CC BY
21
ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ FRAXINUS EXCELSIOR L.
М.Ю. Сауткина, канд. с.-х. наук
Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и
биотехнологии
(Россия, г. Воронеж)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-4-2-15-17
Аннотация. В статье представлены результаты физиолого-биохимического анализа содержания фотосинтетических пигментов в листьях деревьев ясеня обыкновенного лесостепной зоны ЦЧР. Показано, что содержание хлорофилла а варьирует от 1.35 до 6.10 мг/г а.с.в. при среднем значении 3.672±0.764 мг/г а.с.в. Диапазон изменчивости суммы фотосинтетических пигментов находится в интервале значений от 4.44 до 8.89 мг/г а.с.в. Отмечено, что содержание фотосинтетических пигментов является показателем биологических особенностей вида и наиболее точно отражает продукционный процесс, а также реакцию растения на условия произрастания.
Ключевые слова: ясень обыкновенный, пигментный комплекс, хлорофиллы а и b.
Фотосинтез является очень чувствительным физиологическим процессом, зависящим от общего жизненного состояния растения, от его ассимиляционного аппарата и от комплекса внешних факторов. Системы синтеза ДНК, РНК и белков в хлоропластах отвечают за скорость образования и накопления пигментов в листьях. Изучение пигментного комплекса растений крайне актуально, так как создает возможность влияния на фотосинтетическую продуктивность через ее материальную основу - фотосинтетические пигменты [1]. Известно, что у различных растений их содержание неодинаково. Так, у древесных пород количество хлорофиллов значительно меньше, чем у травянистых сельскохозяйственных культур. Это связано с существенно меньшим количеством фотосинтетических единиц в хлоропластах древесных растений [2]. Фотосинтетический аппарат очень устойчив, эволюционные изменения его практически не затронули. Показано, что скорость фотосинтеза внутри близкородственных групп растений варьирует незначительно. Однако при неблагоприятных условиях возникают некоторые различия [3]. Исследования содержания основных фотосинтетических пигментов позволяют оценить степень воздействия негативных стрессовых факторов на растительные организмы, а также
направленность протекающих адаптивных изменений. Так, в условиях интенсивной стрессовой нагрузки в пигментном комплексе растений происходят изменения, которые могут служить индикатором их толерантности к внешним факторам.
Цель работы: изучение особенностей содержания фотосинтетических пигментов в листьях деревьев ясеня обыкновенного (Fraxinus excelsior L.).
Результаты исследований. Для анализа были отобраны листья 6 деревьев ясеня обыкновенного (Fraxinus excelsior L.), произрастающие в Воронежской нагорной дубраве. Данные определения компонентов пигментного комплекса в листьях ясеня показали, что содержание хлорофилла а варьирует от 1.35 до 6.10 мг/г а.с.в. при среднем значении 3.672±0.764 мг/г а.с.в (таблица 1, рисунок 1). Выявлено, что максимальным содержанием хлорофилла а характеризуется дерево №16 - 6.10 мг/г а.с.в (таблица 1). Листья деревьев № 9 и 11 также обладают достаточно высоким уровнем содержания хлорофилла а - 4.87 и 4.76 мг/г а.с.в (таблица 1). В структуре фотосинтетических пигментов 4 изученных деревьев преобладает хлорофилл а и составляет в среднем от 53 (д.№7) до 69% (д.№16). Выявлено, что в листьях деревьев №4 и 5 содержание хлорофилла b, численно превосходит содержание хлорофилла а
и составляет 3.09 и 2.80 мг/г а.с.в. соответственно против 1.35 и 1.86 мг/г а.с.в хлорофилла а. Деревья № 7, 11 и 16 обладают уровнем накопления хлорофилла Ь, близкими к среднему значению 2.670±0.152 мг/г а.с.в: 2.75; 2.56 и 2.79 мг/г а.с.в. соответственно (таблица 1, рисунок 1). Известно, что хлорофилл Ь связан с пластохиноновой реакцией и образовани-
ем АТФ. Результаты наших исследований подтверждают литературные данные. Так, МаШе й. а1 [4] показано, что большему количеству хлорофилла а соответствует меньшее количество хлорофилла Ь, и наоборот. Вероятно, подобная закономерность является результатом координации путей синтеза пигментов из их общего пула.
