Содержание и соотношение пластидных пигментов в хвое биоты восточной при интродукции

Актуальность работы обусловлена высокой потребностью в теоретическом обосновании оптимизации ассортимента городских зеленых насаждений и технологий их создания. Цель исследований – установить пигментный состав хвои биоты восточной (Platycladus orientalis (L.) Franco) при интродукции в условия Нижегородской области (Россия) и Алматинской области (Казахстан). Объектом исследования выступала 1-летняя хвоя биоты, заготовленная на коллекционных участках Нижегородского ГАТУ (г. Нижний Новгород, Россия) и КазНИАУ (г. Алматы, Казахстан). Географические координаты мест дислокации 56°14'30" N, 43°57'16" E и 43°14′31″ N, 76°57′7″ E, абсолютная высота – 141 м и 872 м соответственно. Методологический подход предполагал соблюдение принципа единственного логического различия и требований к типичности, пригодности, надежности, оптимальности и целесообразности опыта. Методика построена на полевых и лабораторных исследованиях. Содержание хлорофилла-a, хлорофилла-b и каротиноидов выявляли спектрофотометром СФ-2000 с программным обеспечением GRASS GIS 7.6.1 / QGIS 3.4. С его помощью регистрировали максимумы поглощения для вышеуказанных пигментов при длинах волн: 665 нм, 649 нм, 452,5 нм. Зафиксирована неоднородность пигментного состава листового аппарата учетных растений по всем тестируемым показателям. Отмечены различия, проявившиеся как между сравниваемыми опытными участками, так и на уровне индивидуальной фенотипической изменчивости в границах каждого из них. Установлены средние значения содержания хлорофилла-а, которые составили: от 0,70±0,024 мг/г до 0,92±0,028 мг/г (российская локация) и от 0,86±0,017 мг/г до 0,95±0,042 мг/г (казахстанская локация). Определено наличие хлорофилла-b в хвое растений на обследованных участках: от 0,35±0,018 мг/г до 0,71±0,081 мг/г в российской локации и от 1,13±0,082 мг/г до 1,53±0,085 мг/г (дерево 4) – в казахстанской. Обнаружено присутствие каротиноидов: от 0,32±0,008 мг/г до 0,37±0,012 мг/г и от 0,24±0,021 мг/г до 0,38±0,032 мг/г в российской и казахстанской локации соответственно.

1. Аверкиев Д. С. История развития растительного покрова Горьковской области и ее ботанико-географическое деление // Ученые записки Горьковского университета. Горький, 1954. Вып. XXXV. С. 119–136.

2. Алехин В. В. Объяснительная записка к геоботаническим картам (современной и восстановленной) бывшей Нижегородской губернии (в масштабе 1:500.000). Ленинград – Горький: Горьковский государственный университет – 1 картографическая фабрика ВКТ (тип. 1 картогр. фабрики ВКТ). 1935. 67 с.

3. Показатели химического и гранулометрического состава дерново-подзолистых почв под сосновыми лесами на территории заповедника «Керженский» Нижегородской области / В. П. Бессчетнов, Н. Н. Бессчетнова, О. Ю. Храмова, Л. И. Клишина, Н. Д. Печникова // Вестник Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 2 (26). С. 34–42.

4. Параметры шишек декоративных форм и сортов туи в условиях Нижегородского Поволжья при интродукции / В. П. Бессчетнов, Н. Н. Бессчетнова, А. И. Ханявин, М. А. Акулинина // Аграрная наука – сельскому хозяйству : сборник материалов : в 2 кн., кн. 1. XVII Международная научно-практическая конференция: город Барнаул: 9–10 февраля 2022 года. Барнаул : Алтайский государственный аграрный университет, 2022. С. 323–325.

5. Бессчетнова Н. Н., Бессчетнов В. П., Котынова М. Ю. Сезонный характер содержания пигментов в хвое туи западной в условиях Нижегородской области // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. 2022. № 3. С. 38–58. DOI 10.21178/2079–6080.2022.3.3.

6. Содержание крахмала в тканях побегов разных видов ели (Picea А. Dietr.) в условиях интродукции / Н. Н. Бессчетнова, В. П. Бессчетнов, А. В. Кулькова, И. В. Мишукова // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2017. № 4. С. 57–68. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.57.

