Содержание запасных питательных веществ в клетках тканей годичных побегов представителей рода ель (Picea L.) в условиях Нижегородской области

УДК

630*161.34+630*164.4+581.134

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2019.6.52

Аннотация

Важнейшей проблемой современности является создание и поддержание экологически благоприятной среды на урбанизированных территориях. Одним из путей ее решения является адаптивная селекция видов деревьев и кустарников (как аборигенов, так и интродуцентов), используемых для зеленого строительства. Результативность данной работы зависит от применения научных знаний об эколого-физиологическом состоянии каждого вида. Это определяет необходимость оценки адаптационной способности исследуемых для озеленения видов. Большую роль в формировании и развитии древесных и кустарниковых растений, в том числе представителей рода ель (Picea A. Dietr), играет содержание запасных питательных веществ в тканях. Достаточное их количество способствует активному росту и развитию побега, укоренению черенков и устойчивости к неблагоприятным внешним факторам. Предметом исследования выступили два вида рода ель (Picea A. Dietr.): аборигенный вид – ель европейская (Picea abies L.) и интродуцент – ель колючая форма голубая (Picea pungens Engelm.). Содержание крахмала в клетках тканей годичных побегов выявляли качественной реакцией Люголя, жиры фиксировали Суданом III. После окрашивания соответствующими реактивами и фиксации срезы анализировали с помощью микроскопа. Оценку содержания запасных веществ давали на поперечном срезе побега по каждой учетной зоне отдельно и в сумме баллов по всем учетным зонам, используя предложенную нами 6-балльную шкалу. Установлено, что клетки тканей ели колючей форма голубая содержат больше запасных веществ, чем клетки тканей ели европейской, во все учетные даты. Существенность таких различий подтвердил двухфакторный дисперсионный анализ. Отмечена инерционность процессов фотосинтеза с изменением температуры. Установлено, что содержание жиров может служить индикатором состояния растения и готовности его к вегетационному периоду или переходу в состояние покоя. Полученные сведения позволяют оптимизировать процессы работы в питомниках и более эффективно укоренять черенки.

Сведения об авторах

Н.Н. Бессчетнова, д-р с.-х. наук, доц.; ResearcherID: H-1343-2019, ORCID: 0000-0002-7140-8797
А.В. Кулькова, ст. преп., аспирант; ResearcherID: G-9517-2019, ORCID: 0000-0001-5200-233X
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, просп. Гагарина, д. 97, г. Нижний Новгород, Россия, 603107; e-mail: kulkova12@gmail.com

Ключевые слова

ель, содержание жиров, содержание крахмала, запасные питательные вещества, интродукция, урбанизированные территории

Для цитирования

Бессчетнова Н.Н., Кулькова А.В. Содержание запасных питательных веществ в клетках тканей годичных побегов представителей рода ель (Picea L.) в условиях Нижегородской области // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 52–61. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.52

