Сезонные изменения пигментного состава хвои представителей рода ель в Нижегородской области

Изучали характер и масштаб сезонных изменений пигментного состава хвои разных видов ели (Picea A. Dietr.) в условиях интродукции в Нижегородскую область, выявляли содержание и баланс пластидных пигментов фотосинтеза. Объектами исследования выступали 13 видов ели, относящихся к аборигенам и экзотам: ель европейская (Picea abies (L.) H. Karst.); ель сибирская (Picea obovata Ledeb.); ель Глена (Picea glehnii (F. Schmidt) Mast.); ель белая (Picea glauca (Moench) Voss); ель шероховатая (Picea asperata Masters); ель черная (Picea mariana Mill., Britton, Sterns & Poggenburg); ель колючая форма серебристая (Picea pungens Engelm., f. argentea); ель колючая форма голубая (Picea pungens Engelm., f. glauca Regel); ель сербская (Picea omorika (Pančić) Purk.); ель Энгельмана (Picea engelmannii Parry ex Engelm.); ель колючая (Picea pungens Engelm.); ель аянская (Picea jezoensis (Siebold & Zucc.) Carrière); ель корейская (Picea koraiensis Nakai). Отбор проб осуществлен рендомизированно с соблюдением принципа единственного логического различия. Использовали спектрофотометр СФ-2000. Установлено, что содержание и соотношение пластидных пигментов в хвое динамично в течение года. Определена эффективность влияния фаз сезонного развития растений на характеристики пигментного состава: по содержанию хлорофилла-a – 18,86±0,32%; по содержанию хлорофилла-b – 21,26±0,31%; по сумме хлорофиллов – 16,13±0,33%; по каротиноидам – 37,43±0,25%; по доле хлорофилла-a – 39,74±0,24% и доле хлорофилла-b – 39,74±0,24%. Эффект влияния межвидовых различий по показателям содержания и соотношения разных форм хлорофилла и каротиноидов достоверен и в достаточной мере выравнен при максимуме 23,56±0,91%. При общих тенденциях в сезонной динамике представители рода ель обладают заметной видоспецифичностью пигментного состава.

1. Бессчетнова Н.Н. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Эффективность отбора плюсовых деревьев. Н. Новгород: Нижегородская госсельхоз академия, 2016. 382 с.

2. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Морфометрия и физиология хвои плюсовых деревьев. Н. Новгород: Нижегородская госсельхоз академия, 2014. 368 с.

3. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Кулькова А.В., Орнатский А.Н. Содержание и соотношение пластидных пигментов в хвое аборигенных и интродуцированных видов рода ель (Picea A. Dietr.), произрастающих на территории Нижегородской области. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2021620046. Дата госрегистрации в Реестре баз данных 14.01.2021 г.

4. Ершов П.В., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Многомерная оценка плюсовых деревьев ели европейской (Picea abies) по пигментному составу хвои // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2018. Вып. 233. С. 78–99.

5. Ершов П.В., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Пигментный состав хвои плюсовых деревьев ели европейской // Хвойные бореальной зоны. 2017. Т. XXXVI, № 3-4. С. 29–37.

6. Кулькова А.В. Биологические аспекты укоренения разных видов Picea // Доклады ТСХА. Междунар. науч. конф., посв. 130-летию Н.И. Вавилова. Москва, 05–07 декабря 2017 г. 2018. С. 22–24.

7. Кулькова А.В., Бессчетнова Н.Н. Грунтовая всхожесть семян ели Шренка при интродукции в Нижегородскую область // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. / под общ. ред. Е.А. Памфилова. Брянск: БГИТУ, 2020б. Вып. 58. С. 97–100.

8. Кулькова А.В., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Применение стимулирующей обработки в укоренении черенков ели Коника // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020а. Вып. 232. С. 79–91. DOI: 10.21266/2079-4304.2021.232.79-91.

9. Лугинина Л.И., Бессчетнов В.П. Пигментация хвои сеянцев ели обыкновенной (Picea abies L. ) с закрытой корневой системой // Актуальные проблемы лесного комплекса: матер. XVIII Междунар. науч.-техн. интернет-конф. «Лес-2017»: Брянск, 1–30 мая 2017 г.: сб. науч. тр.. / под общ. ред. Е.А. Памфилова. Брянск: БГИТУ, 2017. Вып. 47. С. 131–137.

10. Adams G.W., Kunze H.A. Clonal variation in cone and seed production in black and white spruce seed orchards and management implications // Forestry Chronicle. 1996. Vol. 72, nu. 05. Р. 475–480. DOI: 10.5558/tfc72475-5.

11. Barbier S., Balandier P., Gosselin F. Influence of several tree traits on rainfall partitioningin temperate and boreal forests: a review // Annals of Forest Science. 2009. Vol. 66, nu. 6, Article Number 602. P. 602p1–602p11. DOI: http://dx.doi.org/10.1051/forest/2009041.

12. Castagneri D., Petit G., Carrer M. Divergent climate response on hydraulicrelated xylem anatomical traits of Picea abies along a 900-m altitudinal gradient // Tree Physioljgy. 2015. Vol. 35, Is. 12. P. 1378–1387. DOI: 10.1093/treephys/tpv085. Dere S., Güneş T., Sivaci R. Spectrophotometric Determination of Chlorophyll - A, B and Total Carotenoid Contents of Some Algae Species Using Different Solvents // Turkish Journal of Botany. 1998. Vol. 22, is. 1. Р. 13–18.

