Анализ особенностей пигментного комплекса листьев ясеня обыкновенного лесостепной зоны

Пигментный комплекс растений является основой для фотосинтетического преобразования солнечной энергии в энергию химических связей. Основными фотосинтетическими пигментами являются хлорофиллы и каратиноиды [1]. Эффективность работы пигментного комплекса растений зависит от соответствия его структуры экологическим условиям произрастания [2; 3]. Известно, что основным индикатором устойчивого развития растительных сообществ является качество среды обитания. Показатели качества среды определяются широким набором биоиндикаторов [4]. Изменения количественного содержания и качественного состава фотосинтетических пигментов являются важными биоиндикаторами физиологического состояния растений, а также направленности адаптивных реакций при воздействии средового стресса [5]. Так, в условиях интенсивной стрессовой нагрузки в пигментной системе растений происходят изменения, которые могут служить индикатором их толерантности к внешним средовым факторам. В настоящее время методы измерения параметров фотосинтетического аппарата растений в экологических исследованиях крайне актуальны.

Цель работы - изучение особенностей содержания хлорофилла а и b в листьях деревьев ясеня обыкновенного (Fraxinus excelsior L.)

Результаты исследований. Данные физиолого-биохимического определения компонентов пигментного комплекса в листьях 4 взрослых деревьев ясеня обыкновенного, произрастающих в лесостепной зоне ЦЧР (Воронежской нагорной дубраве) показали, что уровень содержания хлорофилла а находится в диапазоне значений от 1.42 (д.№1) до 2.72 (д.№2) мг/г абсолютно сухого вещества (а.с.в.) при среднем значении, равном 2.21±0.28 мг/г а.с.в. (таблица, рисунок). В листьях деревьев №Л и М количество хлорофилла, близкое к среднему - 2.43 и 2.26 мг/г а.с.в. Следует отметить, что в листьях всех исследуемых деревьев ясеня численно преобладает хлорофилл b. Так, в среднем по всем анализируемым особям содержание хлорофилла b на 36% выше, чем содержание хлорофилла а. Диапазон изменчивости признака по хлорофиллу b находится в интервале значений от 2.44 (д.№М) до 4.34 (д.№2) мг/г а.с.в. В листьях деревьев ясеня №1 и Л количество хлорофилла b, близкое к среднему значению (3.46±0.28 мг/г а.с.в.) - 3.51 и 3.55 мг/г а.с.в соответственно (таблица, рисунок). Известно, что хлорофилл b является основным регулятором процессов биосинтеза и деградации светособирающих антенных комплексов, а также при высокой интенсивности светового потока участвует в рассеивании потенциально опасного для растений избытка световой энергии в виде тепла. С другой стороны, хлорофилл b необходим в условиях недостатка света и для быстрой перестройки фотосинтетических комплексов [6]. Катаболизм хлорофилла b невозможен без его превращения в хлорофилл а [7]. Синтез хлорофилла b подчиняется принципу соответственно отрицательной и положительной корреляционной связи: при избытке хлорофилла b хлорофиллид-а-оксигеназа подвергается деградации, а при недостатке, наоборот, индуцируется работа данного фермента [8]. Вероятно, преобладание в структуре фотосинтетических пигментов именно хлорофилла b является адаптационным механизмом к условиям освещенности ясеня обыкновенного в природной среде. Еще одним потенциальным показателем, характеризующим условия освещенности является соотношение хлорофилл а: хлорофилл b. Известно, что данное соотношение выше в условиях более интенсивного освещения [6]. Нами показано, что для всех исследуемых деревьях ясеня соотношение хлорофилл а: хлорофилл b меньше 1. Максимальный показатель данного соотношения характерен для д.№М – 0.98, а минимальный – для д.№1 – 0.40. Соотношение хлорофилл а: хлорофилл b также характеризует потенциальную фотохимическую активность листьев, в связи с чем можно сделать вывод, что наиболее фотохимически активными являются листья дерева №М.

Рис. Содержание хлорофиллов а и b в листьях деревьев ясеня обыкновенного ( Fraxinus excelsior L.)

В результате анализа суммы хлорофил- обладает дерево ясеня №2 – 7.06 мг/г а.с.в. лов а и b показано, что максимальным со- (таблица).

держанием фотосинтетических пигментов

Таблица. Содержание хлорофилла в листьях деревьев ясеня обыкновенного, мг/г а.с.в.

(2021 г.)

Таким образом, содержание основных фотосинтетических пигментов является видовым признаком, а также интегральным индикаторным показателем адаптации к изменяющимся условиям внешней среды, отражающим реакцию древесных пород на условия произрастания. Так, выявлено, что в листьях ясеня обыкновенного в структуре фотосинтетических пигментов доминирует хлорофилл b. Его содержание в среднем на 36% выше, чем содержание хлорофилла а.