Адаптация форм Pinus sylvestris с разным цветом семян на избыточно увлажненных почвах
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-9-26Ключевые слова:
сосна обыкновенная, формы сосны обыкновенной, сезонная изменчивость, цвет семян, биохимическая адаптация, фотосинтетический пигментный комплекс, pH, активность пероксидаз, содержание стрессовых метаболитов, постоянное избыточное увлажнение почвАннотация
Исследованы адаптивные изменения биохимических показателей разных форм сосны в условиях постоянного избыточного увлажнения почв в северных широтах европейской части России. Показано влияние сезонной изменчивости на динамику фотосинтетического пигментного комплекса форм сосны с разной окраской семян. Установлено, что повышенная температура в начале осени способствует накоплению хлорофилла, и это может негативно сказаться на закаливании деревьев при подготовке к перезимовке. Доля хлорофиллов, локализованных в светособирающих комплексах хлоропластов, колеблется с мая по ноябрь от 43 до 60 %, что связано с адаптацией фотосинтетического аппарата деревьев разных форм к световым условиям высоких широт и другим экологическим факторам. Определено, что антоцианы значительно больше накапливаются в хвое сосны осенью: их антиоксидантная роль в этот сезон повышается. Выявлено, что пероксидазная активность в 1-летней хвое усиливается в осенний период. Это можно рассматривать как защитную реакцию разных форм сосны, препятствующую развитию неконтролируемых процессов при ограниченном снабжении органов кислородом. Отмечено значительное образование водорастворимых белков в хвое сосны с темной окраской семян в связи с ухудшением погодных условий. Эта форма по сравнению с сосной со светлыми семенами, вероятно, сильнее реагирует на действие стрессовых факторов, усиливающих гипоксию корневой системы. Сделан вывод о том, что концентрация пролина в хвое – очень изменчивый показатель, резко реагирующий на действие стрессовых факторов. Общие тенденции в сезонной динамике показателя не выявлены. Установлено, что содержание аскорбиновой кислоты в хвое деревьев разных форм сосны в конце весны существенно меньше, чем в летний и осенний сезоны. Это свидетельствует о развитии защитных механизмов для предотвращения окислительного стресса при неблагоприятных метеоусловиях.
Скачивания
Библиографические ссылки
Абдуллина Д.С., Петрова И.В. Дифференциация популяций сосны обыкновенной по фенотипическим признакам на северо-восточном пределе ареала // Аграр. вестн. Урала. 2012. No 9 (101). С. 34–36. Abdullina D.S., Petrova I.V. Differentiation of Scots Pine Populations by Phenotypic Traits at the North-Eastern Areal Boundary. Agrarnyj vestnik Urala = Agrarian Bulletin of the Urals, 2012, no. 9 (101), pp. 34–36. (In Russ.).
Анучин Н.П. Лесная таксация. 5-е изд., доп. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 552 с. Anuchin N.P. Forest Inventory. 5th ed., enlarged. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1982. 552 p. (In Russ.).
Большой практикум «Биохимия». Лабораторные работы / сост. М.Г. Кусакина, В.И. Суворов, А.А. Чудинова. Пермь, 2012. 148 с. “Biochemistry”. Laboratory Works: Enlarged Tutorial. Comp. by M.G. Kusakina, V.I. Suvorov, A.A. Chudinova. Perm’, 2012. 148 p. (In Russ.).
Бояркин А.Н. Быстрый метод определения активности пероксидазы // Биохимия. 1951. Т. 16, вып. 4. С. 352–357. Boyarkin A.N. A Fast Technique for Determining Peroxidase Activity. Biokhimiya, 1951, vol. 16, iss. 4, pp. 352–357. (In Russ.).
Васфилов С.П. Использование рН гомогената хвои для оценки воздействия диоксида серы на сосну // Экология. 1995. No 5. С. 347–350. Vasfilov S.P. Using pH of Pine Needle Homogenate to Assess the Impact of Sulfur Dioxide on Pine. Ekologiya = Russian Journal of Ecology, 1995, no. 5, pp. 347–350. (In Russ.).
