 пiдвидiв; 23 види iз Trigonella перенесено до Medicago; виділено новий  вид  M. strasseri Greuter, Matthas end Risse; та інше.

               Отже, поглиблені таксономічні дослідження призвели до збільшення об’єму роду, ускладнення його внутрішньородової та внутрішньовидової структури та деякої неузгодженності і несумісності цих таксонів. Нами складено таблицю найбільш вживаних основних таксонів та їх синонімів роду Medicago L., яка нараховує близько 200 таксонів.

               У трибі Trifoliae найбільшу генетичну спорідненість мають роди  Medicago L., Trigonella L. i Melilotus Mill. Тому систематична проблематика Medicago L. включає в себе як внутрішньовидову ідентифікацію, так і проблему розмежування його з генетично близькими родами.                                                         

ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ.

В ході проведення експе­ри­­­мен­тальних досліджень були використані зразки ро­слин, пилку та насіння різних видів родів Medicago L. та Trigonella L., одержаних в ре­зультаті власних зборів, а також тих, що зберігаються в гербаріях Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного та Донецького ботанічного саду НАН України, Державого Нікітського ботанічного саду УААН та одержаних на наш запит з Всеросійського інституту рослинництва (Росія), Ін­сти­туту досліджень та розвитку (Австралія), Національної лабораторії по вивченню ге­нетичного матеріалу (США). 

Вивчення морфометричних характеристик пилку проводили за допомогою ска­ну­ючого електронного мікроскопа (СЕМ) JSM–35–C, що дозволило одержать три­мір­не об’ємне зображення пилкових зерен і окремих елементів поверхні спородерми з ве­ли­кою розділяючою здатністю. Підготовку зразків проводили за методикою Ердтмана (Erdtman G., 1960), що була вдо­ско­налена В.Д. Савицьким (1982). При цьому, пилок відбирався із нерозкритих квіток з ціл­ком сформованих пиляків. Підготовлені зразки вивчали та фотографували при збільшені від 1500 до 7800 та прискорюючою напругою 15 кВ.  Морфометричні параметри одержані на основі виміру не менш 20 пилкових зе­рен з кожного препарату та статистично оброблені за загальноприйнятою методикою (Терентьев П.В., Ростова Н.С., 1977).        Для вивчення спектру запасних білків насіння представників роду Medicago L. i Trigonella L. проводили їх фракціонування в  поліакриламідному гелі (ПААГ).  В серії попередніх дослідів були встановлені оптимальні умови екстракції та електрофоретичного поділу білків, а саме: склад розчину для екстракції та умови префо­ретичної денатурації білків, співвідношення акриламіду і метіленбісак­ри­л­аміду, склад каталізатора для полімерізації тощо. Як вихідні електрофоретичні си­стеми було використано системи наведені Ф.О. Поперелею для вивчення запасних білків пшениці, кукурудзи та соняшнику (1989, 1991, 1996). У результаті проведених досліджень була розроблена експрес-методика поділу запасних білків насіння представників роду Medicago L. i Trigonella L. (Пидюра О.І., Попереля Ф.О., 1998). Одержані дані використовували для визначення генетичних відстаней між різ­ни­­ми видами та їх кластерного аналізу застосовуючи алгоритми Нея та Лі (Nei M., Li W.-H., 1979), Джак­кар­да та простого парування (Sneath P., Socal R, 1973), програму “TREES” (Календарь Р.Н., 1994; Сиволап Ю.М., 1998). При створенні файлів відсутність фракції на певному рівні позначали як “0”, а за наявності, залежно від інтенсивності,  як “1” або “2”.  

       При картуванні ареалів було використано сітчастий метод Ерендорфера та Хаммана (Ehrendorfer F., Hamman U., 1965) та його модифікації (1986). Картографічною основою є мапа України з мі­рилом 1:1 000 000. Вся територія була розбита у відповідністю з градусною сіткою на 77 градусних полів, кожне градусне поле розділене на 60 прямокутників зі сторонами 10,6 та 11,2 км. Кожен градус по паралелі було розділено на 6 рівних відрізків, а по меридіану - на 10. Підготовленана таким чином основа була зменшена до мірила 1:4 000 000.

ОСНОВНI МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТАКСОНОМIЇ

РОДУ MEDICAGO L.                

               Використання ознак будови  квітки в таксономiї   роду Medicago L. i триби Trifolieae (Fabaceae). До триби Trifolieae належать роди  Medicago L., Melilotus Mill., Ononis L., Trifolieae L., Trigonella L.  та  деякi  iншi, видiлення яких не є безсумнiвним. Найбiльшу генетичну та морфологобiологiчну спорiдненiсть серед них  мають  представники ро­дiв Medicago L., Trigonella L. та Melilotus Mill. Систематика цих родiв складна i однiєю з найголовнi­­­ших є проблема їх розмежування. Для її розв’язання використовують цілий ряд ознак. Найбiльш  вживаними серед них  є окремi ознаки будови квітки або їх комплекс. Алефельд (Alefeld F., 1859) на  пiдставi вивчення будови квітки обмеженої  кiлькостi  видiв триби Trifolieae вперше вказав на  наявнiсть  трипiнгового механiзму у Medicago L. Йому  також  належить термiн “медiкагоїднi Trigonella”.

               Кнут (Knuth P., 1908) вивчаючи рiзноманiтнi системи механiзмiв  ефективного запилення з’ясував,  що для бiльшостi Trigonella, Melilotus i Trifolium характерний “стулковий” (або клапанний)  механiзм. Тичинки i ма­­­­точка у них виступають iз  човника  так довго, скiльки триває вплив запилювача. Потiм во­ни повертаються в попереднє положення i створюють умови для повторного запилення. Для Medicago i  медiкагоїдних  Trigonella притаманний “виштов­хую­чий” або “стріляючий” механізм, в основі якого лежить трипінг. Механiзм запилення при трипiнгу у квiтах якi “стрiляють” тiльки один раз бiльш складний i може бути проiлюстрований на прикладi M. sativa L.

