Изменение размеров клеток как основа адаптации углерод-ассимилирующих тканей Betula platyphylla Sukacz. к аридности климата
УДК 633.878.4:581.132
Аннотация
В связи с наблюдающимися климатическими изменениями на территории Центральной Азии особенно актуальными становятся исследования сукцессионных процессов, трансформации экосистем и адаптации растений к меняющимся условиям среды. Функциональные механизмы адаптации растений связаны с изменениями в микроструктуре листа, и прежде всего, в архитектуре углерод-ассимилирующих тканей. В данной работе изучено строение мезофилла листа Betula platyphylla Sukacz. из 6 географических районов в южной части Восточной Сибири и Монголии с разной степенью аридности климата. Исследования проводили в популяциях берез, представляющих зональный ряд от средней тайги до лесостепи. Показано, что вдоль градиента аридности климата происходило изменение структуры мезофилла листа, в основе которого лежало значительное уменьшение (на 38-43 %) размеров клеток и увеличение отношения поверхности к объему мезофилла. Такая структурная перестройка мезофилла обеспечивает более высокую скорость внутрилистовой диффузии CO2 и поддержание высокого уровня фотосинтеза в условиях водного дефицита. Сделан вывод о том, что изменение размеров углерод-ассимилирующих клеток лежит в основе перестройки трехмерной организации листа, обеспечивающей регуляцию газообмена, и является ключевым механизмом адаптации фотосинтетической функции Betula platyphylla к усилению аридности климата.
Скачивания
Metrics
Литература
Гунин П. Д., Золотокрылин А. И., Виноградова В. В., Бажа С. Н. Динамика состояния растительного покрова Южной Монголии по данным NDVI // Аридные экосистемы, 2004. - Т. 10, № 24-25. - С. 29-35.
Гунин П. Д., Бажа С. Н., Данжалова Е. В., Цэрэнханд Г., Дробышев Ю. И., Ариунболд Э. Современная структура и динамика растительных сообществ на южной границе сухих степей Центральной Монголии // Аридные экосистемы, 2010. - Т. 16, № 2 (42). - С. 65-75.
Юдина П. К., Иванова Л. А., Ронжина Д. А., Золотарева Н. В., Иванов Л. А. Варьирование параметров листьев и содержания пигментов у трех видов степных растений в зависимости от аридности климата // Физиология растений, 2017. - Т. 64, № 2. - С. 1-14. DOI: 10.7868/S0015330317020142
Flexas J., Bota J., Loreto F., Cornic G., Sharkey T. D., Diffusive and metabolic limitations to photosynthesis under drought and salinity in C3 plant // Plant Biol., 2004. - Vol. 6. - P. 269-279.
Flexas J., Scoffoni C., Gago J., Sack L. Leaf Mesophyll Conductance and Leaf Hydraulic Conductance: an Introduktion to their Measurement and Coordination // J. Exp. Bot., 2013. - Vol. 64. - P. 3965-3981. DOI: 10.1042/BST20190312
Galmes J., Flexas J., Medrano H., Niinemets U., Valladares F. Ecophysiology of photosynthesis in semi-arid environments // Terrestrial Photosynthesis in a Changing Environment. A Molecular, Physiological and Ecological Approach / Flexas, J., Loreto, F., Medrano, H. (eds). - Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2012. - P. 448-464. DOI: 10.1017/CBO9781139051477
IvanovL. A., IvanovaL. A., RonzhinaD. A. Changes in the specific density of leaves of Eurasian plants along the aridity gradient // Dokl. Biol. Sci., 2009. - Vol. 428. - P. 430-433. DOI: 10.1134/S0012496609050111
Ivanov L. A., Ivanova L. A., Ronzhina D. A., Yudina P. K. Changes in the Chlorophyll and Carotenoid Contents in the Leaves of Steppe Plants Along a Latitudinal Gradient in South Ural // Rus. J. Plant Physiol., 2013. - Vol. 60. - P. 812820. DOI: 10.1134/S1021443713050075
Ivanova L. A., Petrov M. S., Kadushnikov R. M. Determination of Mesophyll Diffusion Resistance in Chamaeri-on angustifolium by the method of three-dimensional reconstruction of the leaf cell packing // Russian Journal of Plant Physiology, 2006. - Vol. 53, № 3. - P. 316-324. DOI: 10.1134/S1021443706030058
Ivanova L. A., Ivanov L. A., Ronzhina D. A., Yudina P. K., Migalina S. V., Shinehuu T., Tserenkhand G., Voronin P. Yu., Anenkhonov O., Bazha S.N., Gunin P. D. Leaf traits of C3 and C4 plants Indicating Climatic Adaptation Along a Latitudinal Gradient in Southern Siberia and Mongolia // Flora, 2019. - Vol. 254. - P. 122-134. DOI: 10.1016/j. flora.2018.10.008
Ivanova L. A., Yudina P. K., Ronzhina D. A., Ivanov L. A., Holzel N. Quantitative Mesophyll Parameters Rather than Whole-leaf traits Predict Response of C3 Steppe Plants to Aridity // New Phytologist, 2017. - Vol. 217, iss. 2. - P. 558-570. DOI: 10.1111/nph.14840
Migalina S. V., Ivanova L. A., Makhnev A. K. Genetically Determined Volume of Mesophyll Cells of Birch Leaves as an Adaptation of the Photosynthetic Apparatus to Climate // Doklady Akademii Nauk, 2014. - Vol. 459, №. 6. - P. 765768. DOI: 10.1134/S0012496614060106
Terashima, I., Hanba, Y. T., Tholen, D., Niinemets, U., Leaf functional anatomy in relation to photosynthesis // Plant Physiol., 2011. - Vol. 155. - P. 108-116.
Ronzhina D. A., Ivanova L. A., Ivanov L. A. Leaf Functional Traits and Biomass of Wetland Plants in Forest and Steppe Zones // Russian Journal of Plant Physiology, 2019. - Vol. 66, № 3. - P. 393-402. DOI: 10.1134/S1021443719030129
