Пигментный состав хвои биоты восточной (Platycladus orientalis (L.) Franco) при интродукции в условиях России и Казахстана. С. 63-77

УДК

635.92:632.937.31:582.477.2

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-3-63-77

Аннотация

Изучен пигментный состав листового аппарата биоты восточной (Platycladus orientalis (L.) Franco) при интродукции на территорию Российской Федерации (Нижегородская область) и Республики Казахстан (Алматинская область). Актуальность работы обусловлена потребностью в совершенствовании ассортимента городских зеленых насаждений. Биота восточная весьма востребована в данном контексте. Объектом исследования служили ее одновозрастные особи семенного происхождения, высаженные на участках с координатами 56°14'30'' с. ш. 43°57'16'' в. д. (Россия) и 43°14'31'' с. ш. 76°57'7'' в. д. (Казахстан), таким образом разница по географической широте составила 12°59'59'', по долготе – 33°0'51''. Предметом исследования выступала территориальная изменчивость содержания и соотношения пластидных пигментов 1-летней хвои, одновременно отобранной в указанных локациях. В работе использован спектрофотометрический метод. Установили реакцию пигментного состава хвои на изменения условий произрастания интродуцентов на территориально разобщенных участках. Содержание хлорофиллов неодинаково и в казахстанской локации выше, чем в российской. Концентрация каротиноидов различалась в меньшей степени и в казахстанской локации (0,30±0,016 мг/г) оказалась ниже, чем в российской (0,34±0,006 мг/г). Однофакторный дисперсионный анализ выявил существенную разницу в пигментном составе хвои особей биоты. Коэффициент наследуемости на казахстанском участке составил от 32,50±13,50 % по содержанию каротиноидов до 69,30±6,14 % по доле хлорофилла-b в общем пигментном составе; на российском – от 40,64±11,87 % по содержанию каротиноидов до 79,59±4,08 % по отношению содержания каротиноидов к суммарному содержанию хлорофиллов. Двухфакторный дисперсионный анализ подтвердил статистическую значимость дифференцирующего влияния различий в лесорастительных условиях мест расселения интродуцентов на формирование общего фона фенотипической дисперсии показателей пигментного состава их хвои. Наибольшие оценки указанного эффекта (85,25±0,37 %) достигнуты по доле хлорофилла-b в пигментном составе, наименьшие (9,19±2,27 %) – по содержанию каротиноидов. Влияние индивидуальной изменчивости особей на каждом из участков меньше, а ее оценки чаще не получали статистического подтверждения: от 4,61±9,54 % (доля хлорофилла-а в общем пигментном составе) до 27,83±7,22 % (содержание хлорофилла-а). Изменения условий местопроизрастания особей биоты, связанные с размещением на разных участках, вызвали снижение концентрации хлорофиллов и повышение содержания каротиноидов в их хвое на российской локации.

Сведения об авторах

Н.Н. Бессчетнова¹, д-р с.-х. наук; ResearcherID: H-1343-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7140-8797
В.П. Бессчетнов^1*, д-р биол. наук; ResearcherID: S-5889-2016,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5024-7464
Б.А. Кентбаева², д-р биол. наук; ResearcherID: G-8228-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0969-9754
Е.Ж. Кентбаев², д-р с.-х. наук; ResearcherID: G-7677-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3308-1287
Н.А. Бабич³, д-р с.-х. наук, проф.; ResearcherID: G-7384-2019,
¹Нижегородский государственный агротехнологический университет, д. 97, просп. Гагарина, г. Нижний Новгород, Россия, 603107; besschetnova1966@mail.ru, lesfak@bk.ru*
²Казахский национальный аграрный исследовательский университет, просп. Абая, д. 8, г. Алматы, Республика Казахстан, 050050; kentbayeva@mail.ru, kentbayev@mail.ru
³Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; forest@narfu.ru

Ключевые слова

биота восточная, интродукция, хвоя, пигментный состав, хлорофилл-a, хлорофилл-b, каротиноиды, дисперсионный анализ

Для цитирования

Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Кентбаева Б.А., Кентбаев Е.Ж., Бабич Н.А. Пигментный состав хвои биоты восточной (Platycladus orientalis (L.) Franco) при интродукции в условиях России и Казахстана // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 3. С. 63–77. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-3-63-77