13. Gitelson A.A., Buschmann C., Lichtenthaler H.K. The Chlorophyll Fluorescence Ratio F735/F700 as an Accurate Measure of the Chlorophyll Content in Plants // Remote Sensing of Environment. An Interdisciplinary Journal. 1999. Vol. 69. P. 296–302. DOI: 10.1016/S0034-4257(99)00023-1.

14. Groot A. Fifteen-year results of black spruce uneven-aged silviculture in Ontario, Canada // Forestry. 2013. Vol. 87, is.1. P. 99–107. DOI: 10.1093/forestry/cpt021.

15. Hamilton J.A., El Kayal W., Hart A.T., Runcie D.E., Arango-Velez A., Cooke J.E.K. The joint influence of photoperiod and temperature during growth cessation and development of dormancy in white spruce (Picea glauca) // Tree Physioljgy. 2016. Vol. 36, is. 11. P. 1432–1448. DOI: 10.1093/treephys/tpw061.

16. Herrera F., Leslie A.B., Shi G., Knopf P., Ichinnorov N., Takahashi M., Crane P.R., Herendeen P.S. New fossil Pinaceae from the Early Cretaceous of Mongolia // Canadian Journal of Botany. 2016. Vol. 94, is. 9. P. 885–915. DOI: 10.1139/cjb-2016-0042.

17. Houpis J.L.J., Surano K.A., Cowles S., Shinn J.H. Chlorophyll and carotenoid concentrations in two varieties of Pinus ponderosa seedlings subjected to long-term elevated carbon dioxide // Tree Physiology. 1988. Vol. 4 (2). P. 187–193. DOI: 10.1093/treephys/4.2.187.

18. Konôpka B., Pajtík J., Šebeň V., Lukac M. Belowground biomass functions and expansion factors in high elevation Norway spruce // Forestry. 2011. Vol. 84, is. 1. P. 41–48. DOI: 10.1093/forestry/cpq042.

19. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids, the pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in Enzymology: (eds) Douce R., Packer L. 1987. Vol. 148. Academic Press Inc., New York. P. 350–382. DOI: 10.1016/0076-6879(87)48036-1.

20. Lichtenthaller H.K. Biosynthesis and Accumulation of Isoprenoid Carotenoids and Chlorophylls and Emission of Isoprene by Leaf Chloroplasts // Bulletin of the Georgian National Academy of sciences. 2009. Vol. 3, no. 3. P. 81–94.

21. 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. P. 591–592.

22. Lindgren D. Picea abies breeding in Sweden is based on clone testing. Dendrobiology. 2009. Vol. 61. P. 79–82.

23. Major J.E., Barsi D.C., Mosseler A., Campbell M. Genetic variation and control of chloroplast pigment concentrations in Picea rubens, Picea mariana and their hybrids. I. Ambient and elevated [CO 2] environments // Tree Physioljgy. 2007. Vol. 27, is. 30. P. 353–364. DOI: 10.1093/treephys/27.3.353.

24. Morgenstern E.K., Fowler D.P. Genetics and Breeding of Black Spruce and Red Spruce // Forestry Chronicle. 1969. Vol. 45, nu. 6. P. 408–412. DOI: 10.5558/tfc45408-6.

25. Nielsen C.C.N., Rasmussen H.N. Frost hardening and dehardening in Abies procera and other conifers under differing temperature regimes and warm-spell treatments // Forestry. 2008. Vol. 82, is. 1. P. 43–59. DOI: 10.1093/forestry/cpn048.

26. Porth I., Bull G., Ahmed S., El-Kassaby Y.A., Boyland M. Forest genomics research and development in Canada: Priorities for developing an economic framework // Forestry Chronicle. 2015. Vol. 91, nu. 1. P. 60–70. DOI: 10.5558/tfc2015-011.

27. 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 (12). P. 767–775. DOI: 10.1093/treephys/17.12.767.

28. Schaberg P.G., Snyder M.C., Shane J.B., Donnelly J.R. Seasonal patterns of carbohydrate reserves in red spruce seedlings // Tree Physiology. 2000. Vol. 20, no. 8. P. 549–555. DOI: 10.1093/treephys/20.8.549.

29. Stinziano, J.R., Hüner N.P.A., Way D.A. Warming delays autumn declines in photosynthetic capacity in a boreal conifer, Norway spruce (Picea abies) // Tree Physioljgy. 2015. Vol. 35, is. 12. P. 1303–1313. DOI: 10.1093/treephys/tpv118.

30. Verheggen F.J., R.E. Farmer Jr. Genetic and Environmental Variance in Seed and Cone Characteristics of Black Spruce in a Northwestern Ontario Seed Orchard // Forestry Chronicle. 1983. Vol. 59, u. 4. P. 191–193. DOI: 10.5558/tfc59191-4.

31. 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. P. 307–313.

32. Wiensczyk A., Swift K., Morneault A., Thiffault N., Szuba K., Bell F.W. An Overview of The Efficacy of Vegetation Management Alternatives for Conifer Regeneration in Boreal Forests // Forestry Chronicle. 2011. Vol. 87, nu. 2. P. 175–200. DOI: 10.5558/tfc2011-007.