Коломейцева Галина Леонидовна — доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, куратор коллекции орхидных.
e-mail: kmimail@mail.ru
Сфера научных интересов:
• Репродуктивная биология орхидей, изучение эмбриогенеза представителей трибы Malaxideae.
• Симбиотрофизм орхидей в оранжерейных условиях — выявление видового состава бактерий и грибов, вступающих в ассоциативные отношения с воздушными
и субстратными корнями оранжерейных орхидей и определение влияния микробиологических ассоциантов на прорастание семян орхидей в культуре in vitro.
• Криоколлекция семян орхидей — фундаментальные и практические подходы к долговременному сохранению семян орхидных при экстремально низких температурах.
• Морфо-экологическая адаптация орхидей к оранжерейному культивированию.
Проводимые в настоящее время исследования и наиболее значимые результаты:
• Современные проблемы номенклатуры орхидных в систематических коллекциях защищенного грунта. На протяжении XIX и XX вв. уменьшение и укрупнение таксонов низкого ранга в семействе орхидных происходило многократно. Объединение родов в родовые комплексы характерно для многих больших родов азиатских и американских орхидей. Впечатляющему пересмотру внутриродовых границ подверглись крупные роды орхидных, такие как Dendrobium Sw., Encyclia Hook., Epidendrum L., Eria Lindl., Maxillaria Ruiz & Pav., Odontoglossum Kunth, Oncidium Sw. и др. Учет всех современных таксономических изменений создает проблемы при определении, этикетаже и перемещении живых растений внутри систематических коллекций. Поэтому сегодня инвентаризация живых коллекционных растений является одним из основных направлений работ
с коллекцией орхидных Фондовой оранжереи. В настоящее время в Фондовой оранжерее культивируется около 1500 видов, подвидов, форм и садовых клонов орхидей, относящихся к более чем 300 родам. Наиболее полно представлены следующие роды: Bulbophyllum Thou. (81 вид), Calanthe Ker-Gawl. (23 вида и подвида), Coelogyne Lindl.
(37 видов), Cymbidium Sw. (26 видов), Dendrobium (117 видов), Paphiopedilum (33 вида и формы). Большинство представителей этих родов происходят из азиатских центров видообразования, максимально полно представлена эндемичная орхидная флора Вьетнама. На сегодняшний день в коллекции числится около 400 вида из 92 родов флоры Вьетнама, из них 38 видов являются эндемиками. Еще 12 видов являются субэндемиками, приуроченными к нескольким центрам эндемизма Индокитая. Уникальность вьетнамской коллекции Фондовой оранжереи определяется длительностью накопления материала (более 30 лет сотрудничества с Тропцентром), хорошей репрезентативностью родовых комплексов, интродукцией орхидной флоры из всех флористических провинций Вьетнама, а также наличием нескольких клонов отдельных видов. В коллекции имеются виды, входящие в Красную книгу Международного союза охраны природы, мало изученные виды из тропиков Азии и Америки, миниатюрные
и безлистные орхидеи.
• Коллекционные фонды орхидных выполняют не только функции сохранения редких таксонов, но и активно используются в научной и научно-просветительной работе.
На основании изучения различных аспектов биологии орхидей (эмбриологии, морфологии, экологии, репродуктивной биологии, симбиотрофизма и др.) в разные годы были опубликованы монографии, коллективные монографии и многочисленные научные статьи, а также ряд кандидатских и докторских диссертаций. Сегодня научные исследования в коллекции орхидных проводятся по следующим направлениям.
• Адаптация орхидных к оранжерейному культивированию. При переносе из мест естественного произрастания в оранжерейные условия культивирования орхидеи испытывают ряд стрессовых воздействий, которые могут изменить их морфоструктуру, фенологические фазы роста и цветения, иногда тип метаболизма. Морфологическое многообразие и специализация побегов и корней коллекционных орхидей является объектом изучения в течение многих лет. На примере оранжерейных растений
в семействе орхидных впервые описана архитектурная модель с чередующимися детерминированными и недетерминированными побегами, а также анатомические различия воздушных и субстратных корней.