Васфилов C.П. Возрастная изменчивость хвои в кроне сосны обыкновенной // Лесоведение. 2014. No 6. С. 41–48. Vasfilov S.P. Age Variability of Needles in Scots Pine Crown. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2014, no. 6, pp. 41–48. (In Russ.).
Видякин А.И. Фены лесных древесных растений: выделение, масштабирование и использование в популяционных исследованиях (на примере Pinus sylvestris L.) // Экология. 2001. No 3. С. 197–202. Vidyakin A.I. Phenes of Forest Woody Plants: Identification, Scaling and Use in Population Studies (by the Example of Pinus sylvestris L.). Ekologiya = Russian Journal of Ecology, 2001, no. 3, pp. 197–202. (In Russ.).
Воскресенская О.Л., Алябышева Е.А., Половникова М.Г. Большой практикум по биоэкологии. Ч. 1. Йошкар-Ола: Марийск. гос. ун-т, 2006. 107 с. Voskresenskaya O.L., Alyabysheva E.A., Polovnikova M.G. Enlarged Tutorial on Bioecology: Part 1. Yoshkar-Ola, Mari State University Publ., 2006. 107 p. (In Russ.).
Зарубина Л.В., Хамитов Р.С. Сезонный рост сосны обыкновенной на заболоченных почвах Севера // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. No 3. С. 86–100. Zarubina L.V., Khamitov R.S. Seasonal Growth of Scots Pine under the Conditions of Water-Logged Soils of the North. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2021, no. 3, pp. 86–100. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-3-86-100
Калугина О.В., Михайлова Т.А., Шергина О.В. Биохимическая адаптация сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) к техногенному загрязнению // Сиб. экол. журн. 2018. Т. 25, No 1. С. 98–110. http://dx.doi.org/10.15372/SEJ20180109 Kalugina O.V., Mikhailova T.A., Shergina O.V. Biochemical Adaptation of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) to Technogenic Pollution. Sibirskij ekologicheskij zhurnal = Contemporary Problems of Ecology, 2018, no. 1, pp. 98–110. (In Russ.). http://dx.doi.org/10.15372/SEJ20180109
Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 462 с. Kramer P.D., Kozlovskiy T.T. Physiology of Woody Plants. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1983. 462 p. (In Russ.).
Красновский А.А. Синглетный молекулярный кислород. Механизмы образования и пути дезактивации в фотосинтетических системах // Биофизика. 1994. Т. 39, No 2. С. 236–250. Krasnovskiy A.A. Singlet Molecular Oxygen. Mechanisms of Formation and Pathways of Deactivation in Photosynthetic Systems. Biofizika = Biophysics, 1994, vol. 39, no. 2, pp. 236–250. (In Russ.).
Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae на Урале). М.: Наука, 1972. 284 с. Mamaev S.A. Forms of Intraspecific Variability of Woody Plants (by the Example of the Pinaceae Family in the Urals). Moscow, Nauka Publ., 1972. 284 p. (In Russ.).
Маслова Т.Г., Мамушина Н.С., Шерстнева О.А., Буболо Л.С., Зубкова Е.К. Структурно-функциональные изменения фотосинтетического аппарата у зимневегетирующих хвойных растений в различные сезоны года // Физиология растений. 2009. Т. 56, No 5. С. 672–681. Maslova T.G., Mamushina N.S., Sherstneva O.A., Bubolo L.S., Zubkova E.K. Seasonal Structural and Functional Changes in the Photosynthetic Apparatus of Evergreen Conifers. Fiziologiya rastenij = Russian Journal of Plant Physiology, 2009, vol. 56, pp. 607–615. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S1021443709050045
Молотков П.И., Патлай И.Н., Давыдова Н.И., Щепотьев Ф.Л., Ирошников А.И., Мосин В.И., Пирагс Д.М., Милютин Л.И. Селекция лесных пород. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 224 с. Molotkov P.I., Patlaj I.N., Davydova N.I., Shchepot’ev F.L., Iroshnikov A.I., Mosin V.I., Pirags D.M., Milyutin L.I. Selection of Forest Species. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1982. 224 p. (In Russ.).
