Морфолого-анатомическая и генетическая характеристика некоторых представителей рода Monarda в связи с поражаемостью микоагентами

   Перспективными растениями семейства Lamiaceae являются представители рода Monarda L. – многолетние и однолетние травянистые растения, в надземной массе которых содержится эфирное масло, характеризующееся высокой биологической эффективностью против микроорганизмов, в частности противогрибковой. При этом отмечается поражаемость микоагентами самой монарды. Отбор устойчивых экземпляров растений в семенной популяции подразумевает структурные и генетическиеь исследования, сведения о которых ограничены.

   В связи с этим целью нашей работы был сравнительный морфолого-анатомический анализ листовых пластинок Monarda didyma L., M. fistulosa L., M. citriodora Cerv. ex Lag. и определение генетической близости растений.

   Показано, что листья отличаются между собой морфологически по цвету, форме и размеру. Исследования поверхностных структур листовых пластинок выявили значительное преобладание папилл и пельтатных железок у M. fistulosa и M. didyma. В структуре листа M. citriodora выявили большую развитость кутикулы, более крупные клетки палисады и губчатого мезофилла, что влияло на толщину органов. Указанные различия подтверждаются генетическим анализом. Дендрограмма, построенная по результатам RAPD-ПЦР, показала отдельную кластеризацию M. citriodora, в то время как M. didyma и M. fistulosa имели большие значения генетической близости. На основе полученных результатов и сведений литературы предполагается наличие нескольких механизмов адаптации к внешним факторам, влияющих на степень поражаемости микопатогенами.

1. Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девятов А.Г., Джалилова Х.Х., Ильина Г.М., Чубатова Н.В. Основы микротехнических исследований в ботанике. Справочное руководство. М.: Изд. каф. высш. растений биол. ф-та Моск. гос. ун-та, 2000. 127 с.

2. Бондарцев А.С. Шкала цветов. Пособие для биологов при научных и научно-прикладных исследованиях. М.-Л.: Издательство академии наук СССР, 1954. 28 с.

3. Исиков В.П. Аннотированный список грибов на ароматических и лекарственных растениях Крыма // Сборник научных трудов ГНБС. 2016. № 142. С. 44–68.

4. Коваленко Н.А., Леонтьев В.Н., Супиченко Г.Н., Ахрамович Т.И., Феськова Е.В., Шутова А.Г. Антимикробные свойства эфирного масла растений рода Monarda, культивируемых в Беларуси // Химия растительного сырья. 2021. № 2. С. 137–144. doi: 10.14258/jcprm.2021027638.

5. Красюк Е.В., Пупыкина К.А., Анищенко И.Е. Отличия морфологических признаков видов монарды, иннтродуцированных в Республике Башкортостан // Молодые учёные и фармация XXI века : Сборник научных трудов Третьей научно-практической конференции с международным участием (15 декабря 2015 года). Москва: ВИЛАР, 2015. С. 291–293.

6. Красюк Е.В. Фармакогностическое исследование видов монарды, интродуцируемых на территории Республики Башкортостан // Диссертация на соиск. уч. степени канд. биол. наук : 14.04.02. Уфа, 2020. 197 с. Режим доступа: https://www.pfa.ru/images/stories/Diss/info_o_zach_2020/Krasyuk/Diss-KrasyukEV.pdf

7. Лапина А.С., Куркин В.А., Рыжов В.М., Тарасенко Л.В. Новые аспекты в морфолого-анатомической диагностике травы монарды дудчатой (Monarda fistulosa L.) // Аспирантский вестник Поволжья. 2019. Т. 19. № 1–2. С. 19–26. doi: 10.17816/2072-2354.2019.19.1.19-26.

8. Работягов В.Д., Исиков В.П., Овчаренко Н.С., Лопотова О.В. Состав эфирного масла у Monarda fistulosa L., пораженной мучнисто-росяным грибом Golovinomyces biocellatus (Ehreb.) Gel // Чорномор. Ботан. журн. 2010. Т. 6. № 3. С. 373–377.

