COMPARATIVE ANALYSIS OF MESOSTRUCTURAL PARAMETERS OF LEAVES OF C4-PLANTS FAMILY CHENOPODIACEAE

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this article have been studied indicators of mesostructure of leaves of some of C4-plants of Chenopodiaceae connected with photosynthetic function. The objects were selected Kochia prostrata, Atriplex tatarica, Bassia sedoides. Options mesostructure of the photosynthetic apparatus was determined according to the method mesostructural analysis A. T. Mokronosov. The values of integrated indicators of the index of cell membranes and chloroplasts found by us are steadily high that demonstrates high ecological plasticity and high potential photosynthetic ability of the plants investigated by us.

Full Text

Адаптация растений к экологическим которых С4-растений семейства Chenopodia- условиям тесно связана с перестройкой фо- ceae, связанных с фотосинтетической функ- тосинтетического аппарата. Процесс фото- цией. синтеза требует постоянного поглощения света, углекислого газа и поддержания Объекты и методы исследования транспирационного потока с поверхности В качестве объектов исследования вы- листа, для чего необходимо полное соответ- браны растения семейства Chenopodiaceae: ствие структуры листа световому и гидро- Кохия простёртая (Kochia prostrata (L.) термическому режиму местообитания [1]. Schrad.), собранная возле реки Усень на терри- В связи с этим именно структурные пара- тории деревни Новосуккулово Туймазинского метры листа многие авторы считают наибо- района Республики Башкортостан. Полуку- лее информативными при сравнительном старничек, реже полукустарник с приподни- исследовании растений из разных местооби- мающимися ветвями. Всё растение слабо- или таний [2-4]. сильноопушённое. Листья от ланцетных до Начиная с работ В. Р. Заленского [5], линейных. Цветки при плодах с плёнчатыми F. Turrell [6], Т. Н. Годнева и С. В. Калише- придатками, собраны в клубочки [8]. вича [7], известно, что листья растений раз- Лебеда татарская (Atriplex tatarica L.), ных местообитаний существенно различают- собранная в степи Синего Сырта Большечер- ся по количественным показателям мезо- ниговского района Самарской области. Рас- филла, связанным с фотосинтетической тение с прямосотячим или лежачим стеблем. функцией. Листья очерёдные, черешковые, треугольно- Целью нашей работы является изуче- яйцевидные или продолговато-яйцевидные, ние показателей мезоструктуры листьев не- часто по краю волосистые, очень коротко остроконечные. Цветки собраны в безлист- ные конечные колосовидные соцветия [9]. © Ахмадуллина Э. Б., 2017. Ахмадуллина Эльвина Булатовна Бассия очитковидная (Bassia sedoides (elvina.axmadullina.97@mail.ru), (Pall.) Asch.), собранная в степи Синего Сыр- студент IV курса биологического факультета та недалеко от горы Жеребятница Больше- Самарского университета, черниговского района Самарской области. 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34. 6 Биология Однолетнее травянистое растение с ветви- скорость фотосинтеза [12]. У исследуемых стым стеблем, покрытым курчавыми волос- растений показатель ИМК имел высокие ками. Листья линейные, полуцилиндриче- значения (рис. 1 а), что по мнению ские, мясистые, сидячие или слегка суженные Л. А. Ивановой, В. И. Пьянкова [13] свиде- у основания. Обоеполые пятичленные цветки тельствует о наличии достаточно благопри- собраны в колосовидные соцветия [10]. ятных условий для произрастания данных Данные получены согласно методике растений. А. Т. Мокроносова [11]. Для исследований от- Некоторые авторы считают, что именно бирали по 5-10 листьев среднего яруса с 10-15 поверхность мембран хлоропластов лимити- растений одного вида, находившихся в фазе бу- рует диффузию CO2 к центрам карбоксилиро- тонизации - цветения. Вырезки листочков фик- вания [14, 15]. В действительности ИМК и сировали в 3,5 %-ном глутаровом альдегиде, ИМХ тесно взаимосвязаны и положительно и приготовленном на фосфатном буфере (pH 7,0). достоверно коррелируют между собой. В ис- Все измерения проводили с помощью