Фітобіота є індикатором стану навколишнього середовища, оскільки вплив різних абіотичних стресорів на рослини спричинює низку фізіолого-біохімічних змін у фотосинтетичному апараті. Рідкісні види рослин мають нижчий коефіцієнт виживання, ніж поширеніші види, їм також притаманна більша чутливість до зміни клімату. Досліджено вміст і співвідношення фотосинтетичних пігментів у рослин різних вікових груп видів роду Carlina L. у природних умовах зростання. Виявлено, що відмінності у екотопах росту позначилися на вмісті фотосинтетичних пігментів та їх співвідношеннях. Концентрація хлорофілів у фотосинтетичному апараті залежить від стадії онтогенезу, світлового, водного і температурного режимів. У виду C. onopordifolia Besser ex Szafer, Kulcz. et Pawt., що належить до світлолюбних рослин, загальний вміст пігментів вищий на 24—39 % порівняно із тіньовитривалим видом C. cirsioides Klokov. Аналіз динаміки вмісту пігментів упродовж 2017—2023 рр. показав, що фотосинтетичний апарат обох видів динамічно реагував на зміну абіотичних умов. Загальною закономірністю для рослин C. onopordifolia були істотні зміни по роках вмісту хлорофілу а і каротиноїдів у рослинах усіх вікових груп. З’ясовано, що концентрація пігментів у рослин генеративної групи C. onopordifolia є нижчою, порівняно із прегенеративними рослинами. У рослин C. cirsioides, які знаходяться на генеративній стадії життєвого циклу, навпаки, загальний вміст пігментів вищий порівняно із рослинами прегенеративної групи. Проведено кореляційний аналіз між вмістом фотосинтетичних пігментів рослин видів роду Carlina та метеокліматичними чинниками. Кореляційний аналіз показав, що між вмістом пігментів, їхніми співвідношеннями у досліджених видів роду Carlina та метеопараметрами середовища існують кореляційні зв’язки. Сила та напрям цих зв’язків змінювалися залежно від років дослідження. З’ясовано, що стан пігментного комплексу рослин як C. onopordifolia, так і C. cirsioides, більшою мірою залежить від дефіциту або надлишку води, ніж від температури повітря.
Ключові слова: Carlina L., рідкісні види, фотосинтетичні пігменти, метеочинники, кореляційний аналіз
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Zahra, N., Hafeez, M.B., Ghaffar, A., Kausar, A., Zeidi, M., Siddique, K.H.M. & Farooq, M. (2023). Plant photosynthesis under heat stress: effects and management. EEB, No. 206, 105178. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2022.105178
2. Man'ko, M.V., Oleksiychenko, N.O. & Kitaev, O.I. (2016). Some peculiarities of chlorophyll fluorescence induction in leaves of Acer Platanoides L. cultivars under conditions of Kyiv city. Nauk. visn. NLTU Ukr. No. 26(5), pp. 102-109 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/40260515
3. Rтhl, A.T., Eckstein, L.O. & Annette, D.T. (2015). Future challenge for endangered arable weed species facing global warming: low temperature optima and narrow moisture requirements. Biol. Con., No. 182, pp. 262-269. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2014.12.012
4. Evans, J.R. (2013). Improving photosynthesis. Plant Physiol., No. 162, pp. 1780-1793. https://doi.org/10.1104/pp.113.219006
5. Li, H., Chang, J., Chen, H., Wang, Z., Gu, X., Wie, C., Zang, Y., Ma, J., Yang, J. & Zang, X. (2017). Exogenous melatonin confers salt stress tolerance to watermelon by improving photosynthesis and redox homeostasis. Front. Plant Sci., No. 8, 295. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00295
6. Climate change: consequences and adaptation measures: analyst. report: Vaniuta S.P. (red.). Kyiv: NISD, 2020. 110 p [in Ukrainian].
