Ксероморфные признаки листьев Liriodendron tulipifera L. (Magnoliaceae) в засушливом климате Центральной Азии

В аридных зонах высокая освещенность местообитания в период вегетации сопряжена с высокой температурой и сухостью воздуха, что может стать причиной водного дефицита растения. Тюльпанное дерево (Liriodendron tulipifera) считается светолюбивым мезофитным видом. Проведенные исследования показывают, что в зависимости от световых условий L. tulipifera формирует теневые или световые листья, причем у листьев деревьев c хорошо освещенных местообитаний обнаружены ксероморфные особенности. Световые листья меньшего размера, более плотные и толстые, с более мелкими эпидермальными клетками и толстой кутикулой, губчатая паренхима состоит из большего числа рядов мелких клеток, клетки столбчатой паренхимы более крупные. В световом листе содержится на 20–30% больше хлорофилла, и замыкающие клетки устьиц содержат хлоропласты. Возможно, повышенная концентрация хлорофилла поддерживает уровень энергетического баланса при ингибировании фотосинтеза под действием высокой инсоляции и температуры. Уменьшение размеров светового листа и клеток эпидермы, утолщение кутикулы и клеточной стенки эпидермальных клеток, погруженность устьиц, компактный мезофилл с небольшими межклетниками, многорядная губчатая паренхима защищают от перегрева и пассивной потери влаги и могут рассматриваться как ксероморфные признаки. Крупные многочисленные устьица и проводящие пучки способствуют эффективному охлаждению поверхности путем транспирации при высоких температурах и достаточной водообеспеченности. Таким образом, лист L. tulipifera обладает экологической пластичностью по отношению к свету и температуре, что способствует акклимации вида в засушливом климате.

1. Parks C.R., Miller N.G., Wendel J.F., McDougal K.M. Genetic divergence within the genus Liriodendron (Magnoliaceae) // Ann. Missouri Bot. Gard. 1983. Vol. 70. N 4. Р. 658–666.

2. Yaghuti A.A.Z., Movahedi A., Mohammadi K., Zhuge Q., Li H. The genetic diversity of Liriodendron tulipifera germplasm revealed by SSR markers // J. Biochem. Microb. Toxicol. 2018. Vol. 2. N 1: 1000105.

3. Ruban A.V. Evolution under the sun: optimizing light harvesting in photosynthesis // J. Exp. Bot. 2015. Vol. 66. N 1. P. 7–23.

4. Ueno M., Sae-Tang P., Kusama Y., Hihara Y., Matsuda M., Hasunuma T., Nishiyama Y. Moderate heat stress stimulates repair of photosystem II during photoinhibition in Synechocystis sp. PCC 6803 // Plant Cell Physiol. 2016. Vol. 57. N 11. P. 2417–2426.

5. Lambers H., Oliveira R.S. Plant physiological ecology. Cham: Springer, 2019. 736 pp.

6. Schulze E.-D., Beck E., Buchmann N., Clemens S., Muller-Hohenstein K., Scherer-Lorenzen M. Plant ecology. Berlin; Heidelberg: Springer, 2019. 926 pp.

7. Cutler D.F., Botha C.E.J., Stevenson D.W. Plant anatomy. An applied approach. Oxford: Blackwell Publishing Ltd, 2007. 312 pp.

8. Tosens T., Niinemets U., Vislap V., Eichelmann H., Castro-Dıez P. Developmental changes in mesophyll diffusion conductance and photosynthetic capacity under different light and water availabilities in Populus tremula: how structure constrains function // Plant Cell Environ. 2012. Vol. 35. N 5. Р. 839–856.

9. Abrams M.D., Kubiske M.E., Steiner K.C. Drought adaptations and responses in five genotypes of Fraxinus pennsylvanica Marsh: photosynthesis, water relations and leaf morphology // Tree Physiol. 1990. Vol 6. N 3. P. 305–315.

10. Kubiske M.E., Abrams M.D. Photosynthesis, water relations, and leaf morphology of xeric versus mesic Quercus rubra ecotypes in central Pennsylvania in relation to moisture stress // Can. J. For. Res. 1992. Vol 22. N 9. P. 1402–1407.