       Дослідження Ширяєва (Sirjaev G., 1928-1934) з цього питання показали, що бiчні пелюстки у медiкагоїдному вiночку сполученi  за  типом зубчикiв як у люцерни посiвної. У простому вiночку бiчні пелюстки не сполученi  мiж  собою,  хоча  iнодi  i мають виступи. Пред­ставники роду Trigonella L.  мають  обидва  типи вiночкiв, а для роду  Medicago L. характер­на  наявнiсть  тiльки медiкагоїдного типу. Однак, Ширяєв не змiг виявити жодної флоральної ознаки, яка б дала можливість роздiлити  Medicago L.  i Trigonella L. i, мабуть, тому прийшов до думки про те, що цi  обидва роди виникли в результатi дивергенцiї древ­­нього роду,  який  вiн  назвав “Pro-Trigonella-Medicago”.

       Однiєю з ознак, яку  використав при розмежування родiв Medicago L. i Trigonella L. І.Т. Васильченко (1949, 1953,  1987) є будова та структура суцвiть.  Баум (Baum B., 1968) встановив, що в андроцеї Medicago, коли тичинкова колонка вiдкрита i пошкоджена, тичинковi нитки виходять iз куполоподiбного або при­тупленого кiнчика колонки. Крім  того, ретельнi дослiдження  медiкагоїдного  андроцею  Trigonella L. i  Medicago L. показали, що iснує два його варiанти. У першому ва­­рiантi тичинковi нитки по всiй довжинi мають однакову ширину, а в другому вони роз­ширюються бiля основи. На характернi ознаки тичинкової нитки у Medicago вка­зував i  О.А. Гроссгейм (1945). Прекраснi анатомiчнi дослiдження Лар­кiн i Грауманн (Larkin R., Graumann H., 1981) довели, що у тичинкової  колонки Medicago є 3 центральних провiдних пучки,  якi утворюють досить широкi потовщення з кожного бо­ку, а у Trigonella, як з медiкагоїдним, так i з простим типом андроцею таких  потовщень немає. Цi потовщення, безперечно, вiдiграють  важливу  роль у здiйсненнi трипiнгово­го механiзму. Значна увага була приділена і вивченню особливостей будови приймочки маточки та можливості застосування їх як таксономічної ознаки в межах триби Trifolieae (Heslop-Harrison Y., 1981; Small E. et all, 1981, 1983, 1984). Це дослідження дозволили з’ясувати, що ця ознака може бути використана при розмежуванні Medicago L. з бiльшістю видів Trigonella L. і недоцільність її застосування при розмежуванні Medicago з медiкагоїдними Trigonella L., а також iншими родами триби Trifolieae.        

       Значення насiнневих ознак в таксономiї роду Medicago L. i розмежування його з родом Trigonella L. Вивчаючи будову насіння Trigonella L.  i  Medicago L. Урбан (Urban I., 1873) встановив, що у дея­ких представникiв триби Trifolieae, у тому числi  i роду  Trigonella L., сi­м’ядолі вiдмежовуються вiд черешка сполучаючись з останнiм за допомогою особли­во­го потовщеного зчленування  (cotyledones  articulatae). У видiв роду Medicago L. вони поступово звужуються i переходять в cotyledones non articulatae. Використовуючи цю ознаку як  головну він побудував свою оригiнальну  i  до­сить  логiчну систему роду  Medicago L.. Хейн (Heyn C., 1963), а також К. Лесiнс i І. Лесiнс (Lesins K., Lesins I., 1979) стверджують, що ознаки сiм’ядолей є недостатнiм критерiєм для розмежування, тому що з його допомогою до  Medi­ca­go L. вiдносять види, якi без сумнiву належать до Trigonella L.. Результати вивчення діагностичного значення особливостей  морфологiчних  характеристик   i   анатомiчної будови насiнневої шкiрки спорiднених родiв триби Trifolieae  для таксономiчних цiлей виклали в сво­їй роботi Смолл, Брукс i Лассен (Small E., Brookes B., Lassen P., 1990). Вони з’ясували, що морфологiя насiння має обмежене дiагностичне значення, тому що для цієї групи характерна  гетероспермiя.  Особливо характерна вона для однорiчних видiв. Вивчення ознак плодiв  i  насiння видiв Medicago L. i Tri­gonella L. показало, що для  розмежування таксонiв родового i пiдродового рангу  най­бiльш цiнною ознакою є структура екзотести. Ця ознака має найменше адаптивне зна­чення для малонасiнних нерозкривних плодiв. Крiм  того, ознакою, що вiдiграє роль при розмежуваннi таких таксонiв є характер пергаментного шару, особливо орiєн­тацiя його волокон. Виявлено також вiдмiни у формуваннi насiнневої шкiрки. У видів роду Medicago L. внутрішній інтегумент немультиплікатний, а у однорічних видів Trigonella L. - мультиплікатний. Критичний аналіз вивчення насінневих ознак показав недоціль­ність їх використання як універсальної діагностичної ознаки при розмежуванні родів Medicago L. i Trigonella L. Однак було виявлено, що всу­переч класичним уявленням у багатьох представників родини Fabaceae, в тому числі і  представників роду Medicago L., насіння має ендосперм (Пономаренко С.Ф., 1985).        