7. Balabuch, V.O. (2023). Yield shortfall of cereals in Ukraine caused by the changes in air temperature and precipitation amount. Agric. Sci. Pract., No. 10(1), pp. 31-53. https://doi.org/10.15407/agrisp10.01.031
8. Pospisil, P. (2016). Production of reactive oxygen species by photosystem II as a response to light and temperature stress. Front. Plant Sci., No. 7, 1950. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01950
9. Gholamin, R. & Khayatnezhad, M. (2011). The effect of end season drought stress on the chlorophyll content, chlorophyll fluorescence parameters and yield in maize cultivars. Sci. Res. Essay, No. 6, pp. 5351-5357. https://doi.org/10.5897/AJMR11.964
10. Hailemichael, G., Catalina, A., Gonz«lez, M.R. & Martin, P. (2016). Relationships between water status, leaf chlorophyll content and photosynthetic performance in Tempranillo Vineyards. S. Afr. J. Enol. Vitic., No. 37 (2), pp. 149-157. https://doi.org/10.21548/37-2-1004
11. Lewis, S.C. & King, A.D. (2015). Dramatically increased rate of observed hot record breaking in recent Australian temperatures. Geophys. Res. Lett., No. 42, pp. 7776-7784. https://doi.org/10.1002/2015GL065793
12. Perkins-Kirkpatrick, S.E. & Lewis, S.C. (2020). Increasing trends in regional heatwaves. Nat. Comm., No. 11, 3357. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16970-7
13. Wellburn, A.P. (1994). The spectral determination of chlorophyll a and b, as well as carotenoids using various solvents with spectrophotometers of different resolution. J. Plant Physiol., No. 144 (3), pp. 307-313. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(11)81192-2
14. Pollastri, S., Sukiran, N.A., Jacobs, B. & Knight, M.R. (2021). Chloroplast calcium signalling regulates thermomemory. J. Plant Physiol., No. 264 (2), 153470. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2021.153470
15. Ullah, A., Zeb, A., Saqib, S.E. & K¬chele, H. (2022). Constraints to agroforestry diffusion under the Billion Trees Afforestation Project (BTAP), Pakistan: policy recommendations for 10-BTAP. Environ. Sci. Pollut. Res., No. 29, pp. 68757-68775. https://doi.org/10.1007/s11356-022-20661-9
16. Hrytsak, L.R., Nuzhyna, N.V. & Drobyk N.M. (2019). Peculiarities of pigment complex of Gentiana L. high-mountain species of Ukrainian Carpathians flora. Nauk. zap. Ternop. derz. pedah. un-tu im. Volodymyra Hnatiuka. Ser. Biol., No. 75 (1), pp. 129-140 [in Ukrainian].
17. Gitelson, A. (2020). Towards a generic approach to remote non-invasive estimation of foliar carotenoid-to-chlorophyll ratio. J. Plant Physiol., No. 252, pp. 153-227. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2020.153227
18. Souahi, H. (2021). Impact of lead on the amount of chlorophyll and carotenoids in the leaves of Triticum durum and T. aestivum, Hordeum vulgare and Avena sativa. Bio. Div., No. 29(3), pp. 207-210. https://doi.org/10.15421/012125
19. Zeng, J., Ping, W., Sanaeifar, A., Xu, X., Luo, W., Sha, J., Huang, Z., Huang, Y., Liu, X., Zhan, B., Zhang, H. & Li, X. (2021). Quantitative visualization of photosynthetic pigments in tea leaves based on Raman spectroscopy and calibration model transfer. Plant Methods, No. 17 (4). https://doi.org/10.1186/s13007-020-00704-3
20. Syvash, O.O. (2012). Accumulation of the sun energy: photosynthesis or artificial systems. Biotechnol. Acta, No. 5 (6), pp. 27-38 [in Ukrainian].
21. Hang, Y., He, N. & Yu, G. (2021). Opposing shifts in distributions of chlorophyll concentration and composition in grassland under warming. Sci. Rep., No. 11, 15736. https://doi.org/10.1038/s41598-021-95281-3
22. Mitchell, R.M., Wright, J.P. & Ames, G.M. (2018). Species' traits do not converge on optimum values in preferred habitats. Oecologia, No. 186 (3), pp. 719-729. https://doi.org/10.1007/s00442-017-4041-y
23. Baslam, M. & Sanz-Saez, A. (2023). Editorial: Photosynthesis in a changing global climate: a matter of scale. Front. Plant Sci., No. 14, https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1158816
24. Hatfield, J.L. & Prueger, J.H. (2015). Temperature extremes: effect on plant growth and development. Weather and Climate Ext., No. 10 (Part A), pp. 4-10. https://doi.org/10.1016/j.wace.2015.08.001