ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2022, № 1, С. 72–84


АДАПТАЦИЯ И МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗНЫХ ФОРМ СОСНЫ В УСЛОВИЯХ ПОСТОЯННОГО ИЗБЫТОЧНОГО УВЛАЖНЕНИЯ ПОЧВ СЕВЕРНОЙ ТАЙГИ
С. Н. Тарханов, Е. А. Пинаевская, Ю. Е. Аганина
Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова УрО РАН
163000 Архангельск, наб. Северной Двины, 23
Е-mail: tarkse@yandex.ru


Поступила в редакцию 25.03.2020 г.
Изучена динамика комплекса биохимических показателей, отражающих адаптивные изменения у краснопыльниковой и желтопыльниковой форм сосны в условиях длительного избыточного увлажнения почв устья р. Северной Двины. Установлено сходство в характере сезонных изменений абсолютных и относительных показателей содержания фотосинтетических пигментов, свободного пролина, аскорбиновой кислоты и водорастворимых белков в одно-, двух-, трехлетней хвое у сосны с разным цветом микростробилов. Выявлено, что теплая погода осенью способствует продлению периода активного накопления хлорофиллов. Доля хлорофиллов, локализованных в светособирающем комплексе хвои разного возраста, в среднем по месяцам (с мая по декабрь) составляет 47 – 65 % (желтопыльниковая форма) и 51 – 68 % (краснопыльниковая форма). Амплитуда колебаний этого показателя связана с адаптацией разных форм сосны к световым условиям в высоких широтах. Адаптивные изменения содержания пролина в связи с большим количеством атмосферных осадков в летний сезон сильнее выражены у желтопыльниковой формы. Динамика содержания аскорбиновой кислоты связана с погодными условиями и фенологическими фазами развития сосны. Возрастные изменения концентрации пролина, аскорбиновой кислоты и водорастворимых белков в те или иные календарные периоды у особей желтопыльниковой и краснопыльниковой форм проявляются неоднозначно или совсем не выражены. По морфологическому состоянию желтопыльниковая и краснопыльниковая формы в условиях постоянного избыточного увлажнения почв северной тайги близки.
Ключевые слова: сосна, форма, изменчивость, биохимические показатели, адаптация, морфологическое состояние, постоянное избыточное увлажнение почв, северная тайга.
Работа выполнена в рамках Государственного задания ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН на 2018 – 2021 гг. (0409-2019-0039).
DOI: 10.31857/S0024114821060103


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Аганина Ю.Е., Тарханов С.Н. Изменчивость биохимических показателей и адаптация краснопыльниковой и желтопыльниковой форм сосны (Pinus sylvestris L.) в условиях избыточного увлажнения // Известия Самарского НЦ РАН. 2016. Т. 18. № 2. С. 10–14.

  • Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Ершов П.В. Генотипическая обусловленность пигментного состава хвои плюсовых деревьев ели европейской // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2019. № 1. С. 63–76.

  • Большой практикум «Биохимия». Лабораторные работы: Учеб. пособие / Сост. М.Г. Кусакина, В.И. Суворов, А.А. Чудинова. Пермь: Перм-ий гос. национал. исследоват. университет, 2012. 148 с.

  • Бухарина И.Л., Кузьмин П.А., Шарифуллина А.М. Содержание низкомолекулярных органических соединений в листьях деревьев при техногенных нагрузках // Лесоведение. 2014. № 2. С. 20–26.

  • Веретенников А.В. Влияние временного избыточного увлажнения на физиологические процессы древесных растений. М.: Наука, 1964. 87 с.

  • Видякин А.И. Фены лесных древесных растений: выделение, масштабирование и использование в популяционных исследованиях (на примере Pinus sylvestris L.) // Экология. 2001. № 3. С. 197–202.

  • Воскресенская О.Л., Алябышева Е.А., Половникова М.Г.  Большой практикум по биоэкологии. Йошкар-Ола: Марийский. гос. университет, 2006. Ч. 1. 107 с.

  • ГИСМЕТЕО [Электронный ресурс]. URL: http://www.gismeteo.ru (дата обращения 01.12.2019).

  • Головко Т.К., Далькэ И.В., Дымова О.В., Захожий И.Г., Табаленкова Г.Н. Пигментный комплекс растений природной флоры Европейского Северо-Востока // Известия Коми НЦ УрО РАН. 2010. Т. 1. № 1. С. 39–46.

  • Косаковская И.В. Стрессовые белки растений. Киев: Изд-во Ин-т ботаники, 2008. 154 с.

  • Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae на Урале). М.: Наука, 1972. 284 с.

  • Методические рекомендации по оценке существующего и прогнозируемого состояния лесных насаждений в зоне влияния промышленных предприятий Мурманской области / Сост. В.Ф. Цветков. Архангельск: Архангельск. институт леса и лесохимии, 1990. 20 с.

  • Миронов П.В., Алаудинова Е.В., Шимова Ю.С., Симкина С.Ю. Белки цитоплазмы меристемы почек ели: динамика аминокислотного состава // Химия растительного сырья. 2007. № 4. С. 95–100.

  • Петров С.А. О генотипической обусловленности фенов в популяциях древесных растений // Фенетика природных популяций: Матер. IV Всесоюз. совещ. (Пос. Борок, ноябрь 1990 г.). М.: Изд-во Академия наук СССР, 1990. С. 214–215.