Литература

1. Бессчетнов В.П., Бессчетнова Н.Н., Храмова О.Ю., Орнатский А.Н., Горелов Н.И. Дисперсионный анализ многоуровневых иерархических комплексов: метод. указания для студентов и аспирантов по специальности 25020165 – лесное хозяйство. Н. Новгород: НГСХА, 2012. 33 с. [Besschetnov V.P., Besschetnova N.N., Khramova O.Yu., Ornatskiy A.N., Gorelov N.I. Analysis of Variance of Multilevel Hierarchical Systems: Methodology Guidelines. Nizhny Novgorod, NNSAA Publ., 2012. 33 p.].
2. Бессчетнова Н.Н. Содержание запасных веществ и ход лигнификации в тканях побегов у вегетативного потомства плюсовых деревьев сосны обыкновенной // Актуальные проблемы лесного хозяйства Нижегородского Поволжья и пути их решения: сб. науч. ст. по материалам науч.-практ. конф., посвящ. 75-летию НГСХА. Н. Новгород, 2005. С. 20–28. [Besschetnova N.N. The Content of Reserve Substances and Lignification Flow in the Tissues of Vegetative Progeny Shoots of Scots Pine Plus Trees. Actual Forestry Issues of Nizhny Novgorod Region and Ways of Their Solution: Collection of Academic Papers Based on the Proceedings of the Scientific and Practical Conference Dedicated to the 75th Anniversary of NNSAA. Nizhny Novgorod, 2005, pp. 20–28].
3. Бессчетнова Н.Н. Сравнительная оценка плюсовых деревьев сосны обыкновенной по содержанию крахмала в побегах // Вестн. МарГТУ. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2010. № 2. С. 49–56. [Besschetnova N.N. Comparative Estimation of Starch Content in the Sprouts of Scotch Pine Plus-Trees. Vestnik Mariyskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovaniye, 2010, no. 2, pp. 49–56].
4. Бессчетнова Н. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Селекционный потенциал плюсовых деревьев. Саарбрюккен: Lap Lambert Academic Publishing. 2011. 412 c. [Besschetnova N.N. Scots Pine (Pinus sylvestris L.). Plus Trees Breeding Potential. Saarbrücken, Lap Lambert Academic Publishing, 2011. 412 p.].
5. Бессчетнова Н.Н. Содержание жиров в клетках побегов плюсовых деревьев сосны обыкновенной // Лесн. журн. 2012. № 4. С. 48–55. (Изв. высш. учеб. заведений). [Besschetnova N.N. Fat Content in Shoot Cells of Scotch Pine Elite Trees. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2012, no. 4, pp. 48–55]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/a5f/bpbg6.pdf
6. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Кулькова А.В., Мишукова И.В. Содержание крахмала в тканях побегов разных видов ели (Picea А. Dietr.) в условиях интродукции // Лесн. журн. 2017. № 4. С. 57–68. (Изв. высш. учеб. заведений). [Besschetnova N.N., Besschetnov V.P., Kul’kova A.V., Mishukova I.V. Starch Content in Shoot Tissues of Different Spruce Species (Picea A. Dietr.) in Introduction. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2017, no. 4, pp. 57–68]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.57; URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/3d8/besschetnova.pdf
7. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Кулькова А.В., Широков А.И. Корреляция содержания крахмала в тканях побегов представителей рода ель (Picea A. Dietr.) // Вестн. Казан. ГАУ. 2018. Т. 13, № 2(49). С. 19–22. [Besschetnova N.N., Besschetnov V.P., Kulkova A.V., Shirokov A.I. Correlation of Starch Content in Tissue of Picea A. Dietr. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo universiteta [Vestnik of Kazan State Agrarian University], 2018, vol. 13, no. 2(49), pp. 19–22]. DOI: 10.12737/article_5b34ff5f201623.29401443; URL: http://www.vestnik-kazgau.com/images/archive/2018/2/bechetnov.pdf
8. Бессчетнова Н.Н., Кулькова А.В. Сравнительная оценка представителей рода ель (Picea L.) по содержанию жиров в тканях годичных побегов // Научные и инновационные разработки молодых ученыхаграриев: cб. тр. молодых ученых НГСХА за 2014–2015 гг. Н. Новгород, 2015. С. 53–58. [Besschetnova N.N., Kulkova A.V. Comparative Evaluation of the Genus Spruce (Picea L.) Representatives by the Fat Content in Annual Shoot Tissues. Scientific and Innovative Solutions of Young Agricultural Scientists: Collected Papers of Young Scientists of the Nizhny Novgorod State Agricultural Academy for 2014‒2015. Nizhny Novgorod, 2015, pp. 53–58].
9. Гродзинский А.М., Гродзинский Д.М. Краткий справочник по физиологии растений. Киев: Наук. думка, 1964. 388 с. [Grodzinskiy A.M., Grodzinskiy D.M. Short Reference Book on Plant Physiology. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1964. 388 p.].
10. Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 462 с. [Kramer P.D., Kozlowski T.T. Physiology of Woody Plants. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1983. 462 p.].
11. Кулькова А.В., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Многопараметрический анализ в оценке видоспецифичности представителей рода ель (Picea) // Лесн. журн. 2018. № 6. С. 23–38. (Изв. высш. учеб. заведений). [Kul’kova A.V., Besschetnova N.N., Besschetnov V.P., Multivariable Analysis in the Assessment of Spruce Species Specificity (Picea). Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2018, no. 6, pp. 23–38]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.6.23; URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/c02/23_38.pdf
12. Лир Х., Польстер Г., Фидлер Г.-И. Физиология древесных растений. М.: Лесн. пром-сть, 1974. 424 с. [Lir H., Polster G., Fidler G.I. Physiology of Woody Plants. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1974. 424 p.].
13. Прозина Н.М. Ботаническая микротехника: учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1960. 205 с. [Prozina N.M. Botanical Microengineering: Educational Textbook. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1960. 205 p.].
14. Andersone U., Ievinsh G. Changes of Morphogenic Competence in Mature Pinus sylvestris L. Buds in vitro. Annals of Botany, 2002, vol. 90, iss. 2, pp. 293–298. DOI: 10.1093/aob/mcf176
15. Brahim M.B., Loustau D., Gaudillère J.P., Saur E. Effects of Phosphate Deficiency on Photosynthesis and Accumulation of Starch and Soluble Sugars in 1-Year-Old Seedlings of Maritime Pine (Pinus pinaster Ait.). Annals of Forest Science, 1996, vol. 53, no. 4, pp. 801–810. DOI: 10.1051/forest:19960401
16. Dover C., Ziegler P., Kandler O. Kalteresistenz der Fichte. I. Steuerung von Kalteresistenz, Kolenhydrat und Proteinstoffwechsel durch Protoperiode und Temperatur. Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft, 1979, Bd. 92, N. 1, S. 225–241.
17. Eerikäinen K., Valkonen S., Saksa T. Ingrowth, Survival and Height Growth of Small Trees in Uneven-Aged Picea abies Stands in Southern Finland. Forest Ecosystems, 2014, vol. 1, art. 5. DOI: 10.1186/2197-5620-1-5
18. Jiménez M.D., Pardos M., Puértolas J., Kleczkowski L.A., Pardos J.A. Deep Shade Alters the Acclimation Response to Moderate Water Stress in Quercus suber L. Forestry, 2009, vol. 82, iss. 3, pp. 285–298. DOI: 10.1093/forestry/cpp008
19. Mencuccini M., Hölttä T. The Significance of Phloem Transport for the Speed with which Canopy Photosynthesis and Belowground Respiration are Linked. New Phytologist, 2010, vol. 185, iss. 1, pp. 189–203. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2009.03050.x
20. Sauter J.J. Temperature-Induced Changes in Starch and Sugars in the Stem Populus × canadensis «robusta». Journal of Plant Physiology, 1988, vol. 132, iss. 5, pp. 608–612. DOI: 10.1016/S0176-1617(88)80263-3
21. 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, iss. 8, pp. 549–555. DOI: 10.1093/treephys/20.8.549
22. Woodruff D.R., Meinzer F.C. Water Stress, Shoot Growth and Storage of Non-Structural Carbohydrates along a Tree Height Gradient in a Tall Conifer. Plant, Cell & Environment, 2011, vol. 34, iss. 11, pp. 1920–1930. DOI: 10.1111/j.1365-3040.2011.02388.x