9. Самойленко Т.Г., Янченко И.А. Структурные особенности и водоудерживающая способность листового аппарата монарды двойчатой (Monarda didyma L.) при выращивании в условиях Южной степи Украины // Вестник БГСХА. 2016. № 4. С. 55−57. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/strukturnye-osobennosti-i-vodouderzhivayuschaya-sposobnost-listovogo-apparata-monardy-dvoychatoy-monarda-didyma-l-pri-vyraschivanii-v

10. Солдатов Д.К., Булавин И.В., Калмыкова Д.И., Логвиненко Л.А., Шевчук О.М. Структура листовой пластинки некоторых представителей рода Echinacea Moench в условиях интродукции на Южном берегу Крыма // Биология растений и садоводство: теория, инновации. 2024. № 3. С. 66–78.

11. Феськов С.А., Шевчук О.М. Идентификация растений видов рода Monarda по комплексу морфологических признаков при интродукции в Никитском ботаническом саду // Бюллетень ГНБС. 2017. Вып. 124. С. 81–89.

12. Харченко В.А., Беспалько Л.В., Гинс В.К., Гинс М.С., Байков А.А. Монарда – ценный источник биологически активных соединений // Овощи России. 2015. Вып. 1 (26). С. 31–35. doi: 10.18619/2072-9146-2015-1-31-35.

13. Цибина А.С., Куркин В.А. Актуальные аспекты фармакогностического исследования травы монарды дудчатой (Monarda fistulosa L.) // Аспирантский вестник Поволжья. 2021. № 5–6. С. 132–140. doi: 10.55531/2072-2354.2021.21.3.132-140.

14. Цибина А.С. Фармакогностическое исследование травы монарды дудчатой (Monarda fistulosa L.) // Диссертация на соиск. степени канд. фармацевт. наук : 14.04.02. Самара, 2020. 209 c. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=44704750.

15. Шанайда М.І., Сіра Л.М., Машталер В.В. Мікроскопічний аналіз трави монарди трубчастої (Monarda fistulosa L.) родини Lamiaceae // Фармацевтичний журнал. 2016. № 5. С. 76–85.

16. Adebayo O., Bèlanger A., Khanizadeh S. Variable inhibitory activities of essential oils of three Monarda species on the growth of Botrytis cinerea // Can. J. Plant. Sci. 2013. Vol. 93 (6). P. 987–995. doi: 10.4141/CJPS2013-044.

17. Calo L., Garcıa I., Gotor C., Romero L.C. Leaf hairs influence phytopathogenic fungus infection and confer an increased resistance when expressing a Trichoderma a-1,3-glucanase // J. Exp. Bot. 2006. Vol. 57 (14). P. 3911–3920. doi: 10.1093/jxb/erl155.

18. Chattopadhyay S, Ali K.A., Doss S.G., Das N.K., Aggarwal R.K., Bandopadhyay T.K., Sarkar A., Bajpai A.K. Association of leaf micro-morphological characters with powdery mildew resistance in field-grown mulberry (Morus spp.) germplasm // AoB Plants. 2011. Art. plr002. doi: 10.1093/AOBPLA/PLR002.

19. Dudchenko V.V., Svydenko L.V., Markovska O.Y. Morphobiological and biochemical characteristics of Monarda L. varieties under conditions of the Southern Steppe of Ukraine // J. Ecol. Eng. 2020. Vol. 21 (8). P. 99–107. doi: 10.12911/22998993/127093.

20. Fraternale D., Giamperi L., Bucchini A., Ricci В., Epifano F., Burini G., Curini M. Chemical composition, antifungal and in vitro antioxidant properties of Monarda didyma L. essential oil // J. Essent. Oil Res. 2006. Vol. 18. P. 581–585. doi: 10.1080/10412905.2006.9699174.

21. Gontar Ł., Geszprych A., Sitarek-Andrzejczyk M., Osińska E. Influence of plant phenology on chemical composition of Monarda fistulosa L. organs and their bioactive properties // Plant Foods Hum. Nutr. 2024. Vol. 79 (4). P. 920–925. doi: 10.1007/s11130-024-01238-y.

22. Gupt S.K., Chand R., Mishra V.K., Ahirwar R.N., Bhatta M., Joshi A.K. Spot blotch disease of wheat as influenced by foliar trichome and stomata density // J. Agric. Food. 2021. Vol. 6. Art. 100227. doi: 10.1016/j.jafr.2021.100227.

23. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. Past: Paleontological statistics software package for education and data analysis // Palaeontol. Electron. 2001. Vol. 4 (1). Art. 4.

