Популяционная структура географических культур ели европейской в оценках пигментного состава хвои

Изучали содержание и соотношение пластидных пигментов в хвое представителей разных популяций ели европейской, введенных в состав географических культур на территории Нижегородской области. Применяли спектрофотометрический метод выявления количественных оценок пигментного состава листового аппарата с обеспечением принципа единственного логического различия и основных требований к организации опыта. Проведены натурные обследования насаждений и лабораторные анализы биологических проб. Выявлены различия между представителями удаленных друг от друга популяций ели европейской при их совместном выращивании в составе географических культур по комплексу показателей пигментного состава однолетней хвои. Наибольшее содержание хлорофилла-а (3,25±0,06 мг/г) отмечено у семенного потомства популяций из Псковской области, что в 1,26 раза превосходит соответствующий минимум (2,57±0,04 мг/г), зафиксированный у представителей популяций из Калининградской области. Зафиксированы сходные масштабы соотношения оценок содержания хлорофилла-b, притом что максимальные значения (1,37±0,05 мг/г и 1,37±0,06 мг/г) наблюдались у происхождений из Костромской и Карельской областей, а минимальные (1,07±0,03 мг/г и 1,09±0,03 мг/г) – у представителей популяций из Архангельской и Калининградской областей. Подтверждена существенность различий между популяциями ели европейской по всем рассматриваемым показателям пигментного состава. Обнаружено сходство в сложении трех группировок популяций, возникших при выполнении факторного и кластерного анализа. Коэффициенты плотности кластера (средняя евклидова дистанция его сложения) каждой их них составили: 6,258 единиц евклидовой дистанции (у первой); 4,374 ед. (у второй); 7,818 ед. (у третьей) и 6,150 ед. (общая средняя дистанция). Среднее межкластерное расстояние при этом достигло 20,414 ед., что принципиально больше величин внутрикластерных дистанций и позволяет признать корректным выделение кластеров. Обоснован устойчивый характер соотношения популяций ели европейской, имеющих различное географическое происхождение, по пигментному составу хвои.

1. Аверкиев Д.С. История развития растительного покрова Горьковской области и ее ботанико-географическое деление // Ученые записки Горьковского университета. 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. Бессчетнов В.П., Бессчетнова Н.Н., Щербаков А.Ю. Пигментный состав хвои ели европейской (Picea abies) в географических культурах // Хвойные бореальной зоны. 2021. Т. XXXIX. № 3. С. 161–166.

4. Бессчетнова Н. Н. Специфика клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) по содержанию основных пигментов в хвое // Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири: матер. III Междунар. Интернет-семинара: г. Томск, 01–31 мая 2007 г. Томск: Томский государственный университет, 2007. С. 19–24.

5. Бессчетнова Н.Н. Индекс неидентичности в селекционной оценке плюсовых деревьев // Вестник Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова. Естественные, технические, экономические науки. 2013б. № 07. С. 11–15.

6. Бессчетнова Н.Н. Многомерная оценка плюсовых деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) по показателям пигментного состава хвои // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование, 2013а. № 1 (17). С. 5–14.

7. Бессчетнова Н.Н. Пигментный состав хвои плюсовых деревьев сосны обыкновенной в архивах клонов // Труды факультета лесного хозяйства Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии: сборник научных статей. Нижний Новгород: Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия. 2011. № 1 (1). C. 56–65.

8. Бессчетнова Н.Н. Содержание основных пигментов в хвое плюсовых деревьев сосны обыкновенной // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник, 2010. № 6. (75) С. 4–10.

9. Бессчетнова Н.Н. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Эффективность отбора плюсовых деревьев: монография. Нижний Новгород: Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 2016. 464 с.

10. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Морфометрия и физиология хвои плюсовых деревьев: монография. Нижний Новгород: Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 2014. 368 с.

11. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Ершов П.В. Генотипическая обусловленность пигментного состава хвои плюсовых деревьев ели европейской // ИВУЗ. Лесной журнал. 2019а. № 1. С. 63–76. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.1.63.

12. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Кулькова А.В., Широков А.И. Корреляция содержания крахмала в тканях побегов представителей рода ель (picea a. Dietr.) // Вестник Казанского государственного аграрного университета. Научный журнал. 2018в. № 2 (49). С. 19–22. DOI: 10.12737/article_5b34ff5f201623.29401443.

13. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Храмова О.Ю., Дорожкина Л.А. Стимулирующий эффект препарата ЭкоФус в предпосевной обработке семян ели европейской (Picea abies (L.) H. Karst.) // Агрохимический вестник. 2017б. № 2. С. 41–44.

14. Бессчетнова Н.Н., Есичева Н.А. Оценка фотосинтетической способности хвои клонов плюсовых деревьев сосны лапландской (Pinus silvestris L. Subsp. Lapponica Fries.) в условиях Нижегородской // Экономические аспекты развития АПК и лесного хозяйства. Лесное хозяйство Союзного государства России и Белоруссии: матер. Междунар. науч.-практ. конф.: Нижний Новгород, 26 сентября 2019 г. / под общ. ред. Н.Н. Бессчетновой. Нижний Новгород: Нижегородская ГСХА, 2019в. С. 123–131.

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

16. Бессчетнова Н.Н., Кулькова А.В., Содержание запасных питательных веществ в клетках тканей годичных побегов представителей рода ель (Picea L.) в условиях Нижегородской области // ИВУЗ. Лесной журнал. 2019б. № 6. С. 52–61. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.52.

17. Бондаренко А.С., Жигунов А.В. Статистическая обработка материалов лесоводственных исследований: учеб. пособие. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. 125 с.

18. 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. Выпуск 233. С. 78–99.

19. 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.

20. Есичев А.О., Бессчетнова Н.Н. Изменчивость пигментного состава хвои клонов плюсовых деревьев лиственницы Сукачева (L. Sukaczewii Djil. spec, nov.) в ассортименте лесосеменных плантаций на примере Нижегородской области // Экономические аспекты развития АПК и лесного хозяйства. Лесное хозяйство Союзного государства России и Белоруссии: матер. Междунар. науч.-практ. конф.: Нижний Новгород, 26 сентября 2019 г. / под общ. ред. Н.Н. Бессчетновой. Нижний Новгород: Нижегородская ГСХА, 2019. С. 156–164.

21. Кулькова А.В., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Многопараметрический анализ в оценке видоспецифичности представителей рода ель (Picea) // ИВУЗ. Лесной журнал. 2018а. № 6. С. 23–38. DOI: 10.17238/issn0536- 1036.2018.6.23.

22. Кулькова А.В., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Многопараметрическая оценка таксономической близости видов ели (Picea A. Dietr.) по пигментному составу хвои // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2018б. № 1(37). С. 5–18.

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

24. Куприянов Н.В., Веретенников С.С., Шишов В.В. Леса и лесное хозяйство Нижегородской области. Нижний Новгород: Волго-Вятское книжное издательство, 1995. 349 с.

25. 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. «Лес2017»: Брянск, 1-30 мая 2017 г. / под общ. ред. Е.А. Памфилова: сб. науч. тр. Вып. 47. Брянск: БГИТУ, 2017. С. 131–137.

26. Максимов Г.Л. Методы биохимического анализа растений. Л.: Изд-во Ленинградского государственного университета, 1978. 192 с.

27. Никитин К.Е., Швиденко А.З. Методы и техника обработки лесоводственной информации. М.: Лесная пром-сть, 1978. 272 с.

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

29. Рабинович Е. Фотосинтез. В 3 т, Т. 1 / пер. с англ.; под ред. проф. Ничипоровича. М.: Издательство иностранной литературы, 1951. С. 648.

30. Самойлова Л.И., Бессчетнов В.П. Содержание пигментов в хвое сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), выращенной по различным технологиям в Республике Татарстан // Экономические аспекты развития АПК и лесного хозяйства. Лесное хозяйство Союзного государства России и Белоруссии: матер. Междунар. науч.-практ. конф. Нижний Новгород, 26 сентября 2019 г. / под общ. ред. Н.Н. Бессчетновой. Нижний Новгород: Нижегородская ГСХА, 2019. С. 212–219.

