Динамика содержания хлорофилла и фотосинтетической активности у видов Quercus L. в условиях в связи с жаро- и засухоустойчивостью

Представлены результаты исследований динамики накопления хлорофиллов а и b в течение 3 вегетационных сезонов, с различными погодными условиями на Южном берегу Крыма в листьях трёх аборигенных листопадных видов и одного интродуцированного вечнозелёного вида рода Quercus L. Установлено, что концентрация хлорофиллов в тканях листьев зависит от гидротермических условий года. В периоды наступления жаркой и засушливой погоды их содержание снижается. Самая высокая концентрация пигментов характерна для Quercus robur, а минимальная – для Quercus ilex.

Дана характеристика состояния фотосинтетического аппарата изучаемых видов в условиях контролируемого увядания при различных сочетаниях температуры и влажности воздуха. Установлено, что при достижении уровня водного дефицита в тканях у листопадных видов рода Quercus в пределах 20-28% под влиянием высокой температуры и низкой влажности воздуха происходят более значимые изменения в течении фотосинтетических процессов, чем при действии более низкой температуры и высокой влажности воздуха. Существенно возрастает уровень тепловой диссипации энергии возбуждения, снижается количество молекул хлорофилла, ассоциированных с реакционными центрами ФСII, нарушаются процессы реокисления первичных акцепторов электронов. Выявлены наиболее информативные параметры фотоиндукционной кривой для диагностики жаростойкости и засухоустойчивости видов рода Quercus.

1. Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание. Учебное пособие. М.: «Высш. школа», 1975. 392 с.

2. Гольцев В.Н., Каладжи М.Х., Кузманова М.А., Аллахвердиев С.И. Переменная и замедленная флуоресценция хлорофилла a – теоретические основы и практическое приложение в исследовании растений. М., Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2014. 220 с.

3. Гольцев В.Н., Каладжи Х.М., Паунов М., Баба В., Хорачек Т., Мойски Я., Коцел Х., Аллахвердиев С.И. Использование переменной флуоресценции хлорофилла для оценки физиологического состояния фотосинтетического аппарата растений // Физиология растений. 2016. Т.63. № 6. С.881-897.

4. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата России: температура воздуха. Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МДЦ», 2012. 194 с.

5. Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации. Спб.: Росгидромет, 2017. 106 с.

6. 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. №. 67. С. 278-288. 10.31857/S0015330320030112.

7. Корсакова С.П., Корсаков П.Б. Особенности микроклимата в приморской полосе Южного берега Крыма // Биология растений и садоводство: теории, инновации. 2024. № 4 (173). С. 62–77.

8. Лысенко В.С., Сойер В.Г., Зимаков Д.В. Функциональные особенности фотосинтетической системы нормальных и хлорофилл-дефицитных секторов пестролистных растений F. benjamina L // Вестник ЮНЦ РАН. 2010. Т.6. № 2. С. 38–44.

9. Лысенко В.С., Вардуни Т.В., Сойер В.Г., Краснов В.П. Флуоресценция хлорофилла растений как показатель экологического стресса: теоретические основы применения метода // Фундаментальные исследования. 2013. № 4-1. С. 112-120.

10. Матишов Г.Г., Лысенко В.С., Сойер В.Г. Циклический транспорт электронов вокруг фотосистем I и II в ти лакоидах светло-зеленых секторов листьев пестролистных растений Ficus benjamina L // Доклады АH. 2010. Т. 435. № 3. C. 424–426.

11. Нестеренко Т.В., Тихомиров А.А., Шихов В.Н. Индукция флуоресценции хлорофилла и оценка устойчивости растений к неблагоприятным воздействиям // Журнал общей биологии. 2007. Т. 68. № 6. С. 444–458.

12. Рахманкулова З.Ф. Взаимосвязь фотосинтеза и дыхания целого растения в норме и при неблагоприятных внешних условиях // Журнал общей биологии. 2002. Т. 63. № 3. С. 44–52.

13. Рахманкулова З.Ф. Уровни регуляции энергетического обмена в растениях // Вестник Башкирского университета. 2009. Т. 14. № 3-1. С. 1141–1154.

14. Резников О.Н., Багрикова Н.А. Современное состояние популяции Quercus Ilex L. (Fagaceae) на особо охраняемой природной территории "мыс Мартьян" // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2024. № 152. С. 111-122.

15. Ashraf M., Harris P.J.C. Photosynthesis under stressful environments: An overview // Photosynthetica. 2013. Vol. 51. P. 163-169. DOI: https://doi.org/10.1007/s11099-013-0021-6

16. Bagrikova N.A., Skurlatova M.V. The Materials to the «Black Book» of the Flora of the Crimean Peninsula // Russian Journal of Biological Invasions. 2021. Vol. 12. N. 3. P. 244–257

17. Garcia-Plazaola J., Becerril J.M. Seasonal changes in photosynthetic pigments and antioxidants in beech (Fagus sylvatica) in a Mediterranean climate: implications for tree decline diagnosis // Aust. J. Plant Physiol. 2001. Vol. 28. P. 225-228. https://doi.org/10.1071/PP00119.

18. Esteban R., Barrutia O., Artetxe U., Fernández-Marín B., Hernández A., GarcíaPlazaola J.I. Internal and external factors affecting photosynthetic pigment composition in plants: a meta-analytical approach // New Phytol. 2015 Apr. 206(1). Р.268-280. DOI: 10.1111/nph.13186.

19. Lichtenthaler H.K., Babani K. Light Adaptation and senescence of the photosynthetic apparatus. changes in pig ment composition, chlorophyll fluorescence parameters and photosynthetic activity. In: Chlorophyll fl uorescence: a signa ture of photosynthesis / ed. by Papageorgiou G.C. Govindjee. Springer: The Netherlands, Dordrecht, 2004. Р. 713–736.

20. Lichtenthaler H.K., Buschmann C., Knapp M. How to correctly determine the different chlorophyll fluorescence parameters and the chlorophyll fluorescence decrease ratio RFd of leaves with the PAM fluorometer // Photosynthetica. 2005. Vol. 43. Р. 379–393.

21. Ohashi Y., Nakayama N., Saneoka H., Fujita K. Effects of drought stress on photosynthetic gas exchange, chlorophyll fluorescence and stem diameter of soybean plants // Biol. Plant. 2006. Vol. 50 (1). Р. 38–141.

22. Romanov V.A., Galelyuka B.I., Sarakhan Ie.V. Portable fluorometer Floratest and specifics of its application // Sensor Electronics and Microsystem Technol. 2010. Vol. 1 (7). № 3. P. 39–44.

23. Yin C.Y., Berninger F., Li C.Y. (Photosynthetic responses of Populus przewalski subjected to drought stress // Photosynthetica. 2006. Vol. 44(1). Р.62–68.

24. Zunzunegui M., Diaz-Barradas M.C., Jauregui J., Rodriguez H., Alvarez-Cansino L. Season-dependent and independent responses of Mediterranean scrub to light conditions // Plant Physiol. Biochem. 2016. Vol. 102. P. 80. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2016.02.004