       Використання  карпологiчних ознак в таксономiї роду Medicago L. Однiєю з  груп  морфологiчних  ознак,  якi  Лiнней (Linnaeus C., 1753) використав при видiленнi роду Medicago L.  були  особливостi  будови плода. Aналогiчнi ознаки використо­ву­­вав i Серенж (Seringe N., 1825). Дещо пiзнiше було зроблено  спроби  розмежування  генетично близьких  родiв  триби Тrifolieae, насамперед Midicago L.  i Trigonella L., використовуючи виключно або пере­важно особливостi будови плода. Слiд зауважити, що цi намагання не дали мо­жли­востi однозначно розмежувати Medicago L. i Trigonella L. i як наслiдок цього виникла тенденцiя ви­дiлення промiжних родiв за формою плодiв. Райхенбах (Reichenbach L., 1832), наприклад, вказував,  що боби Trigonella завжди мають носик, але немає жодної морфологiчної  ознаки специфiчної для Trigonella.  Як дiагностичнi критерiї при розмежуваннi родiв Medicago L.  i Trigonella L. Траутфеттер (Trautvetter E., 1841) використовував такi  ознаки  плодiв, як кiлькiсть насiння,  наявнiсть  або  вiдсутнiсть  оцвiтини  на поверхнi плода, а також розкривається вiн чи нi. В  результатi дослiджень Траутфеттера рiд Medicago L. збiльшив  свiй  об’єм. Він схилявся до думки про об’єднання усiх сумнівних видів в один загальний рiд. Бентам і Гукер (Bentham Y., Hooker I., 1865) вiдкидали спроби утворити  промiжний  рiд  мiж Medicago L. i Trigo­nel­la L. на підставі цих критеріїв. Шульц (Schulz O., 1901) запропонував використовувати при  розмежуваннi спорiднених родiв таку ознаку, як положення  насiнини  в  плодi. Подібні критерії пропонував застосовувати і Ейг (Eig A., 1927). На думку Хейн (Heyn C., 1968) ідентифікація Medicago L.  тільки за ознаками плода є неможливою. Смолл i Брукс (Small E., Brookes B., 1982, 1984, 1987) проаналізувавши особливості будови плода Medicago L. i Trigonella L.  вказують,  що ці ознаки є еволюційно лабільними, про що свiд­чить на­яв­нiсть у  M. sativa L. форм  із спiральними та неспiральними  плодами, часто мають адаптивне значення, наприклад як захист проти деяких комах і не мають універсального значення як таксономічний критерій. Таким чином, намагання визначити таксономічну структуру  роду Medicago L. та роз­межування його з ге­не­тично близькими  родами  на пiдставi морфологiчних  ознак  не мали однозначних результатів  i ,  як  вказує  Баум (Baum B., 1968), призводили до таких наслiдкiв: 1) зменшення Trigonella L. i збiльшення Medicago L. i, вiдповiдно, включення бiльшостi промiжних видiв в останнiй рiд; 2) зменшення Medicago L. i включення всiх  промiжних  видiв  до роду Trigonella L.; 3)  створення  промiжних  родiв  Pocockia,  Factorovskya i включення до них бiль­шостi спiрних видiв. Отже, аналiз методiв та пiдходiв, якi використовуються для визначення таксо­номiчної структури роду Medicago L. та розмежування його з  генетично  близькими  родами вказує на необхiднiсть пошуку та використання нових критерiїв.                 

       ПАЛIНОМОРФОЛОГIЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОДУ MEDICAGO L.        

       Значення палiнологiчних дослiджень для систематики роду Medicago L.        Аналіз стану паліноморфологічного вивченя представників роду Medicago L. вказує на важливість та перспективність даного напрямку досліджень для систематики. В наявних роботах викладено матеріали вивчення характеристик пилку даного роду, а також близьких родів триби Trifolieae та можливості їх використання як таксономічного критерію. Отримано ре­зу­ль­­тати, що свiдчать про значну варiабельність морфологiчних ознак пи­лку в межах цієї групи. Досить чітко виявлена  ця  властивiсть  у багаторiчних видiв, що утворюють секцiю Falcago роду Medicago L. Бiльшiсть цих видiв є ауткрос­ни­ми  i  ба­гато з них  iнтенсивно гiбридизують один з одним (Heyn C., 1963; Lesins K., Lesins I.., 1979). Гетерогеннiсть пилку цiєї групи пов’язана, ймовiрно, з гетерозиготнiстю їх генетичної системи. Але, незва­жа­ючи на це, мiж окремими видами Medicago L. було виявлено вiдмiни які носять закономірний характер. Крiм того, вони вiд­­рiзнялись за пилком і від iнших дослiджуваних родiв, зокрема Trigonella L. i Melilotus Mill. Навпаки, M. arborea, яку вiдносили до монотипічного роду Rhodusia не вiд­рiз­ня­лась вiд Medicago L. Монотипiчний рiд Factorovskya, який часто включають до Trigo­nella L., за морфологiєю пилку виявився ближчим до Medicago L., що було пiдтверджено  й ре­зу­ль­та­та­ми дослiджень морфологiї квiтки (Small E. et all, 1981). При  порiвняннi  пилку  родiв   Medicago L., Trigonella L. та Melilotus Mill. не виявлено унi­вер­саль­ної ознаки для їх  розмежування. Але встановлено групи ознак та певнi пiдходи, що дозволяють  це зробити (Anderson I., 1972; Small E. et all, 1982). Пилок у представникiв роду Medicago L., як правило,  бiль­ший за розмiрами, а  його полярно-екваторiальний iндекс менший,  нiж у представ­ни­­кiв  родiв Trigonella L. та Melilotus Mill.  Ширина пор у них завжди  бiльше за ширину бо­роз­ни, а у Medicago L. - навпаки. Таким чином, пилок Medicago L. досить  легко  вiдрiзнити  вiд пилку Trigonella L. та Melilotus Mill., але  пилок  останнiх  двох  родiв дуже схожий. В межах роду Medicago L. є  кiлька специфiчних груп, що значно вiдрiзняються за мор­­­фо­логiєю пилку. Сюди належать багаторiчні види секцiї Falcago та однорiчні види секцiї Spirocar­pos, що складається з  чотирьох пiдсекцiй: Pachyspireae, Rotatae, Leptospi­reae та In­tertextae. Пилок представникiв секцiї  Falcago часто має зморшкувату поверх­ню. Пи­лок всiх видiв секцiї Spirocarpos дуже схожий, крiм пилкових зерен представників пiдсекцiї Inter­tex­tae, що зазвичай кубовидний та широкопiрамiдальний. Він унiкальний тим, що деякi представники  мають  пилковi зерна iз шiстьма борознами та чотирма по­рами. Значно відрізняються і пилкові зерна M. secundiflora  та  M. lupulina. Отже, попередні результатати вивчення особливостей пилку  представникiв родiв Medicago, Trigonella та Melilotus за допомогою свiтлової та електронної мiкроскопiї  показують, що пилок представникiв роду Medicago L. досить вiдрiзняється вiд родiв Meli­lo­tus Mill. та Trigonella L. і має значну внутрішньородову варіабельність морфологічних ознак та показників.         Палiноморфологiчна характеристика представникiв роду Medicago L. флори  України. Метою наших дослiджень було детальне  вивчення  будови, структури поверхні та морфометричних характеристик пилку видiв роду Medicago L. флори України, а також деяких інших видів та таксонів внутрішньовидового рангу, щодо яких iснували або iснують певнi таксономiчнi проблеми, з ме­тою з’ясування можливостi використання  палiнологiчних  ознак для їх розв’язання  як  ок­ремо, так i в комплексi з iншими ознаками та показниками. Вiдомостей про прове­ден­­­ня  аналогiчних дослiджень в лiтературi нами не знайдено.Аналiз особливостей будови пилкових зерен рiзних видiв Medicago L., їх форми та їх морфометричних характеристик (таблиця 1) з огляду на систематичне положення та існуючі труднощі засвідчив, що пилкові зерна у них триборозного типу (за виключенням M. glomerata, у якої пилкові зерна шестиборозні). За характером структури поверхні пилкові зерна можна розділити на три групи: гранулярні, перфоровані та сітчасті. Для бiльшостi однорiчних видiв характерна сiт­ча­ста будова поверхні пилкового зерна. Для багаторiчних видiв бiльш характерний дрiбно­пер­форований  тип поверхнi пилкового зерна, а у окремих представникiв (M. kotovii Wissjul., M. po­­­ly­chroa Grossh., M. rupestris Bieb., M. sativa L., M. tenderiensis Opperm. ex Klok. та M. x varia T. Martyn), виявлено надпокривнi елемен­ти (мiкро­гра­ну­ли). Порiвняння будови пилкових зерен M. medicaginoides (Retz.) E. Small, що ранiше належала до роду Tri­gonella L. з пилковими зернами родів Medicago L. та Trigone­l­­la L. показало, що за структурою поверхнi пилкового зерна вона бли­ж­ча до Tri­gonella L., а за формою - до Medicago L. Порівняння будови пилку M. rigidula (L.) All. та M. agrestis Ten. вказує на те, що їх необхідно розглядати як окремі таксони, а не відносити M. agrestis до синонімів M. rigidula.  Крім того, пилковий аналіз дає підстави говорити про гібридне походження M. rigidula з участю M. agrestis. Варіабельність розмірів перфорацій  у M. polymorpha L. підтверджує наявність внутрішньовидових таксонів M. polymorpha var. polymorpha L. та  M. polymorpha var. vulgaris  (Benth.) Shinn. Аналiзуючи твердження про те, що  M. polymorpha var. vulgaris L. ідентична M. den­ticulata Willd. за паліно­мор­фологiчними показниками з’ясували, що пилковi зерна цих зразкiв мають досить схожу будову, але M. polymorpha var. polymorpha вiдрiзняється бiльшими розмірами пилко­­вих  зерен  та бiльш диференцiйованою будовою поверхнi пилко­во­го зерна. У будовi пилку M. cаerulea Less. ex Ledeb. та M. sativa L. за паліноморфологічними ознаками зафiксовано такі вiдмiни, що ці