7. Рост сеянцев ели Шренка (Picea schrenkiana) в условиях интродукции в Нижегородскую область / Н. Н. Бессчетнова, В. П. Бессчетнов, Б. А. Кентбаева, Е. Ж. Кентбаев, Е. И. Мамонов, В. Е. Запольнов // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2022. Вып. 238. С. 67–87. DOI: 10.21266/2079-4304.2022.238.67-87.

8. Пигментный состав хвои туи западной (Thujа occidentalis L.) в озеленительных посадках г. Нижнего Новгорода / Н. Н. Бессчетнова, М. Ю. Котынова, Е. Ж. Кентбаев, Б. А. Кентбаева // Экономические аспекты развития АПК и лесного хозяйства. Лесное хозяйство Союзного государства России и Белоруссии : материалы международной научно-практической конференции: город Нижний Новгород, 26 сентября 2019 года / под общ. ред. Н. Н. Бессчетновой. Нижний Новгород : Нижегородская ГСХА, 2019. С. 132–138.

9. Видоспецифичность регенеративной способности черенков тиса при интродукции в Нижегородскую область / А. В. Вышегородцев, Н. Н. Бессчетнова, В. П. Бессчетнов, А. И. Широков // Хвойные бореальной зоны. 2023. Т. XLI, № 2. С. 118–132. DOI: 10.53374/1993-0135-2023-2-118-132.

10. Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовосстановления и лесоразведения в России / А. С. Исаев, Г. Н. Коровин, В. И. Сухих, С. П. Титов, А. И. Уткин, А. А. Голуб, Д. Г. Замолодчиков, А. А. Пряжников. Москва : Центр экологической политики России, 1995. 156 с.

11. Коммонер Б. Замыкающийся круг: Природа, человек, технология. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1974. 279 с.

12. Котынова М. Ю., Бессчетнов В. П., Регенерационная способность представителей рода туя при укоренении черенков в теплицах // Современное лесное хозяйство – проблемы и перспективы : матер. Всеросс. науч.-практ. конф., посвященной 50-летию «ВНИИЛГИСбиотех», г. Воронеж, 3–4 декабря 2020 г. Воронеж : Истоки, 2020. С. 40–43.

13. Котынова М. Ю., Бессчетнов В. П., Бессчетнова Н. Н. Укоренение черенков декоративных форм туи западной (Thúja occidentális L.) в теплицах // Актуальные проблемы развития лесного комплекса : матер. XVIII Междунар. науч.-тех. конф. Вологда, 1 декабря 2020 г. / отв. ред. С. М. Хамитова. Вологда : ВоГУ, 2020. С. 147–149.

14. Корреляция показателей ризогенеза и пострегенеративного развития черенков туевика поникающего Алматы / В. С. Кудряшов, Е. С. Петрова, Н. Н. Бессчетнова, В. П. Бессчетнов // Лесное хозяйство: актуальные проблемы и пути их решения : сб. науч. ст. по матер. Всерос. (нац.) науч.-практ. конф. : г. Нижний Новгород, 25 ноября 2022 г. / под общ. ред. Н. Н. Бессчетновой. Нижний Новгород : Нижегородская ГСХА, 2022. С. 302–314.

15. Кулагин Ю. З. Древесные растения и промышленная среда. Москва : Наука, 1974. 125 с.

16. Кулькова А. В., Бессчетнова Н. Н., Бессчетнов В. П. Применение стимулирующей обработки в укоренении черенков ели Коника // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. Вып. 232. С. 79–91. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.232.79-91.

17. Локтева А. В., Бессчетнова Н. Н., Бессчетнов В. П. Биологические особенности представителей рода ель (Picea A. Dietr.) в структуре // Ландшафтная архитектура и природообустройство: от проекта до экономики – 2023 : материалы XII Международной научно-практической конференции, Саратов – Нижний Новгород, 06–07 апреля 2023 года. Саратов – Нижний Новгород : Саратовский ГАУ им. Н. И. Вавилова, Нижегородский ГАТУ, 2023. С. 7–21.

18. Ляховенко О. И., Чулков Д. И. Основные экологические проблемы российских городов и стратегия их разрешения // Русская политология – Russian political science. 2017. № 3 (4). С. 21–26.