11. Beck D.E. Liriodendron tulipifera. Yellow-Poplar. Magnoliaceae – Magnolia family // Silvics of North America: Hardwoods. Agriculture Handbook 654, vol. 2 / Eds. R.M. Burns and B.H. Honkala. Washington: United States Department of Agriculture, Forest Service, 1990. P. 406–416.

12. Busing R.T. Disturbance and the population Dynamics of Liriodendron tulipifera: simulations with a spatial model of forest succession // J. Ecol. 1995. Vol. 83. N 1. P. 45–53.

13. Цхоидзе Т., Чаидзе Ф., Концелидзе Н., Джакели Д. Биоэкология тюльпанных деревьев на Черноморском побережье Аджарии // Mod. Phytomorphol. 2013. Т. 4. C. 131–137.

14. Rivers M.C. Liriodendron tulipifera. The IUCN Red List of Threatened Species 2014: e.T194015A2294401 [Электронный ресурс]. 2014. URL: https://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2014-3.RLTS.T194015A2294401. en (дата обращения: 02.09.2019).

15. Rebbeck J., Scherzer A.J., Loats K.V. Foliar physiology of yellow-poplar (Liriodendron tulipifera L.) exposed to O3 and elevated CO2 over five seasons // Trees. 2004. Vol 18. N 3. P. 253–263.

16. Акиншина Н.Г., Азизов А.А., Халмурзаева А.И. Биоэкологические особенности, чистая продукция и потребление кислорода Liriodendron tulipifera в условиях Ташкента // Cубтропическое и декоративное садоводство: сб. науч. тр. № 71 / Под ред. А.В. Рындина и др. Cочи: ФГБНУ ВНИИЦиСК, 2019. С. 163–181.

17. Kim G. N., Han S.-H. Effects on growth, photosynthesis and pigment contents of Liriodendron tulipifera under elevated temperature and drought // KJ Agr. Forest Meteorol. 2015. Vol. 17. N 1. P. 75–84.

18. Ryang S.Z., Woo S.Y., Kwon S.Y., Kim S.H., Lee S.H., Kim K.N., Lee D.K. Changes of net photosynthesis, antioxidant enzyme activities, and antioxidant contents of Liriodendron tulipifera under elevated ozone // Photosynthetica. 2009. Vol. 47. N 1. P. 19–25.

19. Pellegrini E., Francini A., Lorenzini G., Nali C. PSII photochemistry and carboxylation efficiency in Liriodendron tulipifera under ozone exposure // Environ. Exp. Bot. 2011. Vol 70. N 2–3. P. 217–226.

20. Васильев Б.Р., Гольцова Н.И., Колодяжный С.Ф. Некоторые закономерности строения годичного вегетативного побега Liriodendron tulipifera L. (Magnoliaceae). Связь между морфологическими признаками метамеров закончившего рост побега // Бот. журн. 1980. Т. 65. № 3. С. 383–391.

21. Wettstein von D. Chrofyll – letal und der submiscopische form wechsel der plastiden // Exp. Cell Res. 1957. Vol. 12. N 3. P. 427–433.

22. Evert R.F. Esau’s plant anatomy, meristems, cells, and tissues of the plant body: their structure, function, and development. Third edition. New Jersey: John Wiley & Sons Inc., 2006. 601 pp.

23. Rivera P., Villaseñor J.L., Terrazas T. Meso- or xeromorphic? Foliar characters of Asteraceae in a xeric scrub of Mexico // Bot. Stud. 2017. Vol. 58. N 1: 12.

24. Abbas A., Bhatti K.H., Zehra S.S. Leaf xeromorphic adaptations in aeluropus lagopoides from ecosystem of the Cholistan desert (Pakistan) // Fresenius Env. Bull. 2018. Vol. 27. N 1. P. 612–621.

25. Lyshede O.B. Xeromorphic features of three stem assimilants in relation to their ecology // Bot. J. Linnean Soc. 2008. Vol.78. N 2. P. 85–98.