  • Правила санитарной безопасности в лесах. Утв. Правительством Российской Федерации 09.12.2020. М. 2020. 22 с.

  • Путенихин В.П. Популяционная структура и сохранение генофонда хвойных видов на Урале: Автореф. дисс. … д-ра биол. наук (спец. 06.03.01). Красноярск: Институт леса СО РАН, 2000. 48 с.

  • Северо-Евразийский климатический центр [Электронный ресурс]. URL: http://seakc.meteoinfo.ru (дата обращения 01.12.2019).

  • Софронова В.Е., Чепалова 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.

  • Софронова В.Е., Дымова О.В., Головко Т.К., Чепалова В.А., Петров К.А. Адаптивные изменения пигментного комплекса хвои Pinus sylvestris при закаливании к низкой температуре // Там же. 2016. Т. 63. № 4. С. 461–471.

  • Судачкова Н.Е., Милютина И.Л., Романова Л.И. Биохимическая адаптация хвойных к стрессовым условиям Сибири. Новосибирск: Гео, 2012. 178 с.

  • Тарханов С.Н. Индивидуальная изменчивость биохимических признаков и состояние форм сосны обыкновенной в условиях аэротехногенного загрязнения // Лесоведение. 2011. № 2. С. 62–69.

  • Тарханов С.Н., Бирюков С.Ю. Морфоструктура и изменчивость биохимических признаков популяций сосны (Pinus sylvestris L.) в стрессовых условиях устья Северной Двины // Сибирский экологический журнал. 2014. № 2. С. 319–327.

  • 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) // Там же. 2018. № 4. С. 425–437.

  • Цветков В.Ф., Цветков И.В. Леса в условиях аэротехногенного загрязнения. Архангельск: Архангельск. гос. тех. университет, 2003. 354 с.

  • Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биологические методы в физиологии растений. М: Наука, 1971. С. 154–170.

  • Ярмишко В.Т. Сосна обыкновенная и атмосферное загрязнение на Европейском Севере. СПб.: НИИ химии СПбУ, 1997. 210 с.

  • Яцко Я.Н., Дымова О.В., Головко Т.К. Пигментный комплекс зимне- и вечнозеленых растений в подзоне средней тайги европейского Северо-Востока // Ботанический журнал. 2009. Т. 94. № 12. С. 1812–1820.

  • Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for water-stress studies // Plant & Soil. 1973. V. 39. No 1. P. 205–206.

  • Cazzonelli C.I. Carotenoids in nature: insights from plants and beyond // Functional Plant Biology. 2011. V. 38. P. 833–847.

  • Cuttriss A.J., Pogson B.J. Carotenoids // Plant Pigments & Their Manipulation. Boca Raton: CRC Press, 2004. P. 57–91.

  • 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. V. 6. P. 32.

  • Demmig-Adams B., Adams W.W. Photoprotection in an ecological context; the remarkable complexity of thermal energy dissipation // New Phytologist. 2006. V. 172. P. 11–21.

  • Hanisch B., Kilz E. Waldschaden erkennen Fichte und Kiefer. Stuttgart: Verlag Eugen Ulmer, 1990. 334 p.

  • 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. V. 60. No 6. P. 812–820.

  • Krasensky J., Jonak C. Drought, salt and temperature stress-induced metabolic rearrangements and regulatory networks // Journal of Experimental Botany. 2012. V. 63. P. 1593–1608.

  • Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in Enzymology. 1987. V. 148. P. 350–382.

  • Moffatt B., Ewart V., Eastman A. Cold comfort: Plant antifreeze proteins // Physiologia Plantarum. 2006. V. 126. No 1. P. 5–16.

  • Mohr H., Shopfer P. Plant Physiology. Berlin; Heidelberg: Springer – Verlag, 1995. 629 p.

  • Nikolaeva M.K., Maevskaya S.N., Voronin P.Y. Activities of antioxidant and osmoprotective systems and photosynthetic gas exchange in maize seedlings under drought conditions // Russian Journal of Plant Physiology. 2015. V. 62. No 3. P. 314–321.

  • Oliviusson P., Salaj J., Hakman I. Expression pattern of transcripts Encoding water channel-likre proteins in Norway spruce (Picea abies) // Plant Molecular Biology. 2001. V. 46. No 3. P. 289–299.

  • Sakai A., Larcher W. Frost survival of plants. Responses and Adaptation to Freezing Stress. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 1987. 304 p.

  • Scheer H. The pigments // Light-harvesting antennas in photosynthesis. Dordrecht; Boston; London: Kluwer Academic Publishers, 2003. V. 13. P. 29–81.

  • Sicher R.C., Barnaby J.J. Impact of carbon dioxide enrichment on the responses of maize leaf transcripts and metabolites to water stress // Physiologia Plantarum. 2012. V. 144. No. 3. P. 238–253.

  • Verhoeven A. Sustained energy dissipation in winter evergreens // New Phytologist. 2014. V. 201. P. 57–65.

  • Volger H.G., Heber V. Cryoprotective leaf proteins // Biochimica et Biophysica Acta. 1975. V. 412. No 2. Р. 335–340.