Литература

1. Бабаев Р.Н., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Пигментация листовых пластин представителей рода береза (Betula L.) // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2022. Т. 26, No 3. С. 29–38. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2022-3-29-38
2. Бессчетнов В.П., Бессчетнова Н.Н. Селекционная оценка плюсовых деревьев сосны обыкновенной методами многомерного анализа // Изв. вузов. Лесн. журн. 2012. No 2. С. 58–64.
3. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Котынова М.Ю. Сезонный характер содержания пигментов в хвое туи западной в условиях Нижегородской области // Тр. СПбНИИЛХ. 2022. No 3. С. 38–58. https://doi.org/10.21178/2079-6080.2022.3.38
4. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Паникаров И.И. Пылезадерживающая способность хвои ели колючей в насаждениях г. Нижнего Новгорода // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2024. Вып. 247. С. 188–208. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2024.247.188-208
5. Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов П.В. Дифференциация пылезадерживающей способности кроны тополей // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. No 5. С. 48–64. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-5-48-64
6. Есичев А.О., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Бабич А.Н., Кентбаев Е.Ж., Кентбаева Б.А. Содержание и баланс запасных веществ в побегах лиственницы сибирской в условиях реинтродукции в Нижегородскую область // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2022. Т. 26, No 1. С. 17–27. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2022-1-17-27
7. Кентбаева Б.А., Кентбаев Е.Ж., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Мурадов К.П. Содержание и соотношение пластидных пигментов в хвое биоты восточной при интродукции // Хвойные бореал. зоны. 2024. Т. XLII, No 3. С. 13–22. https://doi.org/10.53374/1993-0135-2024-3-13-22
8. Паникаров И.И., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Взаимозависимость параметров хвои ели колючей в определении ее пылезадерживающей способности // Хвойные бореал. зоны. 2023. Т. XLI, No 6. С. 495–503. https://doi.org/10.53374/1993-0135-2023-6-495-503
9. Усольцев В.А., Плюха Н.И., Цепордей И.С. Отношение диаметра кроны к диаметру ствола: всеобщие модели лесообразующих видов Евразии // Хвойные бореал. зоны. 2024. Т. XLII, No 1. С. 36–42. https://doi.org/10.53374/1993-0135-2024-1-36-42
10. Шлык А.А. О спектрофотометрическом определении хлорофиллов а и b // Биохимия. 1968. Т. 33, вып. 2. С. 275–285.
11. Шлык А.А. Определение хлорофилла и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений / под ред. О.А. Павлиновой. М.: Наука, 1971. С. 154–170.
12. 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, iss. 5, art. no. e0249147. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0249147
13. Belkayali N., Gur M. Heavy Metal Accumulation in Shrubs Used in Roadside Planting. Global NEST Journal, 2020, vol. 22, iss. 3, pp. 297–305. https://doi.org/10.30955/gnj.003140
14. Besschetnova N.N., Besschetnov V.P., Babich N.A., Bryntsev V.A. Differentiation of Plus Trees of Scots Pine by Xylem Conditions. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 4, pp. 9–25. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-9-25
15. Chang E., Guo W., Dong Y., Jia Z., Zhao X., Jiang Z., Zhang L., Zhang J., Liu J. Metabolic Profiling Reveals Key Metabolites Regulating Adventitious Root Formation in Ancient Platycladus orientalis Cuttings. Frontiers in Plant Science, 2023, vol. 14, art. no. 1192371. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1192371
16. Dawkins H.C. Crown Diameters: Their Relation to Bole Diameter in Tropical Forest Trees. The Commonwealth Forestry Review, 1963, vol. 42, no. 4 (114), pp. 318–333. https://www.jstor.org/stable/42603453
17. Fan Z.-j., Dong D.-y., Zheng R., Wang M.-z., Wang Q.-f., Guan W.-b. Avian Community Diversity in Platycladus orientalis Ancient Trees at the Jingfu Temple in Beijing. Journal of Beijing Forestry University, 2013, vol. 35 (5), pp. 46–55. https://doi.org/10.13332/j.1000-1522 (2013)05-0046-10
