Increasing the size of mesophyll cells as a mechanism for adaptation to climate aridity of two steppe plant species in Kazakhstan
УДК 581.144.4:581.823+58.02/.03(574.13/.2)
Abstract
We studied the leaf traits of steppe species - Artemisia austriaca Jacq. (Asteraceae) and Stipa lessingiana Trin. et Rupr. (Poaceae) in two communities of true steppe and desert steppe in Kazakhstan. The whole-leaf traits changed differently within species, mesophyll traits had similar changes with aridity. The leaf thickness and the leaf mass area increased in desert steppe in Artemisia, while in grass species these leaf traits did not change. However, mesophyll cell sizes increased in desert steppe in both species. An increase in cell sizes, as well as in the chloroplast number per cell in A. austriaca and in the cell number per leaf area in S. lessingiana, led in both species to a rise of the total chloroplasts’ surface per leaf area unit being important to carbon dioxide diffusion. We concluded that despite the generally accepted stereotype about «small-cell mesophyll» in steppe xerophytes, namely in some species an increase in cell size, aimed at increasing the internal assimilation surface of the leaf, can be considered as a mechanism for adapting the photosynthetic apparatus of steppe plants to climate aridity.
Downloads
Metrics
References
Василевская В. К. Особенности анатомического строения некоторых растений Центрального Казахстана // Труды Сер. 3, Геоботан. / Ботан. ин-т АН СССР, 1965. - Вып. 17. - С. 125-134.
Зверева Г. К. Экологические особенности ассимиляционного аппарата степных растений Центральной Тувы // Экология, 1986. - № 3. - С. 23-27.
Иванов Л. А., Иванова Л. А., Ронжина Д. А., Циглер Х., Дайгеле К., Гунин П. Д., Пьянков В. И. Влияние межвидовой конкуренции на функциональные свойства растений в горно-степных сообществах Гоби // Экология, 2007. - № 3. - С. 172-177.
Иванова Л. А. Изучение трехмерной организации клеток и тканей при анализе мезоструктуры фотосинтети-ческого аппарата // Фотосинтез: физиология, онтогенез, экология / ред. Е. С. Роньжина, Ю. В. Гамалей и др. - Калининград, 2009. - С. 153-177.
Куликов П. В. Конспект флоры Челябинской области (сосудистые растения). - Екатеринбург - Миасс: «Геотур», 2005. - 537 с.
Юдина П. К., Иванова Л. А., Ронжина Д. А., Иванов Л. А. Внутривидовое варьирование показателей мезо-структуры листа степных растений в Западном Забайкалье // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: сб. науч. статей по материалам XIV междунар. науч.-практ. конф. (г. Барнаул, 25-29 мая 2015 г.). - Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2015. - С. 466-469.
Юдина П. К., Иванова Л. А., Ронжина Д. А., Иванов Л. А. Параметры мезофилла листа как индикаторы изменения функциональных свойств растительных сообществ и видов в степях Западного Забайкалья и Монголии // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: сб. науч. статей по материалам XV междунар. науч.-практ. конф. (г. Барнаул, 23-26 мая 2016 г.). - Барнаул: Концепт, 2016. - С. 501-505.
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, № 3. - С. 190-203. DOI: 10.7868/80015330317020142.
Cunningham S. A., Summerhayes B., Westoby M. Evolutionary divergences in leaf structure and chemistry, comparing rainfall and soil nutrient gradients // Ecology, 1999. - Vol. 69, № 4. - P. 569-588.
Ivanov L. A., Migalina S. V., Ronzhina D. A., Tumurjav S., Ivanova L. A., Gundsambuu T., Bazha S. N. Altitude-dependent variation in leaf structure and pigment content provides the performance of a relict shrub in mountains of Mongolia // Annals of Applied Biology, 2022. - Vol. 181. - P. 321-331. . DOI: 10.1111/aab.12778.
Ivanova L. A., Ivanov L. A., Ronzhina D. A., Yudina P. K., Migalina S. V., Shinehuu T., Tserenkhand G., Voronin P. Yu., Anenkhonov O. A., 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, 2018. - Vol. 217, № 2. - P. 558-570. DOI: 10.1111/nph.14840.
Moreno L., Bertiller M. B. Phenotypic plasticity of morpho-chemical traits of perennial grasses from contrasting environments of arid Patagonia // Journal of Arid Environments, 2015. - Vol. 116. - P. 96-102. DOI: 10.1016/j. j aridenv.2015.02.007.