Таблиця 1.  Морфометричні характеристики пилкових зерен Medicago L.

зразки  можна трактувати як окремi види. За будовою пилку M. sativa L. та M. falcata L. також мають відміни на видовому рівні. Пилок M. tenderiensis Opperm. ex Klok. та M. kotovii Wissjul.  не є ідентичним із M. falcata L., до синонімів якої їх відносять, а навіть ближче до M. sativa L. Зразки M. glomerata Balb., M. glutinosa Bieb., M. polychroa Grossh. та M. tunetana (Murb.) Vass. за паліноморфологічними критеріями можна трактувати як окремі види, а не підвиди M. sativa L. Близькими, ала не ідентичними за формою та структурою поверхні є пилок таких зразків як M. falcata L.  i M. romanica Prod. та M. sativa L. i M. x varia T. Martyn. Розподіл більшості видів роду Medicago L. за секціям підтверджується даними паліноморфологічного аналізу. Це стосується, зокрема, секцій Medicago, Spirocarpos, Leptospireae, Orbicularis та Bucerates.

Отже, результати порівняльного аналізу вказують на те, що паліноморфологічні ознаки в межах триби Trifolieae можуть бути використані насамперед для розмежуван­ня таксонів надродового рангу, а для вирішення таксоно­міч­­них ускладнень на видово­му та внутрішньовидовому рівні їх застосування дещо обмежене і бажане у по­єднанні з іншими ознаками.                                                                      

                 ХЕМОСИСТЕМАТИЧНЕ ВИВЧЕННЯ РОДУ MEDICAGO L.                Основні напрямки хемотаксономічних досліджень роду Medicago L. “Хе­­мосистематика”,  “бiохiмiчна систематика”, або “молекулярна система­ти­ка” - це одне iз джерел iнформацiї  для синтетичної, iнтегральної систематики, що має бiльшу ймовiрнiсть вiдтворити справжню картину  еволюцiйного розвитку таксонiв рослин, ніж будь-який iнший iз пiдходiв.  Хiмiчнi ознаки не менш рiзноманiтнi і складні,  ніж  морфоло­гiчнi. Хiмiчна таксономiчна ознака - це особливiсть таксона, що полягає у наявностi вмiсту, структури або бiогенезу хiмiчних сполук, за якими вiн  вiдрiзняється вiд iнших таксонiв. Пiд це широке визначення пiдпадають й амiнокислотнi послiдов­но­стi бiлкiв, i нуклеотиднi послiдовностi  ДНК та РНК, i  спiввiдношення  фракцiй бiл­кiв або нуклеотидiв.

       Усi хiмiчнi ознаки, використовувані у хемосистематицi, подiляються на три великих групи або категорiї: низькомолекулярнi сполуки, бiлки i нуклеїновi кислоти. Що стосується значимостi хiмiчних ознак, то неодноразово висловлювалась думка про най­бiльшу значимiсть серед них бiлкiв.

       У перiод  становлення хемосистематики та еволюцiйної бiохiмiї рослин було ви­значено, що об’єктами їх вивчення є переважно бiлковi комплекси насiння. Насiння квiткових рослин є згустком спадкових особливостей вiдповiдної рослини. Тому бiлки насiння можуть характеризувати останню i бути істотнішими показниками фi­­логенетичного положення рослини, нiж будь-якi морфологiчнi ознаки. У запасних бiлкових комплексах насiння, а не в вегетативних органах рослин закладаються i тут же розвиваються всi частини  майбутньої  рослини з її бiлками,  нуклеїновими кисло­та­ми,  ферментами i характерними структурами тканин.