Таблица 1. Содержание хлорофилла в листьях деревьев ясеня обыкновенного, мг/г а.с.в. (2020 г.)_
№ Дерева Хлорофилл а, мг/г а.с.в. Хлорофилл b, мг/г а.с.в. Сумма а+b, мг/г а.с.в. Соотношение a : b
4 1.35 3.09 4.44 0.44
5 1.86 2.80 4.66 0.66
7 3.09 2.75 5.84 1.12
9 4.87 1.99 6.86 2.44
11 4.76 2.56 7.32 1.86
16 6.10 2.79 8.89 2.19
Среднее 3.672±0.764 2.670±0.152 - -
Нами показано, что диапазон изменчивости суммы фотосинтетических пигментов находится в интервале значений от 4.44 до 8.89 мг/г а.с.в. Так, максимальным содержанием хлорофиллов а и Ь обладает дерево №16 (табл. 1). За счет высокого содержания как хлорофилла а, так и хлорофилла Ь, сумма фотосинтетических пигментов общая сумма содержания хлоро-филлов в листьях деревьев № 9 и 11 также близка к максимальному значению - 6.86 и 7.32 мг/г а.с.в. соответственно (табл. 1).
В ходе исследований также определяли соотношение хлорофилл а: хлорофилл Ь. Данное соотношение характеризует потенциальную фотохимическую активность листьев: чем выше соотношение а: Ь, тем
выше активность. Также в опытах Х. Загромски показано, что при выращивании Lycopersicon esculentum Miller и Hordeum vulgare L. в одних и тех же световых условиях с возрастанием соотношения между хлорофиллом а и b прирост сухой биомассы у этих растений возрастает, достигая определенного максимума [5].
В связи с этим, можно сделать вывод, что листья дерева №9 обладают максимальной фотохимической активностью среди всех проанализированных деревьев ясеня обыкновенного - 2.44. Также достаточно высоким соотношением а: b характеризуются деревья №11 и 16 - 1.86 и 2.19 соответственно (табл. 1).
8
4 6
о
ss 4
5 2
6,1
4,87 4,75
3,09 2,8 3,092,75
ЛИВ
1,99
2,7
2,56 2,79
№4 №5 №7 №9 №11 №16 Яхл.а Ихд.Ь
Рис. 1. Содержание хлорофиллов а и b в листьях деревьев ясеня обыкновенного (Fraxinus
excelsior L.)
о
Для перерасчета концентрации хлоро- варьирует в интервале от 17.7(д.№7) до
филла на сухую массу определяли процент 25.2%(д.№5). Результаты приведены в
сухого вещества в листьях ясеня обыкно- таблице 2. венного. Показано, что данный показатель
Таблица 2. Определение % сухого вещества в листьях ясеня обыкновенного
№ дерева m сырого вещества, г m сухого вещества, г % сухого вещества
4 0.801 0.148 18.5
5 0.823 0.207 25.2
7 0.615 0.109 17.7
9 0.547 0.123 22.5
11 0.809 0.168 20.8
16 0.972 0.212 21.8
Таким образом, содержание фотосинте- устойчивости к внешним условиям среды тических пигментов является показателем и объективно демонстрирует реакцию рас-биологических особенностей вида и из тения на условия произрастания. Так, со-всех характеристик фотосинтетической гласно результатам анализа, наиболее фо-продуктивности наиболее точно отражает тосинтетически продуктивными деревьями продукционный процесс, а также является ясеня обыкновенного являются деревья интегральным индикаторным признаком №9; 11 и 16.
Библиографический список
1. Шлык A.A., Прудникова И.А., Парамонова Т.К. Биосинтез и состояние хлорофиллов в растении. - Минск: Наука и техника, 1975. - С. 42-57.
2. Гетко Н.В. Растения в техногенной среде: структура и функция ассимиляционного аппарата. - Минск: Наука и техника, 1989. - 208 с.
3. Иванова ЛА., Пьянков В.И. Структурная адаптация мезофилла листа к затенению // Физиология растений. - 2002. - Т. 49. - С. 467-480.
4. Matile P., Hortensteiner S., Thomas H. Chlorophyll degradation // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. - 1999. - Vol. 50. P. 67-95.
5. Загромски Х. О значении хлорофилла b для процесса фотосинтеза и процесса накопления сухой биомассы растениями // Сб. докл. Международного симпозиума «Продуктивность фотосинтезирующих систем». - М., 23-29 сентября 1969 г. - С. 190-195.
FEATURES OF THE CONTENT OF PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS IN THE LEAVES OF FRAXINUS EXCELSIOR L.
M.Yu. Sautkina, Candidate of Agricultural Sciences
All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology (Russia, Voronezh)
Abstract. The article presents the results of the physiological and biochemical analysis of the content of photosynthetic pigments in the leaves of common ash trees in the forest-steppe zone of the Central Chernozem region. It is shown that the content of chlorophyll a varies from 1.35 to 6.10 mg/g a.d.m. with an average value of 3.672±0.764 mg/g a.d.m. The range of variability of the sum of photosynthetic pigments is in the range of values from 4.44 to 8.89 mg/g a.d.m.It is noted that the content of photosynthetic pigments is an indicator of the biological characteristics of the species and most accurately reflects the production process, as well as the reaction of the plant to the growing conditions.
Keywords: European ash, pigment complex, chlorophylls a and b.