Муравьева Д.А., Бубенчикова В.Н., Беликов В.В. Спектрофотометрическое определение суммы антоцианов в цветках василька синего // Фармация. 1987. Т. 36, No 5. С. 28–29. Murav’eva D.A., Bubenchikova V.N., Belikov V.V. Spectrophotometric Determination of the Amount of Anthocyanins in Blue Cornflower Flowers. Farmakologiya, 1987, vol. 36, no. 5, pp. 28–29. (In Russ.).
Паршевников А.Л. Руководство по полевому исследованию лесных почв. Архангельск: АИЛиЛХ, 1974. 46 с. Parshevnikov A.L. Guide to the Field Study of Forest Soils. Arkhangelsk, AILiLKh Publ., 1974. 46 p. (In Russ.).
Полевая геоботаника / под общ. ред. Е.М. Лавренко и А.А. Корчагина. Т. III. М.; Л.: Наука, 1964. 530 с. Field Geobotany: vol. 3. Ed. by E.M. Lavrenko, A.A. Korchagin. Moscow, Leningrad, Nauka Publ., 1964. 530 p. (In Russ.).
Правдин Л.Ф. Сосна обыкновенная. Изменчивость, внутривидовая систематика и селекция. М.: Наука, 1964. 191 с. Pravdin L.F. Scots Pine. Variability, Intraspecific Taxonomy and Selection. Moscow, Nauka Publ., 1964. 191 p. (In Russ.).
Практикум по физиологии растений / под ред. Н.Н. Третьякова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с. Tutorial on Plant Physiology. Ed. by N.N. Tret’yakov. 3rd ed., revised and enlarged. Moscow, Agropromizdat Publ., 1990. 271 p. (In Russ.).
Путенихин В.П. Популяционная структура и сохранение генофонда хвойных видов на Урале: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Красноярск, 2000. 48 с. Putenikhin V.P. Population Structure and Conservation of the Gene Pool of Coniferous Species in the Urals: Doc. Biol. Sci. Diss. Abs. Krasnoyarsk, 2000. 48 p. (In Russ.).
Софронова В.Е., Антал Т.К., Дымова О.В., Головко Т.К. Фотозащитные механизмы в фотосистеме II Ephedra monosperma в период формирования морозоустойчивого состояния // Физиология растений. 2014. Т. 61, No 6. С. 798–807. Sofronova V.E., Antal T.K., Dymova O.V., Golovko T.K. Photoprotective Mechanisms in Photosystem II of Ephedra monosperma during Development of Frost Tolerance. Fiziologiya rastenij = Russian Journal of Plant Physiology, 2014, vol. 61, pp. 751–759. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S1021443714060181
Софронова В.Е., Дымова О.В., Головко Т.К., Чепалов В.А., Петров К.А. Адаптивные изменения пигментного комплекса хвои Pinus sylvestris при закаливании к низкой температуре // Физиология растений. 2016. Т. 63, No 4. С. 461–471. Sofronova V.E., Dymova O.V., Golovko T.K., Chepalov V.A., Petrov K.A. Adaptive Changes in Pigment Complex of Pinus sylvestris Needles upon Cold Acclimation. Fiziologiya rastenij = Russian Journal of Plant Physiology, 2016, vol. 63, pp. 433–442. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S1021443716040142
Судачкова Н.Е. Состояние и перспективы изучения влияния стрессов на древесные растения // Лесоведение. 1998. No 2. С. 3–9. Sudachkova N.E. Status and Prospects of Studying the Effect of Stress on Woody Plants. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 1998, no. 2, pp. 3–9. (In Russ.).
