Siberian Federal University

Issue

Journal of Siberian Federal University. Biology. 2024 17 (2)

Authors

Pakharkova, Nina V.; Gaevsky, Nikolay A.; Gette, Irina G.

Contact information

Pakharkova, Nina V.: Siberian Federal University Krasnoyarsk, Russian Federation; ; ORCID: 0000-0003-0377-3263; Gaevsky, Nikolay A. : Siberian Federal University Krasnoyarsk, Russian Federation; ORCID: 0000-0002-3747-9858; Gette, Irina G. : Siberian Federal University Krasnoyarsk, Russian Federation; ORCID: 0000-0001-7372-1499

Keywords

fluorescence; chlorophyll; Siberian pine; timberline; treeline; climate change

Abstract

Подъем верхней границы леса в горных районах путем освоения подростом новых территорий связан с глобальным повышением температуры. В пихтово-кедровых лесах Западного Саяна пионерным видом в составе подроста является сосна сибирская – Pinus sibirica Du Tour., формирующая на верхней границе леса структурные и физиологические адаптации. Данная работа нацелена на изучение возможности использования параметров быстрой флуоресценции хлорофилла и пигментного комплекса хвои для фенотипирования деревьев P. sibirica в условиях высотной поясности (на примере хребта Ергаки Западного Саяна). В качестве объектов исследования были выбраны молодые деревья второго класса возраста. В пределах каждой из четырех пробных площадей, расположенных по трансекте на высотах от 1450 м до 1650 м над уровнем моря, были промаркированы по 20 типичных экземпляров. Образцы хвои второго года жизни собирали с боковых побегов второго порядка. Параметры флуоресценции хлорофилла и фотосинтетической активности хвои регистрировали на приборах Junior PAM и IMAGING-PAM M-Series MAXI Version (HeinzWalzGmbH, Германия). Содержание пигментов, экстрагированных в этиловом спирте, определяли на спектрофотометре SPEKOL 1300 Analytik Jenna AG. В ходе исследования установлено, что для фенотипирования растений из различных местообитаний необходимо формировать собственный набор параметров, характеризующих фотосинтетический аппарат сосны сибирской. В летний период на открытых участках обитания сосны сибирской, расположенных выше границы леса, для прогнозирования увеличения массы хвои важными являются скорость фотосинтетического электронного транспорта, соотношение хлорофиллов и каротиноидов в пигментном комплексе, а также величина нефотохимического тушения флуоресценции. Для деревьев, входящих в состав лесных фитоценозов, информативными параметрами являются скорость фотосинтетического электронного транспорта, величина максимального квантового выхода фотосистемы II и содержание хлорофиллов в хвое

The shift of the timberline towards higher altitudes in mountainous areas through undergrowth species invasion of new territories is caused by the global warming. In the fir-pine forests of the Western Saуan, the pioneer species is the Siberian pine, Pinus sibirica Du Tour. On the upper forest border, plants were discovered to show structural and physiological adaptations. This work aims to evaluate fast chlorophyll fluorescence and other parameters of the pigment complex of needles as a tool for phenotyping P. sibirica trees in the high-altitude zone (the Ergaki Ridge of the Western Sayan). Young Siberian pine trees of the second age class were selected for the study. Within each of the four sample plots located at altitudes from 1450 m to 1650 m, 20 typical specimens were marked. Samples of 2-year-old needles were collected from lateral shoots of the second order. Parameters of chlorophyll fluorescence and photosynthetic activity of needles were recorded on Junior-PAM and IMAGING-PAM M-Series MAXI Version devices (Heinzwalzg GmbH, Germany). Quantitative determination of pigments in an alcohol extract was carried out using a SPEKOL 1300 AnalytikJenna AG spectrophotometer. It was revealed that it is necessary to use different sets of structural and functional parameters of the photosynthetic apparatus for phenotyping plants from different habitats. In the summer period, the important parameters for predicting an increase in needle mass in the open Siberian pine habitats located above the forest border can be the electron transport rate, the (chlorophyll a + chlorophyll b)/carotenoids ratio in the pigment complex, as well as the value of non-photochemical quenching of fluorescence. In forest communities, the appropriate parameters are the rate of photosynthetic electron transport, the value of photosystem II maximum quantum yield and the content of chlorophylls in needles

Pages

119–133

EDN

CDVCTB

Paper at repository of SibFU

https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/153196

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0).