ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА HIBISCUS SYRIACUS L. В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ, ИНСОЛЯЦИИ И ЗАГРЯЗНЕНИЯ

В статье представлены результаты изучения пигментного состава, скоростей видимого фотосинтеза (чистой продукции кислорода) и темнового дыхания листьев гибискуса сирийского (Hibiscus syriacus L.) в условиях комплексного воздействия высоких летних температур, интенсивной инсоляции, загазованности и запылённости воздушной среды. Исследования проводились в период активной вегетации в 2017 г. на трёх территориях – Ташкентский ботанический сад АН РУз, сквер в центре города Ташкента и горная турбаза. Результаты экспериментов показали, что гибискус обладает высоким адаптивным потенциалом и в условиях достаточного полива хорошо приспособлен к экстремальным факторам среды обитания семиаридной зоны. Экологическая пластичность фотосинтетического аппарата гибискуса играет существенную роль в приспособлении вида к условиям среды обитания. Выявлено, что в условиях затенения у растений Ташкентского ботанического сада формируются крупные, широкие и тонкие “теневые” листовые пластинки, т.е. проявляются сциоморфные черты. Гелиоморфные признаки отмечены у листьев растений в горной местности, где в условиях сильной инсоляции формируются “световые” листья, которые имеют утолщённую и уплотнённую листовую пластинку гораздо меньшего размера. Адаптивный смысл подобных структурных перестроек листа – усиление мощности ассимиляционного аппарата, компенсирующее недостаток света (в случае сциоморфоза), и, напротив, – взаимное затенение фотосинтетических элементов, как защитная мера против повреждающего влияния избыточного света (в случае гелиоморфоза). Таким образом, обеспечивается необходимый растению постоянный уровень ассимиляции углекислого газа и продукции органических веществ, для поддержания энергетического баланса в разных условиях среды обитания. Изучение температурной зависимости скоростей темнового дыхания и видимого фотосинтеза показало, что эти процессы более устойчивы к температурным повреждениям в условиях обитания при более экстремальных значениях факторов среды. При этом устойчивость увеличивается и с возрастом листа, т.е. растение адаптируется в процессе онтогенеза к возможным перепадам температуры. В разных условиях произрастания скорость видимого фотосинтеза листьев гибискуса в период активной вегетации при оптимальных параметрах измерения примерно одинакова – 0,20±0,05 мкмольО2/(дм2·с), это – норма реакции данного показателя и является видоспецифичной характеристикой фотосинтетического аппарата H. syriacus L.

Hibiscus syriacus L., пигменты, видимый фотосинтез, темновое дыхание, экологическая пластичность, высокая температура, инсоляция

1. Hsu R., Hsu Y., Chen S., Fu C., Yu J., Chang F., Chen Y., Liu J., Ho J., Yu C. The triterpenoids of Hibiscus syriacus induce apoptosis and inhibit cell migration in breast cancer cells // BMC Complem. Altern. M. 2015. 15:65.

2. Shi L.S., Wu C.H., Yang T.C., Yao C.W., Lin H.C., Chang W.L. Cytotoxic effect of triterpenoids from the root bark of Hibiscus syriacus // Fitoterapia. 2014. Vol. 97. Р. 184–191.

3. Yoo I.D., Yun B.S., Lee I.K., Ryoo I.J., Choung D.H., Han K.H. Three naphthalenes from root bark of Hibiscus syriacus // Phytochemistry. 1998. Vol. 47. N 5. P. 799–802.

4. Yun B.S., Ryoo I.J., Lee I.K., Park K.H., Choung D.H., Han K.H., Yoo I.D. Two bioactive pentacyclic triterpene esters from the root bark of Hibiscus syriacus // J. Nat. Prod. 1999. Vol. 62. N 5. P. 764–766.

5. Lee S.J., Yun Y.S., Lee I.K., Ryoo I.J., Yun B.S., Yoo I.D. An antioxidant lignan and other constituents from the root bark of Hibiscus syriacus // Planta Med. 1999. Vol. 65. N 7. P. 658–660.

6. Yun B.S., Lee I.K., Ryoo I.J., Yoo I.D. Coumarins with monoamine oxidase inhibitory activity and antioxidative coumarino-lignans from Hibiscus syriacus // J. Nat. Prod. 2001. Vol. 64. N 9. P. 1238–1240.