       Таким чином,  в серединi 70-х ро­кiв дослiдники впевнилися в тому, що основнi властивостi i функцiї органiзму фак­ти­чно обумовленi властивостями i функцiями таких бiологiчних полiмерiв як бiлки (Davіs P., Heywood V., 1963; Heslop-Harrison I., 1963; Gibbs R., 1963; Boulter D. et alll, 1973; Благовєщенський А.В., 1958, 1974).

При  про­­ве­деннi  селекцiйно-генетичних дослiджень застосовується метод білкових маркерів, який може бути використаний i в систе­ма­­тицi  рослин (Гаврилюк И.П., Сатбалдина С.Т., 1973; Конарев А.Г., 1993; Созинов А.А., 1985). Застосуваня  цього  пiдходу  стало можливим  завдяки значному вдо­скона­ленню методiв електрофоретичного вивчення бiлка. Принцип грунтується  на  то­му, що окремi бiлки, наприклад деякi компоненти  запасних  бiлкiв,  можуть бути  мар­ке­рами геномiв характеризуючи рiд, вид, бiотип або генетичну групу. Сукупнiсть таких бiлкiв дає уяву про структуру  геному  i  може   бути використана в гено­мно­му аналiзi  i  ви­до­вiй  або сортовiй iдентифiкацiї.

       Набiр морфологiчних  ознак, використовуваних для систематичної iдентифi­ка­цiї, порiвняно з кількістю  генiв  та генетичних систем в органiзмi обмежений. До то­­го ж переважна бiльшiсть з них нестабiльна i залежить  значною мiрою вiд зов­нiш­нiх умов. Суть методiв бiлкових маркерiв полягає в тому, що бiлок є первинним проду­к­том генетичної системи. Шлях вiд гена до бiлкової ознаки коротший, нiж до мор­фо­ло­­гiчної або звичайної бiохiмiчної. Вiдповiдно,  бiлковим ознакам найменшою  мiрою при­­таманна фенотипiчна мiнливiсть. Бiлок - обов’язковий  продукт генетичних систем клiтини i лише через  нього від­бу­ва­ється  реалiзацiя генетичної iнформацiї в морфогенезi. У  вiд­­повiдностi з цим можна маркiрувати будь-яку  генетичну  систему. Кожен бiлок  - унiкальний продукт свого гена. Вiн найкращим чином вiдбиває специфiку цього гена i є його надiйним маркером.  Молекула бiлка - складна бiологiчна система, най­важливiшим атрибутом якої є бiологiчна специфiчнiсть.Тому бiлок безпосередньо i  най­повніше засвідчує належнiсть органiзму до бiологiчного виду i може бути ви­­користаний як фактор iдентифiкацiї не тiльки окремих генетичних систем (генних локусiв, хромосом, геномiв),  а  також сортiв, бiотипiв i видiв рослин. Варто зазна­чи­ти,  що  бiлковi маркери  мають ряд  істотних переваг над морфологiчними. Морфологiч­нi ознаки являють собою лиш один з проявiв гена. Позитивною якiстю бiлкових марке­рiв є i те, що вони можуть бути використанi в генетичному i фiлогенетичному аналiзi у широкому дiапазонi - вiд алельної i генної  мiнливостi  до  зiставлення органiзмiв в еволюцiйному планi на рiвнi  виду, роду,  родини, класу, вiддiлу де можливостi  морфо­ло­­гiчних  та  iнших  ознак обмеженi.

       Природньо, що бiлковi маркери не можуть повнiстю замiнити морфологiчнi. Во­ни доповнюють одні одних. Але не всi бiлки можуть бути використанi як маркери i  не  кожна  бiлкова ознака може бути використана як маркерна.

       На сьогоднiшнiй день використовується два головних методи маркiрування. Один з них грунтується на використаннi  антигенної специфiчностi  бiлка, а інший - на  специфiчностi спектра множинних i генетично полiморфних бiлкiв. Їм вiдпо­вiда­ють  два типи  бiлкових  маркерiв: iмунохiмiчнi або серологiчнi й  електрофоретичнi.

       У нашiй роботi використано електрофоретичний метод. В основi   електрофоретичних маркерiв лежать фiзико-хiмiчнi властивостi бiлка i насамперед за­ряд, маса, форма i розмiр молекули. Бiлковими ознаками тут є, вiдповiдно, еле­кт­ро­­форетична рухливiсть, iзоелектрична точка, кількість компонентiв однакового бiл­ка i їх позицiї  в  електрофоретичному спектрi.  Рiзнi  варiанти  електрофорезу дають змогу, по-перше, виявляти рiзноманiтнiсть бiлка як багатокомпонентної системи, що ко­ду­ється групами або кластерами  вiдповiдних  їм  рiзноманiтних генiв. По-друге, вияв­ляти алелiзм генiв, оцiнювати їх алельну структуру в популяцiї. Для з’я­суван­ня зна­чимостi та можливостей використання в хемосистематицi проводилось вивчення електро­форетичних спектрiв глобулiнiв насiння   i iзозiмiв пероксидази популяцiй  рiз­­­них екотипiв люцерни серповидної, iнтродукованих  у Центральному сибiрському бо­та­нiчному  саду  з рiзних районiв Сибiру (Савоськин И.П., Полякова Л.В., 1979; Полякова Л.В., 1982). Електрофоретичнi спектри  глобу­лiнiв насiння у рiзних популяцiй були iдентичнi як за кiлькостю зон, так i за їх шириною та профiлем. Iзозiми пероксидази у цих же  екотипiв  були рiзними.

       Таким чином, на думку авторiв, у внутрiшньовидовiй таксономiї (а саме на попу­ляцiйному рiвнi, як свiдчать результати експерименту) можуть бути використанi  iзо­­зiми пероксидаз, а електрофоретичнi спектри глобулiнiв, вiдповiдно, в систематицi та­ксонiв бiльш високого рангу. Спецiальними  дослiдженнями  було встановлено, що на­сiння люцерни мiстить два запасних глобулiни: альфiн  - 7S (вицилiноподiбний  бiлок) та медiкагiн - 11S (легумiноподiбний  глобулiн) (Krochko J. et all, 1988, 1990).