специа- следуемых растениях обнаружены высокие лизированного комплекса для анализа мезо- значения ИМХ (рис. 1 б), характерные для структуры листьев Simagis Mesoplant (ООО светолюбивых растений, что означает и высо- «СИАМС», Россия). Подсчёт числа клеток про- кую скорость трансмембранного переноса в изводили в счётной камере Горяева после маце- системе хлоропласт - клетка и, соответствен- рации тканей при нагревании в 20 %-ном рас- но, высокую фотосинтетическую способность творе KOH. Число хлоропластов в клетках под- [16]. Лишь у Atriplex tatarica значения этого считывали на препаратах мацерата листа в 1н параметра несколько меньше, что позволяет растворе HCl, проецируя изображения мацерата предположить большее мезофильное сопро- на монитор компьютера. Для каждого типа кле- тивление диффузии углекислоты и меньшие ток (мезофилла и обкладки) анализировали не скорости фотосинтеза в расчёте на единицу менее 30-ти проекций клеток. Число повторно- поверхности листа. стей определяемых показателей брали в соот- Более низкая концентрация хлоропла- ветствии с требованиями методики, в этом слу- стов в листьях Atriplex tatarica (табл. 1) стала чае стандартная ошибка не превышает 5 % [11]. причиной невысоких значений «внутрили- Используя полученные данные, рассчи- стовой» ассимиляционной поверхности, вы- тывали следующие показатели: 1) число ражаемой индексами ИМК и ИМХ. Низкие хлоропластов в единице площади листа значения этих показателей могут ограничи- 2 (млн. см ), Nхл = NклМ × ХлМ + NклО × ХлО, вать скорость газообмена растений. где NклМ и NклО - число клеток соответ- Из таблицы 1 видны значительные раз- ственно мезофилла и обкладки в единице личия в значениях числа хлоропластов в 2 площади листа (тыс / см ); ХлМ и ХлО - единице площади листа: у Kochia prostrata в число хлоропластов в клетках мезофилла и клетках мезофилла этот показатель мезо- обкладки соответственно; 2) индекс мембран структуры в 3,8 раз больше, чем в клетках клеток (ИМК) ИМК = NклМ × SклМ + NклО × обкладки, а у Bassia sedoides - в 2,1 раз. SклО, где SклМ и SклО - средняя площадь по- А число хлоропластов в клетках мезофилла и верхности клеток мезофилла и обкладки; 3) обкладки в единице площади листа у трёх индекс мембран хлоропластов (ИМХ) исследуемых видов примерно одинаковое. ИМХ = Nхл × Sхл, где Sхл - средняя площадь поверхности хлоропластов. Заключение Исследуемые нами растения имеют ме- Результаты и их обсуждения зоструктурные показатели, характерные для Показатель ИМК имеет важное функ- растений хорошо освещенных местообитаний: циональное значение, поскольку характери- высокое наполнение пластидами, высокие зна- зует развитие наружных мембран клеток. чения интегральных показателей индекса мем- В настоящее время для наземных растений бран клеток и хлоропластов, что свидетель- определённо установлено, что развитие ствует о высокой экологической пластичности внутрилистовой поверхности определяет ме- и о высокой потенциальной фотосинтетиче- зофильное сопротивление диффузии CO2 и ской способности исследуемых нами растений. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2017. № 2 (11) 7 а) б) Рис. 1. Значения индексов мембран клеток (а) и хлоропластов (б) листьев некоторых С4-растений семейства Chenopodiaceae Таблица 1 Число хлоропластов в листьях некоторых С4-растений семейства Chenopodiaceae Вид растения Показатели Kochia Atriplex Bassia prostrata tatarica sedoides Число хлоропластов 14,70 9,10 13,47 в клетке мезофилла, шт Число хлоропластов 12,80 19,80 19,67 в клетке обкладки, шт Число хлоропластов в единице площади листа 9,08 6,01 7,18 2 (клетки мезофилла), млн./см Число хлоропластов в единице площади листа 2,35 5,20 3,39 2 (клетки обкладки), млн./см Число хлоропластов в единице площади листа 11,43 11,21 10,57 (клетки мезофилла + клетки об- 2 кладки), млн./см 8 Биология Литература Казахстана и Монголии / Н. И. Дзюбенко,
×

About the authors

Elvina Bulatovna Akhmadullina

Samara University

Email: elvina.axmadullina.97@mail.ru
443086, Russia, Samara, Moskovskoye Shosse, 34