31. Третьяков Н.Н., Карнаухова Т.В., Паничкин Л.А. Практикум по физиологии растений: учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений / под общ. ред. Н.Н. Третьякова. 3-е изд-е, перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с.

32. Alexandrov A. Structure of the populations and growth of the progeny of representative populations of Picea abies (L.) Karsten in the Rila Mountain // Forest Science. 2006. Vol. 55, iss. 60. P. 190–191.

33. Almqvist C. Possibilities to Use GA4/7 for Flower Stimulation in Seed Orchards in Sweden and the Rest of EU // Seed Orchards and Breeding Theory Conference: 21-25 May, 2012 – Antalya, Turkey. Proceedings. Isparta-Turkey: Forestry Faculty of Suleyman Demirel University, 2012. P. 45–45.

34. Dean A., Voss D., Draguljić D. Design and Analysis of Experiments (Springer Texts in Statistics) 2nd Edition, Kindle Edition. Heidelberg, Germany: Springer-Verlag GmbH, 2017. 865 p.

35. Gryc V., Vavrčík H., Horn K. Density of juvenile and mature wood of selected coniferous species // Journal of Forest Science. 2011. Vol. 57, iss. 3. P. 123–130.

36. Hagg C., Stober F., Lichtenthaler H.K. Pigment content, chlorophyll fluorescence and photosynthetic activity of spruce clones under normal and limited mineral nutrition // Photosynthetica. 1992. Vol. 27, iss. 3. Pp. 385–400.

37. Hietz P., Rosner S., Sorz J., Mayr S. Comparison of methods to quantify loss of hydraulic conductivity in Norway spruce // Annals of Forest Science. 2008. Vol. 65, no. 1, Article Number 502. P. 502р1–502р7. DOI: 10.1051/forest/2008023.

38. Hinkelmann K., Kempthorne O. Design and Analysis of Experiments, Volume 1: Introduction to Experimental. 2nd edition. Hoboken, New Jersey (Printed in the USA): Wiley-Interscience, Wiley Series in Probability and Statistics, 2008. 631 p.

39. 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, iss. 2. P. 187–193.

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

41. 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.

42. Lichtenthaller H.K. Chlorophylls and Carotenoids: Measurement and Characterization by UV-VIS Spectroscopy / Contributed by Hartmut K. Lichtenthaler and Claus Buschmann // Current Protocols in Food Analytical Chemistry. 2001. UNIT F4.3. Р. F4.3.1–F4.3.

43. 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.

44. Lindgren D. Seed orchards and supporting breeding // Forest Tree Breeding. Conference 2 August 25-29, 2014, Prague, Czech Republic. Book of Abstracts. Prague: Czech University of Life Sciences Prague, Faculty of Forestry and Wood Sciences. 2014. P. 3–3.

45. Mason R.L., Gunst R.F., Hess J.L. Statistical Design and Analysis of Experiments: With Applications to Engineering and Science. 2nd. Edition. Hoboken, New Jersey (Printed in the USA): Wiley-Interscience, Wiley Series in Probability and Statistics, 2003. 752 p.

46. Miazek K., Ledakowicz S. Chlorophyll extraction from leaves, needles and microalgae: A kinetic approach. // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2013. Vol. 6, no. 2. P. 107–115.

47. 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. P. 384–394.

48. Radu R.G., Curtu L.A., Spârchez G., Şofletea N. Genetic diversity of Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.] in Romanian Carpathians // Annals of Forest Research. 2014. Vol. 57, iss. 1. P. 19–29. DOI: 10 15287/art2014.178.

49. Rosenthal S.I., Camm E.L. Photosynthetic decline and pigment loss during autumn foliar senescence in western larch (Larix occidentalis) // Tree Physiology. 1997. Vol. 17, iss. 12. P. 767–775.

50. Srinagesh K. The Principles of Experimental Research. Waltham, Massachusetts (United States): Butterworth-Heinemann, 2005. 432 p.

51. Wellburn A.R. The Spectral Determination of Chlorophylls aand b, as well as Total Carotenoids, Using Various Solvents with Spectrophotometers of Different Resolution // Journal of plant physiology. 1994. Vol. 144, iss. 3. P. 307–313.