Ссылка на английскую версию:

The Content of Reserve Nutrients in the Cells of Annual Shoot Tissues of the Representatives of the Spruce (Picea L.) Genus in Nizhny Novgorod Region

THE CONTENT OF RESERVE NUTRIENTS IN THE CELLS OF ANNUAL SHOOT TISSUES OF THE REPRESENTATIVES OF THE SPRUCE (Picea L.) GENUS IN NIZHNY NOVGOROD REGION

N.N. Besschetnova, Doctor of Agriculture, Assoc. Prof.;  ResearcherID: H-1343-2019, ORCID: 0000-0002-7140-8797
A.V. Kul’kova, Senior Lecturer, Postgraduate Student; ResearcherID: G-9517-2019, ORCID: 0000-0001-5200-233X
Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, pr. Gagarina, 97, Nizhny Novgorod, 603107, Russian Federation; e-mail: kulkova12@gmail.com

The crucial issue of modern age is creation and maintenance of an ecologically friendly environment in urban areas. One of the ways of its solution is adaptive selection of tree and shrub species (both natives and exotic) used for green construction. The performance of this work depends on the application of scientific knowledge about the ecological and physiologica state of each species. This determines the need for assessment of adaptive capacity of the speciess used for greening. An important role in the formation and development of trees and shrubs, including members of the spruce (Picea A. Dietr.) genus, plays the content of reserve nutrients in the tissues. A sufficient number of them promotes active growth and development of the shoot, rooting of cuttings and resistance to unfavorable external factors. The research subjects were two species of the spruce (Picea A. Dietr.) genus: indigenous species – Norway spruce (Picea abies L.) and introduced species – blue spruce (Picea pungens Engelm). The starch content in the cells of annual shoot tissues was revealed by qualitative reaction solution (Lugol’s iodine); fats were recorded with Sudan III. After staining with appropriate reagents and fixation, cuts were analyzed with a microscope. The assessment of the reserve substances content was given on the cross-section of the scion for each accounting area separately and in the total score for all accounting areas using the 6-point scale we proposed. It was found that the cells of blue spruce tissues contain more reserve substances than the cells of Norway spruce tissues on all accounting dates. The significance of these differences was confirmed by the two-way analysis of variance. The inertia of photosynthesis with a change in temperature is noted. The fat content may be an indicator of the status of a plant and its readiness for the growing season or to transition into resting state. The data obtained allow optimizing the work in the nurseries and rooting of cuttings more effectively.
For citation: Besschetnova N.N., Kul’kova A.V. The Content of Reserve Nutrients in the Cells of Annual Shoot Tissues of the Representatives of the Spruce (Picea L.) Genus in Nizhny Novgorod Region. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 52–61. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.6.52

Keywords: spruce, fat content, starch content, reserve substances, introduction.

Поступила 22.01.19 / Received on January 22, 2019