Изменчивость фотосинтетического пигментного комплекса ели с разной формой семенных чешуй в северной подзоне тайги Архангельской области
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-4-96-109Ключевые слова:
ель, форма семенных чешуй, ель сибирская, Picea obovata Ledeb., ель гибридная с преобладанием признаков ели сибирской, хлорофилл a, каротиноиды, Архангельская область, северная тайга, фотосинтетический пигментный комплекс, сезонная динамика показателей пигментного комплексаАннотация
Территория Архангельской области входит в зону интрогрессивной гибридизации ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) на Русской равнине. Форма семенных чешуй у многих видов семейства Pinaceae содержит большой объем генетической информации, свойственной как виду, так и его формам. Целью исследования стало выявление особенностей сезонной динамики показателей фотосинтетического пигментного комплекса у ели сибирской и ели гибридной с преобладанием признаков ели сибирской в северной тайге Архангельской области. Научные работы проводили в ельниках черничного типа на слабоподзолистых суглинистых почвах на моренных суглинках, типичных для северной тайги вблизи устья р. Северной Двины (64°30ʹ с. ш. 41°00ʹ в. д.). На постоянных пробных площадях промаркировали 10 деревьев ели сибирской и 10 деревьев ели гибридной с преобладанием признаков ели сибирской, выделенных по форме семенных чешуй. В 2023 г. у них отбирали образцы 1-летней «теневой» хвои из нижней части кроны в разные календарные периоды. Спектрофотометрическим методом определяли содержание в хвое хлорофиллов и каротиноидов, а также рассчитывали долю хлорофиллов в светособирающем комплексе. В результате у ели сибирской и ели гибридной с преобладанием признаков ели сибирской выявлено сходство в динамике относительных показателей фотосинтетического пигментного комплекса 1-летней хвои. Вместе с тем показано, что в летний и осенний сезоны вплоть до завершения вегетации и при подготовке к перезимовке у исследованных елей происходит накопление зеленых пигментов, причем более активно – у гибридной формы. При этом защитная роль каротиноидов возрастает. Диапазон изменений доли хлорофиллов в светособирающем комплексе ели сибирской и ели гибридной с преобладанием признаков ели сибирской с мая по ноябрь в среднем по месяцам составляет 55–62 %, что обусловлено адаптацией их фотосинтетического аппарата к экологическим условиям высоких широт.
Финансирование: Исследование выполнено в рамках госзадания ФИЦКИА УрО РАН «Исследование устойчивости лесных экосистем на приарктических территориях Европейского Севера России» (проект FUUW-2025-0003, регистрационный номер – 125021902596-8).
Скачивания
Библиографические ссылки
Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Ершов П.В. Генотипическая обусловленность пигментного состава хвои плюсовых деревьев ели европейской // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 1. С. 63–76. Besschetnova N.N., Besschetnov V.P., Ershov P.V. Genotypic Conditionality of Plus Tree Needle Pigment Composition of Norway Spruce. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2019, no. 1, pp. 63–76. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.1.63
Есичев А.О. Корреляция признаков пигментного состава хвои представителей рода лиственница (Larix Mill.) в дендропарке Сергачского лесничества Нижегородской области // Изв. вузов. Лесн. журн. 2018. № 3. С. 43–53. Esichev A.O. Correlation of Characteristics of the Needle Pigment Combination of Representatives of the Genus Larch (Larix Mill.) in the Arboretum of the Sergachsky Forestry in the Nizhny Novgorod Region. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2018, no. 3, pp. 43–53. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2018.3.43
Иванов Л.А., Ронжина Д.А., Юдина П.К., Золотарева Н.В., Калашникова И.В., Иванова Л.А. Сезонная динамика содержания хлорофиллов и каротиноидов в листьях степных и лесных растений на уровне вида и сообщества // Физиология растений. 2020. Т. 67, № 3. С. 278–288. Ivanov L.A., Ronzhina D.A., Yudina P.K., Kalashnikova I.V., Ivanova L.A., Zolotareva N.V. Seasonal Dynamics of the Chlorophyll and Carotenoid Content in the Leaves of Steppe and Forest Plants on Species and Community Level. Fiziologiya rastenii = Russian Journal of Plant Physiology, 2020, vol. 67, no. 3, pp. 278–288. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0015330320030112
Коренные еловые леса Севера: биоразнообразие, структура, функции / под ред. К.С. Бобковой, Э.П. Галенко. СПб.: Наука, 2006. 337 с. Virgin Spruce Forest of the North: Biodiversity, Structure, Functions. Ed. By K.S. Bobkova, E.P. Galenko. Saint Petersburg, Nauka Publ., 2006. 337 p. (In Russ.).