19. Матыбаев А. У., Бессчетнова Н. Н., Бессчетнов В. П. Параметры сеянцев ели Шренка (Picea schrenkiana) при интродукции в Нижегородскую область // Аграрная наука – сельскому хозяйству : сборник материалов: в 2 кн., кн. 2. XVIII Международная научно-практическая конференция, г. Барнаул, 9–10 февраля 2023 г. Барнаул : Алтайский государственный аграрный университет, 2023. С. 38–39.

20. Ньюмен А. Легкие нашей планеты. Москва : Мир, 1989. 335 с.

21. Оганян Т.А., Бессчетнов В. П. Эффективность черенкования видов из рода можжевельник в защищенном грунте // Актуальные проблемы лесного комплекса : сб. научных трудов по итогам международной научно-практической конференции / под общ. ред. Е. А. Памфилова. Брянск, 1–30 ноября 2020 г. Вып. 58. Брянск : БГИТУ, 2020. С. 120–124.

22. Паникаров И. И., Бессчетнова Н. Н., Бессчетнов В. П. Взаимозависимость параметров хвои ели колючей в определении её пылезадерживающей способности // Хвойные бореальной зоны. 2023. Т. XLI, № 6. С. 495–503. DOI: 10.53374/1993-0135-2023-6-495-503.

23. Полуяхтов К. К. Лесорастительное районирование Горьковской // Биологические основы повышения продуктивности и охраны лесных, луговых и водных фитоценозов Горьковского Поволжья. Горький : ГГУ, 1974. С. 4–20.

24. Шлык А. А. О спектрофотометрическом определении хлорофиллов а и b // Биохимия. 1968. Т. 33, вып. 2. С. 275–285.

25. Шлык А. А. Определение хлорофилла и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений / под ред. О. А. Павлиновой. Москва : Наука, 1971. С. 154–170.

26. Altaf R. Altaf S., Hussain M., Shah R. U., Ullah R., Ullah M. I., Rauf A., Ansari M. J., Alharbi S. A., Alfarraj S., Datta R. Heavy metal accumulation by roadside vegetation and implications for pollution control // Plos One. 2021. Vol. 16, Is. 5. Pp. e0249147. DOI: 10.1371/journal.pone.0249147.

27. Belkayali N. Gur M. Heavy Metal Accumulation in Shrubs Used in Roadside Planting // Global NEST Journal. 2020. Vol. 22, Is. 3. Pp. 297–305. DOI: 10.30955/gnj.003140.

28. Metabolic profiling reveals key metabolites regulating adventitious root formation in ancient Platycladus orientalis cuttings / C. Ermei, G. Wei, D. Yao, J. Zirui, Z. Xiulian, J. Zeping, Z. Li, Z. Jin, L. Jianfeng // Frontiers in Plant Science: Sec. Plant Physiology. 2023. Vol. 14, article numb. 14:1192371. Pp. 01–12. DOI: 10.3389/fpls.2023.1192371.

29. Growth of Schrenk’s Spruce (Picea schrenkiana) Seedlings Related to the Pre-Sowing Stimulating Seed Treatment / A. V. Kul’kova, N. N. Besschetnova, V. P. Besschetnov, Y. Zh. Kentbaev, B. A. Kentbaeva // Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal. 2022. № 4. Pp. 39–51. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-4-39-51.

30. Li X.-W., Jia L.-M., Li G.-D., Wang P., Hao X.-F. Influence of tending on biodiversity of shrub and herbage in Platycladus orientalis recreational forest in Beijing lower mountainous area // Journal of Beijing Forestry University. 2009. Vol. 31. No. 6. Pp. 193–197. DOI: 10.13332/j.1000-1522.2009.06.036.

31. Lidholm J., Gustafsson P. A functional promoter shift of a chloroplast gene: a transcriptional fusion between a novel psbAgene copy and the trnK(UUU) gene in Pinus contorta // The Plant Journal. 1992. Vol. 2, Is. 6. Pр. 875–886. DOI: 10.1046/j.1365-313x.1992.t01-4-00999.x.

32. Lichtentaller H. K. Chlorophyll a and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in Enzymology. 1987. Vol. 148: Plant Cell Membranes. Pp. 350–382.

33. Lichtenthaller 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. No 6. Pp. 591–592.

34. Liu L.-N., Xu C.-Y., Duan Y.-H., Zhou R.-Z., D a i X.-Y. Root morphology of three greening conifer species in Beijing // Journal of Beijing Forestry University. 2008. Vol. 30. No. 1. Pp. 34–39. DOI: 10.13332/j.1000-1522.2008.01.018.