       Отже, наведені  лiтературнi  данi  та їх  аналiз свiдчать про те, що увага систематикiв до вивчення iдивiдуальних бiохiмiчних особливостей рослин була при­вер­нута давно. При цьому вивчались рiзнi групи хiмiчних речовин рослинних  орга­нi­з­мiв  та особливостi  їх  метаболiзму. Цi  дослiдження, в рештi-решт  показали, що найперспективнiшими є роботи, де для вирiшення питань систематики ви­ко­­ри­сто­вуються бiлки - первиннi  продукти експресiї геному, особливо - запаснi бiлки насiн­ня. Було доведено також правомiрнiсть  використання цих ознак як надiйного та досто­вiр­­ного таксономiчного  критерiю, зокрема, на внутрiшньородовому рiвнi. Поряд з iн­ши­ми з’являються також роботи, присвяченi хемосистематичному вивченню пред­став­никiв ро­ду Medicago L. У них розглядаються характеристики бiлкових спектрiв окремих таксонiв, а також проводиться їх порiвняння, переважно на рiвнi сортiв та популяцiй. От­же, дослiдження в  даному  напрямку ведуться, але на сьогоднiшнiй день вони недо­стат­нi  i  багато проблем залишаються невирiшеними.        

       Хемотаксономiчне  вивчення  електрофоретичних  спектрiв запасних бiлкiв насiння. Аналiз стану таксономiчного вивчення  роду Medicago L., проблеми розмежування його з генетично близькими родами триби Trifolieae та рiзноманiтних пiдходiв, що використовуються  для розв’язання цих проблем, засвідчив доцiльнiсть введення нових ознак, що були б більш унiверсальнішими та консервативнішими. Огляд розвитку хемотаксономiї та критерiїв, що при цьому використовуються, принципово пiдтверджує можливiсть використання для цього ознак електрофоретичних спектрiв запасних бiлкiв насiння, тобто, ознак бiлкових фенотипiв.

       На підтвердження можливостi застосування цього методу у конкретному випадку ми провели порiвняння електрофоретичних бiлкових спектрiв зразкiв, що належать до таксонiв рiзного рiвня роду Medicagо L. і Trigonella L. як флори України, так й iнших регiонiв. Використання ознак білкових фенотипів та їх порівняння із застосуванням методів кластерного аналізу дозволило однозначно відокремити види Medicago L. від Trigonella L.,  що підтвердило можливість застосування обраних критеріїв.        

У наших дослідженнях білкового фенотипу представників роду Medicago L. вивчали 17 таксонів різного рангу однорічних люцерн, переважна більшість яких є представниками флори України: M. arabica (L.) Huds., M. denticulata Willd., M. laciniata (L.) Mill., M. lupulina L., M. minima var. brevispina Benth., M. minima var. minima L., M. orbicularis var. biancae, M. orbicularis var. marginata (Willd.) Benth., M. polymorpha var. brevispina (Benth.) Heyn, M. polymorpha var. polymorpha L., M. polymorpha var. vulgaris (Benth.) Shinn., M. praecox DC., M. rigidula var. agrestis (Ten.) Burnat, M. rigidula var. cinerescens (Jordan) Rony, M. rigidula var. rigidula (L.) Mill., M. scutellata (L.) Mill., M. truncatula Gaertn. При аналізі було використано 183 ознаки білкових фенотипів. Дендрограма таксономічної структури однорічних видів підтверджує виділення таксономістами роду секції Lupularia. M. scutellata (L.) Mill. та M. orbicularis (L.) Bartalini  розміщені на побудованiй дендрограмi поруч, але у рiзних групах. Такий розподiл прийнято в бiльшостi систем роду: починаючи з Урбана (Urban I., 1873) i закiнчуючи системою Смолла (Small E., 1989).  Цi види вiдносять до окремих, але близьких секцiй або пiдсекцiй, за винятком  І.Т. Васильченка (1987), який об’єднав їх в одну секцiю — Orbicularis. Розміщення в однiй або близькоспорiднених групах на рiвнi таксонiв рiзного рангу у рiзних системах таких таксонiв як M. denticulata Willd., M. minima (L.) Bartalini, M. polymorpha var. vulgaris (Benth.) Shinn. є аргументом для їх вiднесення до секцiї Spirocarpos та таксонiв бiльш низького рангу, наприклад, пiдсекцiї Leptospireae. Враховуючи те, що нами аналiзувалися зразки видiв роду Medicago L., які  не повною мірою репрезентують рiд, можна пояснити деяку вiдокремленiсть M. arabica (L.) Huds., M. laciniata (L.) Mill. та M. praecox DC., прийнявши до уваги те, що Смолл всi цi види також вiдносить до пiдсекцiї Leptospireae. Отже, результати вивчення бiлкових фенотипiв однорiчних видiв роду Medicago L. флори України дають пiдстави зробити деякi висновки про загальну структуру роду. Вони засвідчують доцiльнiсть розміщення таких видiв як  M. scutellata (L.) Mill. та M. orbicularis (L.) Bartalini у рiзних секціях: Spirocarpos та Orbicularis (а, вiдповiдно, і видiлення вiдповiдних секцiй), а не в однiй секцiї — Orbicularis. Пiдтверджено вiдокремленiсть M. lupulina i щодо секцiї Lupularia. Одержанi результати також не заперечують видiлення  в структурi роду пiдсекцiї Pachyspireae i належнiсть до неї таких видiв як M. rigidula (L.) All. та M. truncatula Gaertn. i Leptospireae з такими видами як M. denticulata Willd.,  M. minima (L.) Bartalini,  M. polymorpha var. vulgaris (Benth.) Shinn., а також M. arabica (L.) Huds., M. laciniata (L.) Mill. та M. praecox DC.