References

  1. Иванова Л. А. Адаптивные признаки структуры листа растений разных экологических групп // Экология. 2014. № 2. С. 109-118.
  2. Василевская В. К. Структурные приспособления растений жарких и холодных пустынь Средней Азии и Казахстана // Проблемы современной ботаники. М.; Л.: Наука. 1965. Т. 2. С. 5-18.
  3. Гамалей Ю. В. Транспортная система сосудистых растений. Спб.: Изд-во СПбГУ, 2004. 424 с.
  4. Мокроносов А. Т., Шмакова Т. В. Сравнительный анализ мезоструктуры фотосинтетического аппарата у мезофитных и ксерофитных растений // Мезоструктура и функциональная активность фотосинтетического аппарата. Свердловск: Уральский ун-т, 1978. С. 103-107.
  5. Заленский В. Р. Материалы по количественной анатомии различных листьев одних и тех же растений // Известия Киев. политех. ин-та. 1904. Т. 4. № 1. С. 1-12.
  6. Terrell F. M. The area of the internal exposed surface of dicotyledon leaves // Am. J. Bot. 1936. Vol. 23. P. 255-264.
  7. Годнев Т. Н., Калишевич С. В. Наблюдения над увеличением числа и размеров хлоропластов и накоплением в них хлорофилла во время роста листьев // Сборник помяти акад. В. Н. Любименко. Киев: Изд-во АН УССР, 1938. С. 51-66.
  8. Морфология и география экотипов Kochia prostrata (L.) Schrad. Средней Азии, Казахстана и Монголии / Н. И. Дзюбенко, Ю. Д. Сосков, С. Х. Хусаинов [и др.] // Сельскохозяйственная биология. Сер. Биология растений. 2009. № 5. С. 25-39.
  9. Анненков Н. И. Atriplex // Ботанический словарь. СПб.: Тип. Имп. АН, 1878. 645 с.
  10. Шабанов А. Н. Жизнь растений. Травянистые растения. М.: Мир книги, 2002. 192 c.
  11. Мокроносов А. Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. М.: Наука, 1981. 196 с.
  12. Цельникер Ю. Л. Физиологические основы теневыносливости древесных растений. М.: Наука, 1978. 212 с.
  13. Иванова Л. А., Пьянков В. И. Влияние экологических факторов на структурные показатели мезофилла листа // Бот. журн. 2002. Т. 87. № 12. С. 17-28.
  14. Relationships between Photosynthetic Capacity and Leaf Structure in Several Shade Plants / J. L. Araus, L. Algeren, L. Tapia [et al.] // Amer. J. Bot. 1986. Vol. 73. P. 1760-1770.
  15. The Relationships between CO2 Transfer Conductance and Leaf Anatomy in Transgenic tobacco with a Reduced Content of Rubisco / J. R. Evan, S. von Caemmerer, B. A. Setchell [et al.] // Aust. J. Plant Physiol. 1994. Vol. 21. P. 475-495.
  16. Шляхов С. А., Костенков Н. М. Химические и физико-химические свойства равнинных почв тихоокеанского побережья России // Почвоведение. 1999. № 9. С. 1085-1095.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2017 Proceedings of young scientists and specialists of the Samara University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Proceedings of young scientists and specialists of the Samara University

ISSN 2782-2982 (Online)

Publisher and founder of the online media, journal: Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russian Federation.

The online media is registered by the Federal Service for Supervision of Communications, Information Technology and Mass Communications, registration number EL No. FS 77-86495 dated December 29, 2023

Extract from the register of registered media

Regulation of the online media

Editor-in-chief: Andrey B. Prokof'yev, Doctor of Science (Engineering), associate professor,
head of the Department of Aircraft Engine Theory

2 issues a year

0+. Free price. 

Editorial address: building 22a, room 513, Soviet of Young Scientists and Specialists, 1, Academician Pavlov Street, Samara, 443011, Russian Federation.

Address for correspondence: room 513, building 22a, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russian Federation.

Tel.: (846) 334-54-43

e-mail: smuissu@ssau.ru

Domain name: VMUIS.RU (Domain ownership certificate), Internet email address: https://vmuis.ru/smus.

The previous certificate is a printed media, the journal “Bulletin of Young Scientists and Specialists of Samara University”, registered by the Office of the Federal Service for Supervision of Communications, Information Technologies and Mass Communications in the Samara Region, registration number series PI No. TU63-00921 dated December 27, 2017.

© Samara University

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies