ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ ПИГМЕНТНОГО СОСТАВА ХВОИ ПЛЮСОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2019-1-63–76Ключевые слова:
ель европейская, плюсовые деревья, архив клонов, хвоя, пигментный состав, хлорофилл a, хлорофилл b, каротиноиды, генотипическая обусловленностьАннотация
Изучен пигментный состав 1- и 2-летней хвои плюсовых деревьев (ортетов) ели европейской из состава архива клонов № 3 Государственного бюджетного учреждения Нижегородской области «Семеновский спецсемлесхоз», где они представлены привитыми растениями (клонами или раметами). Цель исследований – выявление факта наличия генотипически обусловленной специфики плюсовых деревьев ели европейской по составу пигментов, участвующих в фотосинтезе, и установление масштабов ее проявления в 1- и 2-летней хвое. Все учетные растения имели одинаковые площади питания
и схемы размещения, получали единый перечень лесоводственных и агротехнических уходов. Отбор образцов хвои проведен одновременно с учетом ее возраста и принадлежности к ортетам и раметам. Анализируемые показатели: содержание хлорофилла a, хлорофилла b, каротиноидов, их суммарное количество, соотношение между ними. В эксперименте использован спектрофотометрический анализ как наиболее эффективный способ количественного выявления важнейших пластидных пигментов. Экстракционный агент – 96 %-й этанол. Максимумы поглощения при количественной фиксации оптической плотности вытяжек соответствовали следующим длинам волн: 663 нм – для хлорофилла a; 645 нм – для хлорофилла b; 440 нм – для недифференцированных каротиноидов. Для статистической обработки привлечен одно- и двухфакторный дисперсионный анализ. Установлены заметные различия пигментного состава листового аппарата плюсовых деревьев ели европейской при выращивании на выровненном экофоне. Однофакторный дисперсионный анализ подтвердил их существенность для 1- и 2-летней хвои по всем задействованным в опыте признакам. Влияние специфики генотипов плюсовых деревьев, эффект которого признается в качестве коэффициента наследуемости в широком смысле, достаточно велико и достоверно по всем рассматриваемым признакам. Раздельное влияние специфики генотипов плюсовых деревьев и различий в возрасте их хвои на формирование фенотипической изменчивости зафиксировано в двухфакторном дисперсионном анализе. Влияние возраста хвои на формирование различий в содержании отдельных пигментов и их групп достоверно, но невелико и в целом составило от 7,10±0,16 % (содержание каротиноидов) до 9,40±0,15 % (суммарное содержание хлорофилла). Доля дисперсии, связанной со спецификой генотипов плюсовых деревьев, в большинстве случаев значительна: до 48,87 %. Взаимодействие организованных факторов чаще вызывает достоверный эффект, однако доля этого организованного фактора в структуре общей фенотипической дисперсии практически никогда не преобладает. Наличие остаточной дисперсии обусловлено неизбежной пестротой экологического фона.
Скачивания
Библиографические ссылки
Барская Е.И. Изменения хлоропластов и вызревание побегов в связи с морозоустойчивостью древесных растений. М.: Наука, 1967. 223 с.
Бессчетнова Н.Н. Многомерная оценка плюсовых деревьев сосны обыкновенной по показателям пигментного состава хвои // Вестн. ПГТУ Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2013. № 1. С. 5–13.
Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Морфометрия и физиология хвои плюсовых деревьев. Н. Новгород: Нижегород. ГСХА, 2014. 368 с.
Бессчетнова, Н.Н., Кулькова А.В. Сравнительная оценка представителей рода ель (Picea L.) по содержанию жиров в тканях годичных побегов // Научные и инновационные разработки молодых ученых-аграриев: сб. тр. молодых ученых ФГБОУ ВПО Нижегородская ГСХА за 2014–2015 гг. Н. Новгород: Нижегород. ГСХА, 2015. С. 53–58.
Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Кулькова А.В., Мишукова И.В. Содержание крахмала в тканях побегов разных видов ели (Picea А. Dietr.) в условиях интродукции // Лесн. журн. 2017. № 4. С. 57–68. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.57
Вавилов Н.И. Учение о происхождении культурных растений после Дарвина // Избр. тр. в 2 т. Т. 1. Л.: Наука, 1967. C. 303–327.
Государственная программа Российской Федерации «Развитие лесного хозяйства» на 2013–2020 годы: утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 дек. 2012 г. № 2593-р // Собр. законодательства Российской Федерации. 2013. № 2. Ст. 124. Режим доступа: http://www.nbchr.ru/PDF/042_oos.pdf (дата обращения: 17.09.2013).
Дерюгин А.А., Рубцов М.В. Динамика состояния популяции ели под пологом березняков южной тайги Русской равнины // Лесн. журн. 2016. № 2. С. 47–58. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.2.47
Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (С основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5-е, доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
Моссэ И.Б., Молофей В.П., Кострова Л.Н. Развитие идеи Н.И. Вавилова о защитной роли пигментов в генетических экспериментах // Селекция, генетические ресурсы и сохранение генофонда лесных древесных растений (Вавиловские чтения): сб. науч. тр. Гомель, 2003. Вып. 59. С. 220–223.
Никитин К.Е., Швиденко А.З. Методы и техника обработки лесоводственной информации М.: Лесн. пром-сть, 1978. 272 с.
Озолина И.А., Мочалкин А.И. Роль пигментов в защитно-приспособительных реакциях растений // Изв. АН СССР. Сер. Биол. 1972. № 1. С. 96–102.
Пеккоев А.Н. Качество древесины культур ели при ускоренном лесовыращивании // Лесн. журн. 2016. № 1. С. 89–99. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.1.89
Роне В.М. Исследование и проверка наследственности плюсовых деревьев // Лесн. селекция. М.: Лесн. пром-сть, 1972. С. 180–199.
Роне В.М. Межсемейный и клоновый отбор ели обыкновенной // Генетические исследования древесных в Латвийской ССР. Рига: Зинатне, 1975. С. 34–44.
Сунгурова Н.Р., Коновалов В.Н. Ассимиляционный аппарат ели в культурах на долгомошной вырубке // Лесн. журн. 2016. № 2. С. 31–40. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.2.31
Третьяков Н.Н., Карнаухова Т.В., Паничкин Л.А. и др. Практикум по физиологии растений: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / под общ. ред. Н.Н. Третьякова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с.
Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971. С. 154–170.
Bassman J.H., Edwards G.E., Robberecht R. Long-Term Exposure to Enhanced UV-B Radiation is not Detrimental to Growth and Photosynthesis in Douglas-Fir // New Phytologist. 2002. Vol. 154, iss. 1. Pp. 107–120. DOI:10.1046/j.1469-8137.2002.00354.x
Bouvier F., Backhaus R.A., Camara B. Induction and Control of ChloroplastSpecific Carotenoid Genes by Oxidative Stress // Journal of Biological Chemistry. 1998. Vol. 273, no. 46. Pp. 30651–30659. DOI: 10.1074/jbc.273.46.30651
Dere Ş., Güneş T., Sivaci R. Spectrophotometric Determination of Chlorophyll – A, B and Total Carotenoid Contents of Some Algae Species Using Different Solvents // Turkish Journal of Botany. 1998. Vol. 22, no. 1. Pр. 13–17.
Eerikäinen K., Valkonen S., Saksa T. Ingrowth, Survival and Height Growth of Small Trees in Uneven-Aged Picea abies Stands in Southern Finland // Forest Ecosystems. 2014. Vol. 1(5). Pp. 1–10. DOI: 10.1186/2197-5620-1-5
Elvira S., Alonso R., Castillo F.J., Gimeno B.S. On the Response of Pigments and Antioxidants of Pinus halepensis Seedlings to Mediterranean Climatic Factors and LongTerm Ozone Exposure // New Phytologist. 1998. Vol. 138, iss. 3. Pp. 419–432. DOI: 10.1046/j.1469-8137.1998.00136.x
Gitelson A.A., Buschmann C., Lichtenthaler H.K. The Chlorophyll Fluorescence Ratio F735/F700 as an Accurate Measure of the Chlorophyll Content in Plants // Remote Sensing of Environment. 1999. Vol. 69, iss. 3. Pp. 296–302. DOI: 10.1016/S0034-4257(99)00023-1
Haag C., Stober F., Lichtenthaler H.K. Pigment Content, Chlorophyll Fluorescence and Photosynthetic Activity of Spruce Clones under Normal and Limited Mineral Nutrition // Photosynthetica. 1992. Vol. 27, iss. 3. Pp. 385–400.
Kowalczyk J. Combining Production of Improved Seeds with Genetic Testing in Seedling Seed Orchards // Seed Orchard: Proceedings from a Conference at Umeå, Sweden, September 26–28, 2007 / ed. by D. Lindgren. Umeå: SLU, 2008. Pp. 126–134.
Kurteva M., Gateva R. Influence of Industrial and Transport Pollution on the Plastid Pigments of Pinus sylvestris L., Picea abies Karst. and Thuja orientalis L. // Scientific Papers of Jubilee Scientific Conference with International Participation “70th Anniversary of the Forest Research Institute”, Sofia, Bulgaria, October 6–7, 1998. Sofia: Forest Research Institute, 1998. Vol. 1. Pp. 146–151.