Щодо деяких однорiчних видiв роду Medicago L. iснують певнi проблеми, пов’язанi з внутрiшньовидовою таксономiєю. Для розв’язання деяких з них ми також застосували ознаки бiлкових фенотипiв. Однiєю із зазначених проблем є питання про внутрiшньовидову структуру M. polymorpha, а саме — чи є доцiльним видiлення всерединi виду трьох рiзновидів: M. polymorpha var. polymorpha, M. polymorpha var. brevispina  та M. polymorpha var. vulgaris. Як свiдчать результати аналiзу дослiджуваних зразкiв, бiльш близькими з них є M. polymorpha var. brevispina та M. polymorpha var. vulgaris (12,5%), що утворюють одну групу, але M. polymorpha var. polymorpha має майже таке саме значення спорiдненостi з цiєю групою, яке мають мiж собою зазначенi рiзновидності (16,1%). Ступiнь спорiдненостi даних зразкiв засвiдчує доцiльнiсть видiлення в межах M. polymorpha  вказаних рiзновидностей. Аналогiчнi проблеми є і щодо M. rigidula (L.) All. Проведений нами аналiз та його результати також вказують на можливiсть видiлення в межах виду M. rigidula (L.) All. таких рiзновидностей як M. rigidula var. agrestis, M. rigidula var. cinerescens та M. rigidula var. rigidula. Такi ж труднощi, але меншою мiрою, iснують й щодо видiв M. minima (L.) Bartalini  та M. orbicularis (L.) Bartalini. Аналiз бiлкових спектрiв зразкiв, визначених як M. minima var. brevispina та M. minima var. minima, засвідчив високий ступiнь спорiдненостi мiж ними — 42%. Але, на нашу думку, вiн недостатнiй для повного ототожнення цих зразкiв, i ми схильнi вважати, що у структурi виду M. minima можливе видiлення цих рiзновидiв. Щодо M. orbicularis (L.) Bartalini,  де часом видiляють такi рiзновиди як M. orbicularis var. marginata та M. orbicularis var. biancae, то тут величина спорiдненостi становить 79%. Зважаючи на те, що при цьому враховано наявнiсть спiльних ознак та iнтенсивнiсть їх прояву, ми вважаємо за можливе данi зразки ототожнити i розглядати M. orbicularis (L.) Bartalini як такий, що не має внутрішньовидових таксонiв. Розглядаючи можливiсть ототожнення M. denticulata Willd. та M. polymorpha L. i переведення першого до рангу синонiмiв, ми провели аналiз зразкiв запасних бiлкiв насiння зазначених видів. Одержанi результати показали, що ступінь спорідненості між цими зразками становить 12,7% і переконливо свiдчать про доцiльнiсть розглядати їх як окремi таксони. Тобто, M. denticulata Willd. — є окремим видом.

При хемотаксономiчному вивченнi багаторiчних видiв роду Medicago L. ми дослiджували 13 зразкiв насiння, що належить таксонам рiзного рiвня багаторiчних люцерн: M. caerulea Less. ex Ledeb., M. falcata L., M. glandulosa (Mert. et Koch) David, M. hemicycla Grossh., M. marina L., M. media Pers., M. polychroa Grossh., M. quasifalcata Sinsk., M. sativa L., M. sativa var. viscosa (Reichenb.) Posp., M. tunetana (Murb.) Vass., M. x varia T. Martyn, M. glutinosa Bieb.

Порiвняння дослiджуваних багаторiчних видiв на пiдставi використання 159 ознак їх бiлкових фенотипiв для визначення ступеня спорiдненостi виявило наявнiсть кiлькох  груп. Їх, вiдповiдно, утворюють: M. caerulea Less. ex Ledeb. та M. media Pers.; M. falcata L., M. x varia T. Martyn та M. tunetana (Murb.) Vass.; M. glandulosa (Mert. et Koch) David, M. sativa var. viscosa (Reichenb.) Posp.; M. hemicycla Grossh., M. marina L., M. polychroa Grossh.; M. quasifalcata Sinsk. Детальний аналiз цих груп не має принципового значення, оскільки таксономiя багаторiчних видiв узгоджена i не викликає значних труднощiв.

Значно складнiшою є проблема узгодження спiввiдношення таксонiв на внутрiшньовидовому та мiжвидовому рiвнi. З огляду на це основну увагу ми зосередили на можливостi розв’язання деяких iз цих питань, використовуючи при цьому ознаки бiлкових фенотипiв.

Перша пара дослiджуваних зразкiв — M. sativa та M. caerulea, щодо спiввiдношення яких досі немає одностайної думки. Аналiз електрофоретичних спектрiв показує вiдсутнiсть в них iдентичних за своєю вiдносною рухливiстю та ступенем прояву фракцій. Це дає пiдстави розглядати дослiджуванi зразки як самостiйнi види, тобто: M. sativa L. та M. caerulea Less. ex Ledeb., а не як M. sativa L. та M. sativa subsp. caerulea (Less. ex Ledeb.) Schmalh. Наступна пара зразкiв, погляди на спiввiдношення яких не є однозначними — M. sativa та M. x varia. Попарне порiвняння дослiджуваних таксонiв для визначення ступеня подібності електрофоретичних бiлкових фракцiй показало, що ступiнь їх спорiдненостi становить 0,102. Це свiдчить про їх близькiсть, але такий рiвень спорiдненостi не дає пiдстав для їх пiдпорядкування одне одному. Отже, цi таксони можна розглядати як самостiйнi види: M. sativa L. та M. x varia T. Martyn. Пiдпорядкованiсть та спiввiдношення M. х varia та M. media також тлумачать по-рiзному. Одержанi нами результати вказують на їх близькiсть, але спорiдненiсть на рiвнi 0,12 є  недостатньою для їх  повного ототожнення. Отже, ми пiдтримуємо твердження про iснування цих таксонiв як самостiйних видiв: M. x varia T. Martyn та M. media Pers. Аналогічні ускладнення є і при визначеннi характеру пiдпорядкування M. x varia та M. hemicycla. Попарний аналiз електрофоретичних спектрiв розчинних запасних бiлкiв насiння цих зразкiв показав, що ступiнь їх спорiдненостi ще менший, нiж у попередньому випадку — 0,083, а це тим бiльше не є пiдставою для виключення одного з них. Тобто, ці таксони можна розглядати як самостiйнi види: M. x varia T. Martyn та M. hemicycla Grossh. Iнша пара таксонiв, щодо статусу яких є рiзнi тлумачення, належать до групи M. sativa. Це M. sativa L. та M. falcata L. Ступiнь їх спорiдненостi за дослiджуваними ознаками також становить 0,083, тобто  вибранi  критерiї пiдтверджують їх  видову самостiйнiсть: M. sativa L. та M. falcata L. Ще менший ступінь спорiдненості мають M. falcata та M. quasifalcata — 0,076. Тому ми вважаемо, що їх варто розглядати як окремi таксони видового рiвня: M. falcata L. та M. quasifalcata Sinsk., як це зробила Є.Н. Синська (1950, 1959). Не є однозначним та цiлком узгодженим статус таких таксонiв як M. sativa та M. tunetana. За нашими критерiями ступiнь їх спорiднення становить 0,037. На пiдставi цього ми вважаємо,  що останнiй таксон слiд трактувати не як M. sativa nsubsp. tunetana Murb., а як M. tunetana (Murb.) Vass., тобто пiдтверджуємо точку зору І.Т. Васильченка (1953, 1979, 1987). Наступним проблемним питанням щодо внутрiшньородової таксономiї роду Medicago L., i зокрема багаторiчних видiв, є визначення пiдпорядкованостi мiж M. tunetana та M. polychroa. Iснує точка зору, що останнiй таксон видiлено штучно i його ототожнюють з M. tunetana. Проведений аналiз вказує на досить високий  ступiнь їх спорiдненостi — 0,35. Проте це дає пiдстави розглядати данi таксони тiльки як близькi види i є далеко не достатнiм для їх повного ототожнення. Тобто, ми пiдтверджуємо видiлення M. polychroa Grossh. окремим видом, як це зробив О.А. Гроссгейм (1945). Останнє таксономiчне ускладнення, яке стосується дослiджених нами зразкiв, полягає у з’ясуваннi доцiльностi та аргументованостi видiлення M. glandulosa як окремого таксона видового рiвня, а не віднесенні її до синонімів M. sativa var. viscosa. Результати наших дослiджень показують, що спорiдненостi даних об’єктiв — 0,0847, а це свідчить про доцiльнiсть розглядати M. glandulosa (Mert. et Koch) David як окремий видовий таксон, а не як синонiм M. sativa var. viscosa (Reichenb.) Posp.

