Сезонная динамика содержания компонентов антиокислительной системы хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в зоне локального теплового воздействия

Abstract

The seasonal changes in a period of low temperatures and characteristic correlations of some antioxidant system (AOS) components in pine needles influenced by a gas flare are investigated in this study. The parameters taken are total water content (TWC) in needles, peroxidase activity (AP) and selected elements of the antioxidant system of needles, such as content of carotenoids (Car), ascorbic acid (AA), catechins (Cat) and flavanols (Fl). The needles come from Scots pine trees (Pinus sylvestris L.), which grow in a gradient of environmental conditions formed in the zone of thermal field of the gas flare impact (at various distances). The gas flare is situated on the territory of the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug (UGRA) of Russia. Three hypotheses were subject to verification: 1) the thermal field of the gas flare during the low temperature period affects the water exchange and the AOS state of needles; 2) increase in temperature of the environment in the flare impact zone during the autumn-winter period causes the decrease in amount of moisture in needles, which is a trait of oxidative stress in cells; 3) in the functioning of a needle's AOS, there are correlations between its components, which values depend on distance from the gas flare and environment created by it. It was found that in the thermal field gradient of the flare, there is neither an additional reduction in TWC in needles compared to the background nor signs of change in the state of AOS corresponding to the oxidative stress in the cells. The greatest impact of the gas flare on characteristics of the physiological state of pine needles is observed in the section closest to the flare. It reveals in the higher values of AP, TWC, Car and decrease in concentration of Fl and AA. The seasonal dynamics of the studied traits values do not correlate with the temperature of the environment. It indicates the indirect effect on the regulation of needle's AOS activity. The factor and correlation analysis of the data indicate a difference in physiological state of pine needles at different distances from the flare. There is no domination of any processes in the functioning of AOS components. The observed correlations between the studied properties change according to distance to the flare. The most stable is a negative AP relationship with ofter parameters, which rise with the increased distance from the flare. The consistency degree of separate AOS components functioning is maximal in background conditions and decreases when approaching the flare. This fact is explained by the modifying effect of the flare on physiological and biochemical processes of the needle's adaptation to specific climatic conditions of the environment.

Исследовали сезонные изменения в период низких температур и характер корреляционных связей для содержания общей воды в хвое, пероксидазной активности и содержания отдельных компонентов антиокислительной системы хвои: каротиноидов, аскорбиновой кислоты, катехинов и флавонолов – у деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающих в градиенте условий среды, формируемых в зоне влияния теплового поля газового факела (на разном удалении от него) на территории Ханты-Мансийского автономного округа – Югры (Россия). Проверены 3 гипотезы: 1) тепловое поле газового факела в условиях низких температур влияет на водный обмен и состояние антиокислительной системы хвои; 2) повышение температуры среды в зоне влияния факела в осенне-зимний период приводит к уменьшению количества влаги в хвое, которое вызывает состояние окислительного стресса в клетках; 3) в работе антиокислительной системы хвои между ее отдельными компонентами существуют взаимосвязи, характеристики которых трансформируются в зависимости от условий среды, определяемых удалением от газового факела. В градиенте действия теплового поля факела не наблюдается дополнительного по сравнению с фоном снижения содержания общей воды в хвое и признаков изменения состояния антиокислительной системы, характерных для окислительного стресса. Влияние газового факела на показатели физиологического состояния хвои максимально на ближней к факелу секции. Оно проявляется в виде увеличения пероксидазной активности, количества общей воды, каротиноидов и в снижении содержания флавоноидов и аскорбиновой кислоты. Сезонная динамика изученных показателей не коррелирует с температурой среды, что говорит о ее непрямом действии на регуляцию активности антиокислительной системы хвои. Факторный и корреляционный анализ данных свидетельствуют об отличии физиологического состояния хвои на разном удалении от факела. В функционировании компо- нентов антиокислительной системы хвои не наблюдается доминирования отдельных процессов. Взаимосвязи между изученными показателями изменяются с удалением от факела. Наиболее устойчивой является отрицательная связь пероксидазной активно- сти с остальными показателями, усиливающаяся с увеличением расстояния до факела. Степень согласованности работы отдельных компонентов антиокислительной системы максимальна в условиях фона и уменьшается с приближением к факелу. Это объясняется модифицирующим влиянием факела на физиолого-биохимические