35. Ma F.-F., Jia L.-M., Duan J., Zhou X. Compilation of site index table for plantations of Platycladus orientalis in Beijing mountainous area // Journal of Beijing Forestry University. 2008. Vol. 30. No. 6. Pp. 78–82. DOI: 10.13332/j.1000-1522.2008.06.006.

36. Geographic variation and provenance selection of Platycladus orientalis in a 19-year-old testing plantation / A.-H. Mao, J.-X. Li, C.-Y. Zhang, Q.-J. Li, S. Wang, X.-Y. Chen, Y. Li // Journal of Beijing Forestry University. 2010. Vol. 32. No. 1. Pp. 63–68. DOI: 10.13332/j.1000-1522.2010.01.020.

37. Porra R. G., Thomson W. A., Kriedemann P. E. Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: verification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy // Biochimica et Biophysica Acta. 1989. Vol. 975. Pp. 384–394. DOI: 10.1016/S0005-2728(89)80347-0.

38. Pukacki P. M. Effects of sulphur, fluoride and heavy metals pollution on the chlorophyll fluorescence of Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles // Dendrobiology. 2000. Vol. 45. Pp. 83–88.

39. Rosenthal1 S. I., Camm E. L. Photosynthetic decline and pigment loss during autumn foliar senescence in western larch (Larix occidentalis) // Tree Physiology. 1997. Vol. 17, No. 12. Pp. 767–775. DOI: 10.1093/treephys/17.12.767.

40. Schoefs B., Franck F. Chlorophyll Synthesis in Dark-Grown Pine Primary Needles // Plant Physiology. 1998. Vol. 118. Pp. 1159–1168. DOI: 10.1104/pp.118.4.1159.

41. Shi Y., Yu X.-X., Yue Y.-J., Wang X.-P., Qin Y.-S., Chen J.-Q. Intraspecific competitions in Platycladus orientalis natural forests in Beijing mountainous // Journal of Beijing Forestry University. 2008. Vol. 30 (suppl. 2). Pp. 36–40. DOI: 13332/j.1000-1522.2008.s2.014.

42. Skuodiene L. Quantitative changes in aminoacid proline and chlorophyll in the needles of Picea abies Karst. (L.) during stress and adaptation // Biologija / Lithuanian academy of sciences, Vilnius university. 2001. No. 2. Pp. 54–56.

43. Wang Y., Chen L.-H., Yu X.-X., Yang Q.-H., Yang X.-B., Xiao Y., Wang X.-P. Comparison of transpiration characteristics of two typical coniferous species in Beijing mountainous area // Journal of Beijing Forestry University. 2008. Vol. 30 (suppl. 2). Pp. 193–196. DOI: 13332/j.1000-1522.2008.s2.034.

44. 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, Is. 3. Pp. 307–313. DOI: 10.1016/S0176-1617(11)81192-2.

45. Zhao K., Li J., Xu C. Coupling relationship between stand structure and color patch of Platycladus orientalis plantations // Journal of Beijing Forestry University. 2019. Vol. 41. No. 1. Pp 82–91. DOI: 10.13332/j.1000-1522.20180316.

46. Zhao T.-L. Niche characteristics of dominants in Platycladus orientalis forests in Yanshan Nature Reserve, Shanxi // Journal of Beijing Forestry University. 2015. Vol. 37. No. 8. Pp 24–30. DOI: 10.13332/j.1000-1522.20150039.

47. Quantitative relationships of intra- and interspecific competition of Platycladus orientalis plantation in Beijing Xishan National Forest Park / R.-W. Zhou, Y.-T. An, H. Wang, Y.-M. Ren, Q.-F. Wang, B.-H. He, P.-F. Chen, D.-Y. Lin // Journal of Beijing Forestry University. 2010. Vol. 32. No. 6. Pp. 27–32. DOI:10.13332/j.1000-1522.2010.06.020.

48. Zhou J.-C., Ma L.-Y. Effects of fertilization on the growth of trees in forestland conversed from farmland in Pingshan County, Hebei Province of northern China // Journal of Beijing Forestry University. 2008. Vol. 30. No. 6. Pp. 64–70. DOI:10.13332/j.1000-1522.2008.06.025.