Adaptive strategy of halophytic plants Polygonum maritimum and Euphorbia paralias

Abstract

The leaf surface microstructure, pigments spectrum, phytohormones content, and lipids composition of halophytes with various metabolic and physiological strategies of adaptation to salinity of Polygonum maritimum L. and Euphorbia paralias L. grown under natural conditions on dunes of the Pomorie Lake (Bulgaria) are compared. P. maritimum stomata are located on the leaf both sides below the cuticle level, whereas, in E. рaralias, stomata are present only on the abaxial side, and they are surrounded with hump-shaped cuticle constructions. A high amount of carotenoids (as compared with chlorophylls) in P. maritimum leaves indicates that these pigments have a light-collecting function and could transfer an additional energy to chlorophylls. In leaves of E. paralias and P. maritimum, free abscisic acid and conjugated indole-3-acetic acid prevailed. The inactive cytokinins (cis-zeatin and zeatin-O-glucoside) dominated in E. paralias leaves, whereas P. maritimum leaves contained a significant quantity of isopentenyl-type cytokinins. The presence of a large amount of saturated fatty acids provides a decrease of membrane permeability and better resistance against soil salinity. It is concluded that the ecological strategy of halophytes involves the complex of structural and functional adaptations and determines a successful existence under salinity conditions.

Проведено порівняння мікроструктури листкової поверхні, пігментного спектра, вмісту фітогормонів і складу ліпідів у галофітів з різною метаболічною і фізіологічною стратегіями адаптації до засолення Polygonum maritimum L. та Euphorbia paralias L., які зростали у природних умовах на дюнах Поморійського озера (Болгарія). У P. maritimum продихи знаходяться по обидва боки листка нижче рівня кутикули, тоді як у E. paralias — лише на абаксіальному боці й оточені складками кутикули. Значна кількість каротиноїдів (порівняно з хлорофілами) у листках P. maritimum указує на те, що ці пігменти виконують світлозбиральну функцію і можуть передавати додаткову енергію на хлорофіли. У листках E. paralias і P. maritimum переважають вільна абсцизова кислота і кон'югована індоліл-3-оцтова кислота. Неактивні цитокініни (цисзеатин і зеатин-О-глюкозид) домінують у листках E. paralias, тоді як у листках P. maritimum міститься значна кількість ізопентенільних форм цитокінінів. Наявність великої концентрації насичених жирних кислот забезпечує зменшення проникності мембран і кращу солестійкість. Зроблено висновок, що екологічна стратегія галофітів поєднує комплекс структурних та функціональних пристосувань і визначає успішне існування в умовах засолення.

Проведено сравнение микроструктуры листовой поверхности, пигментного спектра, содержания фитогормонов и состава липидов у галофитов с различной метаболической и физиологической стратегиями адаптации к засолению Polygonum maritimum L. и Euphorbia paralias L., произраставших в естественных условиях на дюнах Поморийского озера (Болгария). У P. maritimum устьица находятся по обе стороны листа ниже уровня кутикулы, тогда как у E. paralias — только на абаксиальной стороне и окружены складками кутикулы. Значительное количество каротиноидов (относительно хлорофиллов) в листьях P. maritimum указывает на то, что эти пигменты выполняют светособирающую функцию и могут передавать дополнительную энергию на хлорофиллы. В листьях E. paralias и P. maritimum преобладают свободная абсцизовая кислота и конъюгированная индолил-3-уксусная кислота. Неактивные цитокинины (цис-зеатин и зеатин-О-глюкозид) доминируют в листьях E. paralias, в то время как в листьях P. maritimum содержится значительное количество изопентенильных форм цитокининов. Наличие высокой концентрации насыщенных жирных кислот обеспечивает уменьшение проницаемости мембран и улучшает солеустойчивость. Сделан вывод, что экологическая стратегия галофитов объединяет комплекс структурных и функциональных приспособлений и определяет успешное существование в условиях засоления.