18. Hong D.-Y., Blackmore S. Plants of China. A Companion to the Flora of China. Beijing, Cambridge, Science Press, Cambridge University Press, 2015. 475 p.
19. Li C.-y., Ma L.-y., Wang X.-q., Xu X. Short-Term Effects of Tending on the Undergrowth Diversity of Platycladus orientalis Plantations in Beijing Mountainous Areas. Journal of Beijing Forestry University, 2007, vol. 29 (3), pp. 60–66. https://doi.org/10.13332/j.1000-1522.2007.03.010
20. 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 (6), pp. 193–197. https://doi.org/10.13332/j.1000-1522.2009.06.036
21. Lichtentaller H.K. Chlorophylls and Carotenoids: Pigments of Photosynthetic Biomembranes. Methods in Enzymology, 1987, vol. 148, pp. 350–382. https://doi.org/10.1016/0076-6879 (87)48036-1
22. 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, iss. 5, pp. 591–592. https://doi.org/10.1042/bst0110591
23. Lidholm J., Gustafsson P. A Functional Promoter Shift of a Chloroplast Gene: A Transcriptional Fusion Between a Novel psbA Gene Copy and the trnK (UUU) Gene in Pinus contorta. The Plant Journal, 1992, vol. 2, iss. 6, pр. 875–886. https://doi.org/10.1046/j.1365-313x.1992.t01-4-00999.x
24. 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 (6), pp. 78–82. https://doi.org/10.13332/j.1000-1522.2008.06.006
25. Mao A.-h., Li J.-x., Zhang C.-y., Li Q.-j., Wang S., Chen X.-y., Li Y. Geographic Variation and Provenance Selection of Platycladus orientalis in a 19-Year-Old Testing Plantation. Journal of Beijing Forestry University, 2010, vol. 32 (1), pp. 63–68. https://doi.org/10.13332/j.1000-1522.2010.01.020
26. Min G., Yunmao R., Xiaodong Z., Sifan C., Yu G., Huijuan W., Ze G., Xiaodong L. Effects of Thinning on Canopy Characteristics and Potential Crown Fire Behavior of Platycladus orientalis in Xishan Forest Farm of Beijing. Journal of Beijing Forestry University, 2022, vol. 44 (8), pp. 56–65. https://doi.org/10.12171/j.1000-1522.20210455
27. Porra R.J., Thompson 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 (BBA) – Bioenergetics, 1989, vol. 975, iss. 3, pp. 384–394. https://doi.org/10.1016/S0005-2728 (89)80347-0
28. 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, iss. 12, pp. 767–775. https://doi.org/10.1093/treephys/17.12.767
29. Schoefs B., Franck F. Chlorophyll Synthesis in Dark-Grown Pine Primary Needles. Plant Physiology, 1998, vol. 118, iss. 4, pp. 1159–1168. https://doi.org/10.1104/pp.118.4.1159
30. 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 Area. Journal of Beijing Forestry University, 2008, vol. 30 (supp. 2), pp. 36–40. https://doi.org/13332/j.1000-1522.2008.s2.014
31. Skuodienė L. Quantitative Changes in Aminoacid Proline and Chlorophyll in the Needles of Picea abies Karst. (L.) during Stress and Adaptation. Biologija, 2001, vol. 47, no. 2, pp. 54–56.
32. Wang J., Xia Y., Zhao D., Chu X., Hu M., Hu J., Liu H. Crown Scale and Growth Space Demands of Main Tree Species in Urban Forest. Journal of Beijing Forestry University, 2018, vol. 40 (3), pp. 42–54 https://doi.org/10.13332/j.1000-1522.20170331
33. 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 (supp. 2), pp. 193–196. https://doi.org/13332/j.1000-1522.2008.s2.034
34. 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, iss. 3, pp. 307–313. https://doi.org//10.1016/S0176-1617 (11)81192-2
35. 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 (1), pp. 82–91. https://doi.org/10.13332/j.1000-1522.20180316
36. 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 (6), pp. 64–70. https://doi.org/10.13332/j.1000-1522.2008.06.025
37. Zhou R.-w., An Y.-t., Wang H., Ren Y.-m., Wang Q.-f., He B.-h., Chen P.-f., Lin D.-y. Quantitative Relationships of Intra- and Interspecific Competition of Platycladus orientalis Plantation in Beijing Xishan National Forest Park. Journal of Beijing Forestry University, 2010, vol. 32 (6), pp. 27–32. https://doi.org/10.13332/j.1000-1522.2010.06.020