Таким чином, проведенi нами дослiдження з вивчення електрофоретичних спектрiв запасних бiлкiв  насiння  деяких багаторiчних видiв роду Medicago L., частина яких є представниками флори України, показали, що їх таксономiчну структуру можна розглядати таким чином: M. caerulea Less. ex Ledeb., M. falcata L., M. glandulosa (Mert. et Koch) David, M. hemicycla Grossh., M. marina L., M. media Pers., M. polychroa Grossh., M. quasifalcata Sinsk., M. sativa L., M. sativa var. viscosa (Reichenb.) Posp., M. tunetana (Murb.) Vass., M. x varia T. Martyn. Крім того, електрофоретичні спектри запасних білків насіння можуть бути використані для розмежування генетично близьких родів Medicago L. та Trigonella L.

Можливі напрямки біохімічної еволюції. В нашій роботі ми застосували особливості фракційного складу спектру запасних білків насіння люцерни як ознаки для визначення ступеня еволюційного розвитку. Ознака, яку при цьому використовували  була кількість фракцій у високо-, середньо- та низько­молеку­лярній частині білкових спектрів досліджуваних зразків. Еволюційну розвинутість визначали за ступенем насиченості високомолекулярної частини білкового спектру.

За цією ознакою серед багаторічних видів на нижчому рівні еволюційного розвитку і, відповідно, найбільшу кількість фракцій у високомолекулярній частині спектру - 14 має M. marina. Подальший розподіл показано на таблиці 2 (M. glandulosa, M. quasifalcata, M. media - 13; M. hemicycla, M. polychroa - 12; M. caerulea, M. falcata, M. tunetana - 10; M. sativa, M.x varia, M. viscosa - 8).        

Отже, одержанi експериментальнi данi та пiдходи, вибранi для їх тлумачення, дають пiдстави вважати, що серед дослiджуваних нами представникiв багаторiчних видiв роду Medicago L. еволюцiйне спiввiдношення може бути вибудоване за наступною схемою (рис. 1). Запропонована нами схема вiдображає загальнi тенденцiї i не має значних принципових вiдмiн вiд  запропонованих  iншими авторами.

Набагато гiрше вивчені питання еволюцiї однорiчних видiв роду Medicago L. Однiєю з причин цього є те, що у господарському планi вони менш цiннi, а тому питання їх еволюцiї залишаються поза увагою. Крiм того, причиною недостатнього вивчення еволюцiї однорiчних видiв роду Medicago L. є вiдсутнiсть

Таблиця 2.Кількість білкових фракцій у багаторічних видів роду  Medicago L.

М. sativa — M. viscosa — M.  хvaria

                                      М. falcata — M. caerulea — M. tunetana

                                           M. hemicycla — M. polychroa

                                  M. quasifalcata — M. glandulosa — M. media

                                                               М. marina

Рис. 1. Схема еволюцiйного розвитку деяких багаторiчних видів роду Medicago L.

чiтких дiагностичних критерiїв ступеня еволюцiйного розвитку цiєї групи видiв. Наслiдком цього є те, що нинi немає загальної філогенетичної схеми однорiчних видiв люцерни. Зважаючи на це, нами було запропоновано схему еволюцiйних

спiввiдношень однорiчних видів люцерни флори України з використанням запропонованого нами бiохiмiчного критерiю (рис. 2).

Найпримiтивнiшими, за обраною ознакою, виявились M. rigidula v. agrestis, M. rigidula v. rigidula та M. rigi­dula v. cinerescens, які i склали перших три групи. Об’єднання їх в одну групу ми вважа­ємо недоцiльним, оскільки в дослiджуванiй нами бiлковiй частинi спектру цих видiв є значнi вiд­мiни. Кiлькiсть фракцiй тут вiдповiдно 24, 18 i 17 (табл. 3).

Застосування комплексу традицiйних ознак, таких як будова плода,  його опушенiсть та наявнiсть шипiв,  плоїднiсть та систематичне положення досліджу-

ваних видiв для з’ясування еволюцiйної розвиненостi не заперечує запро­по­но­ваної нами схеми.

Отже, ми вважаємо, що видiлений нами бiохiмiчний критерiй може бути використаним для визначення ступеня еволюцiйного розвитку спорiднених таксонiв.