Вміст пігментів ксантофілового ряду в рослинах різних ярусів широколистяного лісу

Abstract

Досліджено склад і вміст ксантофілів у листках рослин широколистяного лісу: тіньолюбних і тіньовитривалих видів трав'яного (Polygonatum multiflorum, Convallaria majalis, Asarum europaeum, Aegopodium podagraria) та чагарникового ярусу (Padus avium, Corylus avellana, Euonymus europaeus). Рослини збирали в середині літа з ділянок, що відрізнялися за інтенсивністю освітлення в 2–3 рази. Встановлено зменшення вмісту віолаксантину в листках P. avium і C. avellana з підвищенням інсоляції, що може бути обумовлене функціонуванням віолаксантинового циклу. Навпаки, в рослин трав'яного ярусу перетворення віолаксантину на зеаксантин, вочевидь, пригнічене, оскільки вміст віолаксантину був більшим при вищій інтенсивності світла. Вміст лютеїну в листках рослин чагарникового ярусу і C. majalis не залежав від умов зростання рослин. Вищий на 10–15% вміст лютеїну в листках P. multiflorum і A. europaeum з більш затінених ділянок може бути зумовлений необхідністю підтримання структурної стабільності світлозбирального комплексу фотосистеми II. Втрата лютеїну з часом листками рослин чагарникового ярусу і, особливо, A. europaeum може бути спричинена функціонуванням допоміжного ксантофілового циклу – лютеїнового, який разом із віолаксантиновим бере участь у стимулюванні дисипації енергії всередині світлозбиральних комплексів антени і, таким чином, допомагає захистити фотосинтетичний апарат від фотоінгібування. Вміст неоксантину, який виконує переважно світлозбиральну функцію, у рослин чагарникового ярусу був підвищеним при обмеженому освітленні. Вміст усіх ксантофілових пігментів переважно знижувався з часом. Динаміка змін у вмісті ксантофілів відображає роль цих пігментів у модуляції активності фотосинтетичного апарату. Більший вміст окремих класів ксантофілів у рослин з менш освітленої ділянки широколистяного лісу може бути необхідним для забезпечення ефективного поглинання обмеженої кількості фотонів.

Исследованы состав и содержание ксантофиллов в листьях растений широколиственного леса: тенелюбивых и теневыносливых растений травяного (Polygonatum multiflorum, Convallaria majalis, Asarum europaeum и Aegopodium podagraria) и кустарникового яруса (Padus avium, Corylus avellana и Euonymus europaeus). Растения собирали в середине лета с участков, отличающихся по интенсивности освещения в 2–3 раза. Установлено уменьшение содержания виолаксантина в листьях P. avium и C. avellana с повышением инсоляции, что может быть обусловлено функционированием виолаксантинового цикла. У растений травяного яруса, напротив, преобразование виолаксантина в зеаксантин, очевидно, подавлено, поскольку содержание виолаксантина было бóльшим при более высокой интенсивности света. Содержание лютеина в листьях растений кустарникового яруса и C. majalis не зависело от условий произрастания растений. Большее на 10–15% содержание лютеина в листьях P. multiflorum и A. europaeum с более затененных участков может быть обусловлено необходимостью поддержания структурной стабильности светособирающего комплекса фотосистемы II. Потеря лютеина со временем листьями растений кустарникового яруса и, особенно, A. europaeum может быть вызвана функционированием вспомогательного ксантофиллового цикла – лютеинового, который наряду с виолаксантиновым принимает участие в стимуляции диссипации энергии внутри светособирающих комплексов антенны и, таким образом, помогает защитить фотосинтетический аппарат от фотоингибирования. Содержание неоксантина, выполняющего главным образом светособирающую функцию, в листьях растений кустарникового яруса увеличивалось при ограниченном освещении. Содержание всех ксантофиллових пигментов преимущественно снижалось с течением времени. Динамика изменений в содержании ксантофиллов отражает роль этих пигментов в модуляции активности фотосинтетического аппарата. Большее содержание отдельных классов ксантофиллов у растений с менее освещенного участка широколиственного леса может быть необходимым для обеспечения эффективного поглощения ограниченного количества фотонов.

Хanthophyll composition and content in the leaves of broad- leaved forest plants including shade- requiring and shade-tolerant herbaceous plants (Polygonatum multiflorum, Convallaria majalis, Asarum europaeum, Aegopodium podagraria) and plants from the shrub layer (Padus avium, Corylus avellana, Euonymus europaeus) were studied. Plants were gathered in midsummer from areas differing 2–3 times in illumination intensity. It was determined that violaxanthin content in the leaves of P. avium and C. avellana diminished with the increase in insolation, that can be caused by violaxanthin cycle functioning. On the contrary, violaxanthin to zeaxanthin transformation in herbaceous plants was obviously suppressed, since violaxanthin content was higher under greater light intensity. Lutein content in the leaves of plants from the shrub layer and C. majalis did not depend on growth conditions. Higher by 10–15% lutein content in the leaves of P. multiflorum and A. europaeum from more shady areas may be the outcome of the necessity to maintain the structural stability of photosystem II light- harvesting complex. The progressive loss of lutein by the leaves of plants from the shrub layer and especially of A. europaeum may be caused by the functioning of the auxiliary xanthophyll cycle, namely the lutein cycle. Together with the violaxanthin cycle, it stimulates energy dissipation inside light- harvesting antenna complexes thus assisting in protecting the photosynthetic apparatus from photoinhibition. The content of neoxanthin, that performs mainly light-harvesting function, was increased in the plants from the shrub layer under restricted illumination. The content of all хanthophyll pigments mainly decreased in time. The dynamic changes in хanthophyll content display the role of these pigments in modulation of the activity of the photosynthetic apparatus. Higher content of certain xanthophyll pigments in plants from more shady areas of broad- leaved forest may be necessary for effective absorption of the restricted amount of photons.