Метод оценки пигментного комплекса древесных растений как индикатор адаптации к засушливым условиям

Abstract

Актуальность темы исследований связана с подбором адаптированного генофонда деревьев и кустарников для обогащения лесомелиоративных комплексов деградированных ландшафтов в условиях действия стресс-факторов. Опыт интродукции в аридном поясе России показал, что из нескольких тысяч таксонов испытанных деревьев и кустарников способны успешно произрастать чуть более трехсот. Для решения проблемы научно-обоснованного подбора ассортимента для обогащения дендрофлоры с учетом лимитирующих стресс-факторов роста и развития растений в различных экологических условиях необходимо проводить специальные эксперименты с глубоким обобщением и анализом полученных результатов. Результаты эксперимента напрямую зависят от эффективности используемых методов. Цель исследований – провести сравнительную оценку и установить различия в состоянии пигментного комплекса под воздействием стресс-факторов с использованием современного портативного флавонид- и хлорофиллометра DUALEX SCIENTIFIC+. В статье рассмотрена возможность определения устойчивости растительных организмов к стресс-факторам по пигментному комплексу. На основе сравнительной оценки количественных измерений хлорофилла а и b, каротиноидов, антоцианов листьев в полевых условиях с использованием современного портативного флавонид- и хлорофиллометра DUALEX SCIENTIFIC+ выявлены закономерности изменения содержания пигментного комплекса, отражающие адаптационные возможности растений. Объектами исследований являлись представители видового, формового и сортового разнообразия деревьев и кустарников коллекционного фонда ФНЦ агроэкологии РАН, произрастающих в Кластерном дендрологическом парке ВНИАЛМИ (34:34:060061:10; ФГУП «Волгоградское», 34:34:000000:122). Представлен анализ апробации полевого метода оценки пигментного комплекса (хлорофилл а и b, каротиноиды, антоцианы), на базе спектров оптических длин волн в здоровых растениях приемлемый для получения количественных данных в пространственных и временных масштабах. Полученные материалы согласуются с зарубежными исследованиями и отмечают варьирование содержания пигментного комплекса под действием экологических факторов в период вегетации. Установлен диапазон содержания хлорофилла а+б у древесных видов от 11,50 до 46,95 мг/см2. Выявлены различия на действие стресс-факторов (температура воздуха – 34,42-35,48 ºС, влажность воздуха – 15,5-16,0 %) по содержанию флавоноидов (у деревьев от 0,41 до 2,19 мг/см2, кустарников – от 0,82 до 2,08 мг/см2 и антоцианов (от 0,08 до 0,29 мг/см2). Проведенный анализ динамики пигментного комплекса позволил выделить перспективные группы растений (виды, формы, сорта) по их адаптивности к различным неблагоприятным воздействиям окружающей среды. The relevance of the research topic is related to the selection of adapted gene pool of trees and shrubs for the enrichment of forest reclamation complexes of degraded landscapes under the influence of stress factors. The experience of introduction in the arid zone of Russia showed that of several thousand taxa of tested trees and shrubs can successfully grow a little more than three hundred. To solve the problem of scientifically based selection of the range for the enrichment of dendroflora, taking into account the limiting stress factors of plant growth and development in various environmental conditions, it is necessary to conduct special experiments with a deep generalization and analysis of the results. The results of the experiment directly depend on the efficiency of the methods used. The aim of the research is to compare and establish differences in the state of the pigment complex under the influence of stress factors using modern portable flavonide and CHLOROPHYLL dualex SCIENTIFIC+. The article considers the possibility of determining the resistance of plant organisms to stress factors on the pigment complex. On the basis of comparative evaluation of quantitative measurements of chlorophyll a and b, carotenoids, leaf anthocyanins in the field using modern portable flavonide and chlorophyll meter DUALEX SCIENTIFIC+ the regularities of changes in the content of the pigment complex, reflecting the adaptive capacity of plants. Objects of research were representatives of the species, molded and varietal diversity of trees and shrubs collection Fund FNTS Agroecology Russian Academy of Sciences, a Cluster growing in the arboretum Park VNIALMI (34:34:060061:10; Federal state unitary enterprise "Volgograd", 34:34:000000:122). The paper presents an analysis of the field method of evaluation of pigment complex (chlorophyll a and b, carotenoids, anthocyanins) on the basis of optical wavelength spectra in healthy plants acceptable for quantitative data in spatial and temporal scales. The obtained materials are consistent with foreign studies and note the variation in the content of the pigment complex under the influence of environmental factors during the growing season. The range of chlorophyll a+b content in tree species was established from 11.50 to 46.95 mg/cm2. Differences in the effect of stress factors (air temperature-34,42-35,48 ° C, air humidity-15,5 – 16,0 %) in the content of flavonoids (in trees from 0,41 to 2,19 mg/cm2, shrubs-from 0.82 to 2.08 mg/cm2 and anthocyanins (from 0.08 to 0.29 mg/cm2). The analysis of the pigment complex dynamics made it possible to identify promising groups of plants (species, forms, varieties) according to their adaptability to various adverse environmental effects.