24. Kārkliņa K., Lācis G., Lāce B. Differences in leaf morphological parameters of pear (Pyrus communis L.) based on their susceptibility to european pear rust caused by Gymnosporangium sabinae (Dicks.) // Oerst. Plants. 2021. Vol. 10 (5). Art. 1024. doi: 10.3390/plants10051024.

25. Li M., Li W., Sun Y., Mao P., Qi Х., Wang Y. Analysis of leaf tissue structures between rust-resistant and rust-susceptible Zoysia grass (Zoysia japonica) // Acta Physiol. Plant. 2018. Vol. 40. Art. 75. doi: 10.1007/s11738-018-2643-6.

26. Mastelic J., Jerkovic I., Blazevic I. Comparative study on the antioxidant and biological activities of carvacrol, thymol, and eugenol derivatives // J. Agric. Food Chem. 2008. Vol. 56 (11). P. 3989–3996. doi: 10.1021/jf073272v.

27. Mehdi S.J., Ahmad A., Irshad M. Cytotoxic effect of сarvacrol on human cervical cancer cells // Biol. Med. 2011. Vol. 2 (3). P. 307–312. DOI: 10.4172/0974-8369.10000119.

28. Prather A.L., Monfils A.K., Posto A.L., Williams R.A. Monophyly and phylogeny of Monarda (Lamiaceae): Evidence from the internal transcribed spacer (ITS) region of nuclear ribosomal DNA // Syst. Bot. 2002. Vol. 27 (1). P. 127–137. DOI: 10.1043/0363-6445-27.1.127.

29. Pshennikova L.M. The implication of leaf anatomical structure for the selective breeding of lilacs // Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021. 25 (5). P. 534–542. DOI: 10.18699/VJ21.06.

30. Ricci D., Epifano F., Fraternale D. The essential oil of Monarda didyma L. (Lamiaceae) exerts phytotoxic activity in vitro against various weed seed // Molecules. 2017. Vol. 22 (2). Art. 222. DOI: 10.3390/molecules22020222.

31. Ruark S.J., Shew B.B. Evaluation of microbial, botanical, and organic treatments for control of peanut seedling diseases // Plant Dis. 2010. Vol. 94 (4). P. 445–454. DOI: 10.1094/PDIS-94-4-0445.

32. Sharma P., Wajid M.A., Fayaz M., Bhat S., Nautiyal A.K., Jeet S., Yadav A.K., Singh D., Shankar R., Gairola S., Misra P. Morphological, phytochemical, and transcriptome analyses provide insights into the biosynthesis of monoterpenes in Monarda citriodora // Planta. 2023. Vol. 258 (3). Art. 49. doi: 10.1007/s00425-023-04207-y.

33. Sunkad G., Kulkarni S. Studies on structural and biochemical mechanism of resistance in groundnut to Puccinia arachidis // Indian Phytopathol. 2006. Vol. 59 (3). P. 323–328.

34. Svidenko L, Grygorieva O., Vergun O., Hudz N., Horčinová Sedláčková V., Šimková J., Brindza J. Characteristic of leaf peltate glandular trichomes and their variability of some Lamiaceae Martinov family species // Agr. bio. div. Impr. Nut., Health Life Qual. 2018. (2). P. 124–132. DOI: 10.15414/agrobiodiversity.2018.2585-8246.124-132.

35. WFO (2025): Monarda L. [Electronic resource]. Access: http://www.worldfloraonline.org/taxon/wfo-4000024632.

36. Yang Q., Lin G., Lv H., Wang С., Yang Y., Liao H. Environmental and genetic regulation of plant height in soybean // BMC Plant Biol. 2021. Vol. 21 (1). Art. 63. doi: 10.1186/s12870-021-02836-7.

37. Yang L., Wen K.-Sh., Ruan X., Zhao Y.-X., Wei F., Wang Q. Response of plant secondary metabolites to environmental factors // Molecules. 2018. Vol. 23 (4). Art. 762. doi: 10.3390/molecules23040762.

38. Žiarovská J., Bežo M., Hrdlicková M., Fernandéz E. Standardization and reproducibility of random marker based analysis of micropropagated crimson beebalm // Genetika. 2014. Vol. 46 (3). P. 855–864.