Kvíčala M., Lacková E., Urbancová L. Photosynthetic Active Pigments Changes in Norway Spruce (Picea abies) under the Different Acclimation Irradiation and Elevated CO2 Content // ISRN Environmental Chemistry. 2014. Vol. 2014, article ID 572576. 4 p. DOI: 10.1155/2014/572576
Lichtenthaler H.K. Biosynthesis and Accumulation of Isoprenoid Carotenoids and Chlorophylls and Emission of Isoprene by Leaf Chloroplasts // Bulletin of the Georgian National Academy of Sciences. 2009. Vol. 3, no. 3. Pp. 81–94.
Lichtenthaler H.K., Buschmann C. Chlorophylls and Carotenoids: Measurement and Characterization by UV-VIS Spectroscopy // Current Protocols in Food Analytical Chemistry. 2001. Vol. UNIT F4.3. Pр. F4.3.1–F4.3.8. DOI: 10.1002/0471142913.faf0403s01
Lichtenthaler H.K., Wellburn A.R. Determinations of Total Carotenoids and Chlorophylls a and b of Leaf Extracts in Different Solvents // Biochemical Society Transactions. 1983. Vol. 11(5). Pp. 591–592. DOI: 10.1042/bst0110591
Lidholm J., Gustafsson P.A. Functional Promoter Shift of a Chloroplast Gene: A Transcriptional Fusion between a Novel psbA Gene Copy and the trnK(UUU) Gene in Pinus contorta // The Plant Journal. 1992. Vol. 2, iss. 6. Pр. 875–886. DOI: 10.1046/j.1365-313X.1992.t01-4-00999.x
Major J.E., Barsi D.C., Mosseler A., Campbell M. Genetic Variation and Control of Chloroplast Pigment Concentrations in Picea rubens, Picea mariana and Their Hybrids. I. Ambient and Elevated [CO2] Environments // Tree Physiology. 2007. Vol. 27(3). Pp. 353–364. DOI: 10.1093/treephys/27.3.353
Matras J.A. A Review of the Seed Orchard Programme in Poland // Seed Orchard: Proceedings from a Conference at Umeå, Sweden, September 26–28, 2007 / ed. by D. Lindgren. Umeå: SLU, 2008. Pp. 165–176.
Niinemets Ü. Acclimation to Low Irradiance in Picea abies: Influences of Past and Present Light Climate on Foliage Structure and Function // Tree Physiology. 1997. Vol. 17, iss. 11. Pp. 723–732. DOI: 10.1093/treephys/17.11.723
Niinemets Ü. Stomatal Conductance Alone Does not Explain the Decline in Foliar Photosynthetic Rates with Increasing Tree Age and Size in Picea abies and Pinus sylvestris // Tree Physiology. 2002. Vol. 22, iss. 8. Pp. 515–535. DOI: 10.1093/treephys/22.8.515
Peguero-Pina J.J., Morales F., Gil-Pelegrín E. Frost Damage in Pinus sylvestris L. Stems Assessed by Chlorophyll Fluorescence in Cortical Bark Chlorenchyma // Annals of Forest Science. 2008. Vol. 65(8). Pp. 813p1–813p6. DOI: 10.1051/forest:2008068
Porcar-Castell A., Juurola E., Ensminger I., Berninger F., Hari P., Nikinmaa E. Seasonal Acclimation of Photosystem II in Pinus sylvestris. II. Using the Rate Constants of Sustained Thermal Energy Dissipation and Photochemistry to Study the Effect of the Light Environment // Tree Physiology. 2008. Vol. 28, iss. 10. Pp. 1483–1491. DOI: 10.1093/treephys/28.10.1483
Porcar-Castell A., Juurola E., Nikinmaa E., Berninger F., Ensminger I., Hari P. Seasonal Acclimation of Photosystem II in Pinus sylvestris. I. Estimating the Rate Constants of Sustained Thermal Energy Dissipation and Photochemistry // Tree Physiology. 2008. Vol. 28, iss. 10. Pp. 1475–1482. DOI: 10.1093/treephys/28.10.1475
Rosenthal S.I., Camm E.L. Photosynthetic Decline and Pigment Loss during Autumn Foliar Senescence in Western Larch (Larix occidentalis) // Tree Physiology. 1997. Vol. 17, iss. 12. Pp. 767–775. DOI: 10.1093/treephys/17.12.767
Skuodiene L. Quantitative Changes in Aminoacid Proline and Chlorophyll in the Needles of Picea abies Karst. (L.) during Stress and Adaptation // Biologija. 2001. No. 2. Pp. 54–56.
Wellburn A.R. The Spectral Determination of Chlorophylls a and b, as Well as Total Carotenoids, Using Various Solvents with Spectrophotometers of Different Resolution // Journal of Plant Physiology. 1994. Vol. 144, iss. 3. Pp. 307–313. DOI: 10.1016/S0176-1617(11)81192-2