Сукачев В.Н., Зонн С.В. Методические указания к изучению типов леса. 2-е изд., перераб. и доп. М.: АН СССР, 1961. 144 с. Sukachev V.N., Zonn S.V. Methodological Guidelines for Studying Forest Types. Moscow, USSR Academy of Science Publ., 1961. 144 p. (In Russ.).
Тарханов С.Н., Аганина Ю.Е., Пахов А.С. Сезонная изменчивость биохимических показателей и поврежденность разных форм сосны обыкновенной в условиях постоянного избыточного увлажнения почв северной тайги // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2018. Т. 22, No 1. С. 5–12. Tarkhanov S.N., Aganina Yu.E., Pakhov A.S. Seasonal Variability of Biochemical Characteristics and a Defect in the Needless of Different Forms of Pinus sylvestris under Stress Conditions in the Northern Taiga. Lesnoy vestnik = Forestry Bulletin, 2018, vol. 22, no. 1, pp. 5–12. (In Russ.). https://doi.org/10.18698/2542-1468-2018-1-5-12
Тарханов С.Н., Пинаевская Е.А., Аганина Ю.Е. Адаптивные реакции морфологических форм сосны (Pinus sylvestris L.) в стрессовых условиях северной тайги (на примере Северо-Двинского бассейна) // Сиб. экол. журн. 2018. Т. 25, No 4. С. 425–437. Tarkhanov S.N., Pinaevskaya E.A., Aganina Yu.E. Adaptive Responses of Morphological Forms of Pine (Pinus sylvestris L.) under Stressful Conditions of the Northern Taiga (in the Northern Dvina Basin). Sibirskij ekologicheskij zhurnal = Contemporary Problems of Ecology, 2018, no. 4, pp. 425–437. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SEJ20180404
Тарханов С.Н., Пинаевская Е.А., Аганина Ю.Е. Адаптация и морфологическое состояние разных форм сосны в условиях постоянного избыточного увлажнения почв северной тайги // Лесоведение. 2022. No 1. С. 72–84. Tarkhanov S.N., Pinaevskaya Ye.A., Aganina Yu.Ye. Adaptation and Morphology of Various Forms of Scots Pine under the Conditions of a Constant Excessive Moisture in the Northern Taiga’s Soils. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2022, no. 1, pp. 72–84. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0024114821060103
Тарханов С.Н., Пинаевская Е.А., Аншукова Ю.Е. Морфоструктурные особенности и изменчивость биохимических признаков форм Pinus sylvestris (Pinaceae) в условиях избыточного увлажнения почв северной тайги // Растит. ресурсы. 2014. Т. 50, вып. 4. С. 567–578. Tarkhanov S.N., Pinaevskaya E.A., Anshukova Yu.E. Morphostructural Features and Variability of Biochemical Characters of Pinus sylvestris (Pinaceae) Forms under Conditions of Excessive Moisture of Soils in the Northern Taiga. Rastitelnye resursy, 2014, vol. 50, iss. 4, pp. 567–578. (In Russ.).
Чиркова Т.В. Метаболизм этанола и лактата в тканях древесных растений, различающихся по устойчивости к недостатку кислорода // Физиология растений. 1975. Т. 22, No 5. С. 952–958. Chirkova T.V. Metabolism of Ethanol and Lactate in Tissues of Woody Plants Differing in Their Tolerance to Oxygen Deficiency. Fiziologiya rastenij = Russian Journal of Plant Physiology, 1975, vol. 22, no. 5, pp. 952–958. (In Russ.).
Шульгин И.А. Растение и солнце. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 251 с. Shul’gin I.A. Plant and Sun. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1973. 251 p. (In Russ.).
Яцко Я.Н., Дымова О.В., Головко Т.К. Пигментный комплекс зимне- и вечнозеленых растений в подзоне средней тайги европейского Северо-Востока // Ботан. журн. 2009. Т. 94, No 12. С. 1812–1820. Yatsko Ya.N., Dymova O.V., Golovko T.K. Pigment Complex of Winter- and Evergreen Plants in the Middle Taiga Subzone of the European North-East. Botanicheskij Zhurnal, 2009, vol. 94, no. 12, pp. 1812–1820. (In Russ.).
Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid Determination of Free Proline for Water-Stress Studies. Plant and Soil, 1973, vol. 39, pp. 205–207. https://doi.org/10.1007/BF00018060
Björkman O. Responses to Different Quantum Flux Densities. Physiological Plant Ecology I. Encyclopedia of Plant Physiology: vol. 12. Berlin, Heidelberg, Springer, 1981, pp. 57–107.
Black A.R., Subjeck J.R. Mechanisms of Stress-Induced Thermo- and Chemotolerances. Stress Proteins. Induction and Functions. Berlin, Springer, 1990, pp. 10–117.
Bohnert H.J., Nelson D.E., Jensen R.G. Adaptation to Environmental Stresses. The Plant Cell, 1995, vol. 7, iss. 7, pp. 1099–1111. https://doi.org/10.1105/tpc.7.7.1099
Davies K.M., Schwinn K.E. Molecular Biology and Biotechnology of Flavonoid Biosynthesis. Flavоnoids: Chemistry, Biochemistry and Applications. London, CRC Press, 2006, pp. 143–218.
Edge R., Truscott G. Properties of Carotenoid Radicals and Excited States and Their Potential Role in Biological System. Carotenoids, Physical, Chemical, and Biological Functions and Properties. Landrum Dordrecht, Kluwer Acad. Publ., 2010, pp. 283–307.
Gatenby A.A., Donaldson G.K., Golubinoff P., LaRossa R.A., Lorimer G.H., Lubben T.H., Van Dyk T.K., Viitanen P.V. The Cellular Function of Chaperonins. Stress Proteins. Berlin, Heidelberg, Springer, 1990, pp. 57–69. https://doi.org/10.1007/978-3-642-75815-7_5
Gordon W.R., Henderson J.H. Isoperoxidases of (IAA Oxidase) Oxidase in Oat Coleoptiles. Canadian Journal of Botany, 1973, vol. 51, iss. 11, pp. 2047–2052. https://doi.org/10.1139/b73-266
Ivanov L.A., Ivanova L.A., Rochina D.A., Yudina P.K. Changes in the Chlorophyll and Carotenoid Contents in the Leaves of Steppe Plants along a Latitudinal Gradient in South Ural. Russian Journal of Plant Physiology, 2013, vol. 60, no. 6, pp. 812–820. https://doi.org/10.1134/S1021443713050075
Levitt J. Responses of Plants to Environmental Stresses. Vol. 1: Chilling, Freezing, and High Temperature Stresses. New York, Academic Press, 1980. 497 p.
Lichenthaler H.K. Chlorophylls and Carotenoids: Pigments of Photosynthetic Biomembranes. Methods in Enzymology, 1987, vol. 148, pp. 350–382. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1
Mohr Y., Shopfer P. Plant Physiology. Berlin, Heidelberg, Springer, 1995. 629 p.
Roohi A., Nazish B., Nabgha-e-Amen, Maleeha M., Waseem S. A Critical Review on Halophytes: Salt Tolerant Plants. Journal of Medicinal Plants Research, 2011, vol. 5 (33), pp. 7108–7118. https://doi.org/10.5897/JMPRX11.009
Scheer H. The Pigments. Light-Harvesting Antennas in Photosynthesis. Dordrecht, Springer, 2003, vol. 13, pp. 29–81. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2087-8_2
Smillie R.M., Hetherington S.E. Photoabatement by Anthocyanin Shields Photosynthetic Systems from Light Strees. Photosynthetica, 1999, vol. 36 (3), pp. 451–463. https://doi.org/10.1023/A:1007084321859
Verhoeven A. Sustained Energy Dissipation in Winter Evergreens. New Phytologist, 2014, vol. 201, iss. 1, pp. 57–65. https://doi.org/10.1111/nph.12466
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 С.Н. Тарханов, Е.А. Пинаевская, Ю.Е. Аганина, А.С. Пахов (Автор)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