7. Kwon S.W., Hong S.S., Kim J.I., Ahn I.H. Antioxidant properties of heat-treated Hibiscus syriacus // Biol. Bull. Russ. Acad. Sci. 2003. Vol. 30. N 1. P. 15–16

8. Kwon S., Kwon H.J., Kim K.S. Calcium extends flower life in Hibiscus syriacus L. // Hortic. Environ. Biote. 2010. Vol. 51. N 4. P. 275–283.

9. Venkatesh S., Thilagavathi J., Shyam Sundar D. Antidiabetic activity of flowers of Hibiscus rosa sinensis // Fitoterapia. 2008. Vol. 79. P. 79–81.

10. Kim K.D., Lee E.J. Potential tree species for use in the restoration of unsanitary landfills // Environ. Management. 2005. Vol. 36. N 1. P. 1–14.

11. Paredes M., Quiles M.J. The effects of cold stress on photosynthesis in Hibiscus plants // PLoS ONE. 2015. Vol. 10. N 9. e0137472.

12. Egilla J.N., Davies F.T., Boutton T.W. Drought stress influences leaf water content, photosynthesis, and wateruse efficiency of Hibiscus rosa-sinensis at three potassium concentrations // Photosynthetica. 2005. Vol. 43. N 1. P. 135–140.

13. Киселева Г.К., Ненько Н.И., Тыщенко Е.Л. Оценка засухоустойчивости интродуцированных сортов гибискуса сирийского в Краснодарском крае // Плод. виногр. юга России. 2012. № 15(3). С. 124–130.

14. Тыщенко Е.Л., Киселева Г.К., Тимкина Ю.В. Анатомо-морфологические особенности строения листовой пластинки Hibiscus syriacus L., в связи с приспособительной реакцией сортов к природно-климатическим условиям юга России // Вест. ВГУ. Сер.: Геогр. Геоэкол. 2011. № 2. С. 67–69.

15. Семихатова О.А., Чиркова Т.В. Физиология дыхания растений. Учеб. пособие. СПб.: СПбГУ, 2001. 220 с.

16. Markesteijn L., Lourens P., Frans B. Light-dependent leaf trait variation in 43 tropical dry forest tree species // Am. J. Bot. 2007. Vol. 94. N 4. P. 515–525.

17. Rohacek K., Bartak M. Technique of the modulated chlorophyll fluorescence: basic concepts, useful parameters, and some applications // Photosynthetica. 1999. Vol. 37. N 3. P. 339–363.

18. Грязнов В.П., Сиротина Л.В. Практикум по физиологии растений. Белгород: Бел.ГУ, 2000. 68 с.

19. Васфилов С.П. Анализ причин изменчивости отношения сухой массы листа к его площади у растений // Ж. общ. биол. 2011. Т. 72. № 6. С. 436–454.

20. Azizov A., Tauschke M., Lentzsch P. et al. Verfahren zur Bewertung der Vitalit t chlorophylltragender biologischer Proben. Deutsches Patentant. DE 112006000480. IPC: G01N 33/483. INNO-Concept GmbH, Strausberg, DE. Anmeldung 06.03.2006. Ver ffentlichung 30.04.2015.

21. Valladares F., Wright J.S., Lasso E., Kitajima K., Pearcy R. W. Plastic phenotypic responses to light of 16 congeneric shrubs from a Panamanian rainforest // Ecology. 2000. Vol. 81. N 7. P. 1925–1936.

22. Горышина Т.К. Фотосинтетический аппарат растений и условия среды. Л.: Изд-во Лен. ун-та, 1989. 204 с.

23. Sun X., Wen T. Physiological roles of plastid terminal oxidase in plant stress responses // J. Biosci. 2011. Vol. 36. N 5. Р. 951–956.

24. Lichtenthaler H.K. Biosynthesis, accumulation and emission of carotenoids, α-tocopherol, plastoquinone, and isoprene in leaves under high photosynthetic irradiance // Photosynth. Res. 2007. Vol. 92. N 2. P. 163–179.

25. Allakhverdiev S.I., Kreslavski V.D., Klimov V.V., Los D.A., Carpentier R., Mohanty P. Heat stress: an overview of molecular responses in photosynthesis // Photosynth. Res. 2008. Vol. 98. N 1–3. P. 541–550.