Коропачинский И.Ю., Потемкин О.Н., Рудиковский А.В., Кузнецова Е.В. Полиморфизм и структура популяций ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) на северном пределе распространения вида // Сиб. экол. журн. 2012. Т. 19, № 2. С. 175–184. Koropachinskiy I.Y., Potemkin O.N., Rudikovskiy A.V., Kuznetsova E.V. Polymorphism and Structure of Populations of Siberian Spruce (Picea obovata Ledeb.) at the Northern Limits of the Species Distribution. Sibirskij Ekologicheskij Zhurnal = Contemporary Problems of Ecology, 2012, vol. 19, no. 2, pp. 175–184. (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, № 5. С. 672–681. Maslova T.G., Mamushina N.S., Sherstneva O.A., Bubolo L.S., Zubkova E.K. Structural and Functional Changes in the Photosynthetic Apparatus of Winter-Vegetating Coniferous Plants in Different Seasons. Fiziologiya rastenij = Russian Journal of Plant Physiology, 2009, vol. 56, no. 5, pp. 672–681. (In Russ.).
Петров К.А., Софронова В.Е., Бубякина В.В., Перк А.А., Татаринова Т.Д., Пономарев А.Г., Чепалов В.А., Охлопкова Ж.М., Васильева И.В., Максимов Т.Х. Древесные растения Якутии и низкотемпературный стресс // Физиология растений. 2011. Т. 58, № 6. С. 866–874. Petrov K.A., Sofronova V.E., Bubyakina V.V., Perk A.A., Tatarinova T.D., Ponomarev A.G., Chepalov V.A., Okhlopkova Zh.M., Vasilieva I.V., Maksimov T.Kh. Woody Plants of Yakutia and Low-Temperature Stress. Fiziologiya rastenij = Russian Journal of Plant Physi¬ology, 2011, vol. 58, pp. 1011–1019. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S1021443711060148
Попов П.П. Ель европейская и сибирская: структура, интерградация и дифференциация популяционных систем. Новосибирск: Наука, 2005. 230 с. Popov P.P. European and Siberian Spruce: Structure, Intergradation and Differentiation of Population Systems. Novosibirsk, Nauka Publ., 2005. 230 p. (In Russ.).
Попов П.П. Формовая структура и таксономическая принадлежность промежуточных популяций ели европейской и сибирской // Лесоведение. 2007. № 4. С. 59–67. Popov P.P. Form Structure and Taxonomic Affiliation of Intermediate Populations of European and Siberian Spruce. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2007, no. 4, pp. 59–67. (In Russ.).
Попов П.П. Фенотипическое разнообразие семенных чешуй северодвинских популяций ели и их таксономическая интерпретация // Ботанич. журн. 2010. Т. 95, № 5. С. 647–656. Popov P.P. The Phenotypic Diversity of Cone Scales in the Northern Dvina Spruce Populations, and Their Taxonomic Interpretation. Botanicheskij zhurnal, 2010, vol. 95, no. 5, pp. 647–656. (In Russ.).
Попов П.П. Распространение особей промежуточной формы в популяциях елей европейской и сибирской // Сиб. лесн. журн. 2018. № 4. С. 13–19. Popov P.P. The Distribution of Individuals of Intermediate Form in the Populations of Norway and Siberian Spruces. Sibirskij lesnoj zhurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2018, no. 4, pp. 13–19. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20180402
Попов П.П., Казанцева М.Н., Арефьев С.П. Фенотипическая структура популяций ели на Европейском Севере России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 9–20. Popov P.P., Kazantseva M.N., Arefyev S.P. Phenotypic Structure of Spruce Populations in the European North of Russia. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2021, no. 2, pp. 9–20. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-2-9-20
Правдин Л.Ф. Ель европейская и ель сибирская в СССР. М.: Наука, 1975. 178 с. Pravdin L.F. European Spruce and Siberian Spruce in the USSR. Moscow, Nauka, Publ., 1975. 178 p. (In Russ.).
Практикум по физиологии растений / под ред. Н.Н. Третьякова, Т.В. Карнауховой, Л.А. Паничкина, Н.В. Пильщиковой, В.Г. Земского, Л.В. Можаева, А.Е. Петрова-Спиридонова, Я.М. Геллермана, М.Н. Кондратьева, М.И. Калинкевич, Е.Е. Крастиной, К.И. Каменской. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с. Workshop on Plant Physiology. Ed. by N.N. Tretyakov, T.V. Karnaukhova, L.A. Panichkin, N.V. Pilshchikova, V.G. Zemskiy, L.V. Mozhaev, A.E. Petrov-Spiridonov, Ya.M. Gellerman, M.N. Kondratyev, M.I. Kalinkievich, E.E. Krastina, K.I. Kamenskaya. Moscow, Agropromizdat Publ., 1990. 271 p. (In Russ.).
Придача В.Б., Туманик Н.В., Семин Д.Е. Влияние абиотических факторов на содержание азота, пигментный комплекс и параметры водного обмена хвои Pinus sylvestris (Pinaceae) на посттехногенных землях // Растит. ресурсы. 2024. Т. 60, № 3. С. 63–79. Pridacha V.B., Tumanik N.V., Semin D.E. Abiotic Impacts оn Nitrogen Content, Pigment Complex and Water Exchange Parameters of Pinus sylvestris (Pinaceae) Needles on Post-Industrial Lands. Rastitel’nyye resursy = Vegetation Resources, 2024, vol. 60, no. 3, pp. 63–79. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0033994624030042
Розенцвет О.А., Шуйская Е.В., Богданова Е.С., Нестеров В.Н., Иванова Л.А. Структура хлоренхимы и липидный профиль мембран в листьях галофитов сем. Chenopodiaceae с разным типом фотосинтеза // Физиология растений. 2022. Т. 69, № 1. С. 68–79. Rozentsvet O.A., Bogdanova E.S., Nesterov V.N., Shuyskaya E.V., Ivanova L.A. Structure of Chlorenchyma and the Profile of Membrane Lipids in Leaves of Halophytic Chenopodiaceae Species with Different Types of Photosynthesis. Fiziologiya rastenii = Russian Journal of Plant Physiology, 2022, vol. 69, no. 1, pp. 68–79. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0015330322010171
Скляров Г.А., Шарова А.С. Почвы лесов Европейского Севера. М.: Наука, 1970. 271 с. Sklyarov G.A., Sharova A.S. Soils of Forests of the European North. Moscow, Nauka Publ., 1970. 271 p. (In Russ.).
Софронова В.Е., Чепалов В.А., Дымова О.В., Головко Т.К. Роль пигментной системы вечнозеленого кустарничка Ephedra monosperma в адаптации к климату центральной Якутии // Физиология растений. 2014. Т. 61, № 2. С. 266–274. Sofronova V.E., Chepalov V.A., Dymova O.V., Golovko T.K. The Role of Pigment System of an Evergreen Dwarf Shrub Ephedra Monosperma in Adaptation to the Climate of Central Yakutia. Fiziologiya rastenii = Russian Journal of Plant Physiology, 2014, vol. 61, no. 2, pp. 266–274. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S001533031401014X
Тарханов С.Н. Популяционная изменчивость ели финской по форме семенных чешуй на севере Архангельской области // Лесоведение. 2019. № 3. С. 208–214. Tarkhanov S.N. Population Variability of Finnish Spruce from the Seed Scale Forms in Northern Arkhangelsk Oblast. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2019, no. 3, pp. 208–214. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0024114819020116
Титова М.С. Содержание фотосинтетических пигментов в хвое Picea abies и Picea koraiensis // Вестник ОГУ. 2010. № 12(118). С. 9–12. Titova M.S. Content of Photosynthetic Pigments in Needles of Picea abies and Picea koraiensis. Vestnik of the Orenburg State University, 2010, no. 12(118), pp. 9–12. (In Russ.).
Тишкина Е.А., Семкина Л.А., Григорьев А.А. Экологическая пластичность пигментного комплекса хвои в горных и равнинных ценопопуляциях можжевельника обыкновенного // Лесоведение. 2021. Т. 4, № 4. С. 354–362. Tishkina E.A., Semkina L.A., Grigoriev A.A. Ecological Plasticity of Juniperus communis L. Needles Pigment Complex in Highland and Lowland Coenopopulations. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2021, vol. 4, no. 4, pp. 354–362. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0024114821040100
Тужилкина В.В. Фотосинтетические пигменты хвои ели сибирской в среднетаежных лесах Европейского Северо-Востока России // Сиб. лесн. журн. 2017. № 1. С. 65–73. Tuzhilkina V.V. Photosynthetic Pigments of Siberian Spruce Needles in the Middle Taiga Forests of the European North-East of Russia. Sibirskij lesnoj zhurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2017, no. 1, pp. 65–73. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20170107
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, № 12. С. 1812–1820. Yatsko Ya.N., Dymova O.V., Golovko T.K. Pigment Complex of Ever- And Wintergreen Plants in the Middle Taiga Subzone of the European North-East. Botanicheskii zhurnal = Botanical Journal, 2009, vol. 94, no. 12, pp. 1812–1820. (In Russ.).
Aguil S., Ahmad S.H., Reshi Z.Ah., Mahmooduzzafar N., Iqbal M. Physiological and Biochemical Response of Albizza lebbek (L.) Benth. to Coal Smoke Pollution. Pollution Research, 2003, vol. 22, no. 4, pp. 489–493.
Dall’Osto L., Lico C., Alric J., Giuliano G., Havaux M., Bassi R. Lutein is Needed for Efficient Chlorophyll Triplet Quenching in the Major LHCII Antenna Complex of Higher Plants and Effective Photoprotection in vivo under Strong Light. BMC Plant Biology, 2006, vol. 6, art. 32. https://doi.org/10.1186/1471-2229-6-32
Demmig-Adams B., Adams W.W., III. Photoprotection in an Ecological Context: The Remarkable Complexity of Thermal Energy Dissipation. New Phytologist, 2006, vol. 172, iss. 1, pp. 11–21. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2006.01835.x
Johnson M.P., Havaux M., Triantaphylides Ch., Ksas B., Pascal A.A., Robert B., et al. Elevated Zeaxanthin Bound to Oligomeric LHCII Enhances the Resistance of Arabidopsis to Photooxidative Stress by a Lipid Protective, Antioxidant Mechanism. Journal of Biological Chemistry, 2007, vol. 282, iss. 31, pp. 22605–22618. https://doi.org/10.1074/jbc.M702831200
Oquist G., Huner N.P.A. Photosynthesis of Overwintering Evergreen Plants. An¬nual Review of Plant Biology, 2003, vol. 54, pp. 329–355. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.54.072402.115741
Popov P.P. Form Structure and Geographic Differentiation of Spruce Populations in Northwestern Russia. Russian Journal of Ecology, 2010, vol. 41, no. 5, pp. 378–385. https://doi.org/10.1134/S1067413610050036
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. Russian Journal of Plant Physiology, 2014, vol. 61, no. 6, pp. 751–759. https://doi.org/10.1134/S1021443714060181
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. Russian Journal of Plant Physiology, 2016, vol. 63, no. 4, pp. 433–442. https://doi.org/10.1134/S1021443716040142
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
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Тарханов С.Н., Пинаевская Е.А., Аганина Ю.Е., Пахов А.С.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