• Изучение репродуктивной биологии тропических и субтропических орхидей. В настоящее время объектами эмбриологических исследований являются виды орхидей из триб Arethuseae, Cymbidieae, Dendrobieae, Malaxideae и Sobralieae. Исследование различных стадий оплодотворения, развития зародышевых мешков и зародышей проводятся
с помощью методов конфокального микроскопирования. Например, в одной из последних работ мы исследовали мегаспорогенез, мегагаметогенез и эмбриогенез Dendrobiu nobile Lindl., а также особенности образования и элиминации некоторых зародышевых структур. Выявлено, что примордии семязачатков на плацентах образуются
до опыления и состоят из небольшого числа клеток. При мегаспорогенезе мейоз II и цитокинез происходит только в халазальной клетке диады с образованием триады мегаспор. Наружная и средняя клетки триады элиминируются, из базальной клетки формируется нормальный моноспорический 8-ядерный зародышевый мешок. Нуцеллус медиоинуцеллятного типа, перманентной вариации, базальной субвариации. Большая часть эпидермы нуцеллуса разрушается до оплодотворения, но 2 яруса клеток халазальной части эпидермы нуцеллуса и 2 клетки постамента разрушаются одновременно с внутренним интегументом к моменту образования глобулярного хорошо сформированного зародыша (примерно 6 мес. после опыления). Многоклеточный эндосперм не образуется, элиминация 3-ядерного эндосперма наблюдается одновременно с разрушением зародышевого мешка и внутреннего интегумента. На стадии 4-клеточного зародыша возможно формирование линейной тетрады при периклинальном делении клетки cd или т-образной тетрады при антиклинальном делении клетки cc. На стадии 5-клеточного зародыша антиклинально делится либо клетка сс (образуется двуклеточный ярус cc), либо клетка m (образуется 2-клеточный ярус m), при этом формула остается общей (cc+m+ci+cb). На стадии квадрантов последовательность клеточных делений также варьирует. Обычно наблюдали удлинение фиттинга суспензора и образование квадранта верхнего слоя cc (q+m+ci+cb), но иногда антиклинально делились клетки средних слоев собственно зародыша. На стадии октантов клетка суспензора удлиняется и выходит за пределы зародышевого мешка и внутреннего интегумента
в полость наружного интегумента. Формула на стадии октантов (l+lʹ+m+ci+cb). Суспензор D. nobile одноклеточный, образуется из не делящейся на всем протяжении эмбриогенеза клетки cb. До разрушения зародышевого мешка суспензор неразветвленный, после разрушения зародышевого мешка и внутреннего интегуметна суспензор развивает удлиненный фиттинг с несколькими лопастями, выходящими в полость наружного интегумента. Суспензор элиминируется на стадии зрелого глобулярного зародыша одновременно с разрушением внутреннего слоя наружного интегумента.
• Создание криобанка семян и протокормов орхидей, хранящихся при температуре жидкого азота (−196º С) началось в 2000 г. на базе Института физиологии растений РАН. Первыми были заложенные в жидкий азот семена 3 видов, 1 подвида и 2 гибридов орхидей (Angraecum magdalenae Schltr. et Feddes, Trichopilia tortilis Lindl., Encyclia cochleata, Calanthe vestita var. rubro-oculata Paxt., Calanthe Gorey, Bratonia hybr), эти образцы хранятся там уже 20 лет. Криобанк регулярно пополняется новыми образцами и сегодня содержит семена 114 видов из коллекции Фондовой оранжереи. У всех образцов перед закладкой в жидкий азот была определена влажность. Оказалось, что семена некоторых видов тропических орхидей (Encyclia cochleata) способны переносить длительное замораживание при влажности 24% (Никишина и др., 2001). В целях разработки способов криоконсервации производится регулярная выемка семян из жидкого азота, анализируется их всхожесть, подбираются среды для проращивания in vitro. Для каждой партии семян, заложенных в криобанк, созданы специальные паспорта. В паспортах имеются данные о систематическом положении, ареале и статусе редкости вида, длительности созревания плодов, характере опыления в оранжерейных условиях, времени заложения в криобанк, длительности предварительного хранения, влажности
и всхожести перед замораживанием, типе и морфометрии семян, каждый паспорт снабжен фотографией, сделанной с помощью электронного микроскопа.
• Работа по изучению некоторых аспектов симбиотрофизма орхидей в оранжерейных условиях проводится с 1990 г. Помимо выявления видового состава бактерий и грибов, вступающих в ассоциативные отношения с воздушными и субстратными корнями оранжерейных орхидей, определяется стимулирующее влияние микробиологических ассоциантов на прорастание семян орхидей в культуре in vitro. Выявлено, что симбиотическое взаимодействие орхидей и некоторых бактерий в культуре in vitro стабильно
и может поддерживаться в течение всего срока культивирования, до момента перевода сеянца из культуральных в оранжерейные условия на обычные субстраты. Данное исследование подтверждает способность некоторых бактерий не только стимулировать прорастание семян орхидей в культуре in vitro до фазы протокорма, но и проходить дальнейшие стадии ювенильного развития, образуя побеги второго и последующих порядков ветвления.
Гранты за последние 10 лет:
Грант Отделения биологических наук РАН «Биологические ресурсы России: динамика в условиях глобальных климатических и антропогенных воздействий» 2014–2016 гг.