Український журнал лісівництва та деревинознавства

ВПЛИВ ФАКТОРІВ МІСЬКОГО СЕРЕДОВИЩА НА МОРФОМЕТРИЧНІ ПОКАЗНИКИ ТА НАКОПИЧЕННЯ ВТОРИННИХ МЕТАБОЛІТІВ У ПАГОНАХ CERCIS CANADENSIS L. ТА CERCIS SILIQUASTRUM ‘ALBA’

Олександр Бабин, Андрій Пінчук, Андрій Дерій, Олексій Бойко, Артур Федорович Ліханов
Завантажити статтю
Анотація

Врахування ролі зелених насаджень у міському озелененні надзвичайно актуальне, оскільки вони не лише прикрашають міський ландшафт, а й ефективно зменшують забруднення повітря, регулюють мікроклімат та відіграють важливу роль у покращенні екології та якості життя мешканців. Метою дослідження було встановлення впливу чинників міського середовища на розвиток і вторинний метаболізм рослин роду Cercis L. Для досліджень було обрано рослини, які зростають у місті Київ (Україна) в умовах різної вологості повітря, антропогенним навантаженням, надлишком або нестачею інсоляції. Процеси росту рослин вивчали за морфометричними показниками однорічних пагонів Cercis siliquastrum ‘Alba’ та Cercis canadensis L., що зростають за різних умов. У дослідженнях використовували методи морфометрії, флуоресцентної мікроскопії, високоефективної тонкошарової хроматографії та методи регресійного аналізу. Дані досліджень свідчать, що недостатня кількість сонячного світла негативно впливає на ріст пагонів. Встановлена специфічність фенольних профілів за якими можна розрізняти види Cercis canadensis L. та Cercis siliquastrum ‘Alba’. Аналіз головних компонент підтвердив, що фенольні профілі залежать від умов місцезростання та впливають на ріст і розвиток рослин. Для аналізу динаміки росту однорічних пагонів протягом вегетації використовували модель Гауса, яка дозволила доволі точно описати специфіку формування міжвузлів протягом вегетаційного періода. Ця модель дозолила виявити феномен відпаду останніх міжвузлів наприкінці вегетації, через що спостерігалось відхилення морфометричних показників метамерів від нормального розподілу по осі часу. Анатомічні дослідження підтвердили, що відділення одного або декількох останніх міжвузлів відбувалось через активне корковіння внутрішніх тканин стебла, блокування роботи ксилеми і формування віддільного шару, що призводило до відпадання верхівки пагона. Описаний феномен має ознаки адаптації рослини до низьких температур у зимовий період. Верхівки пагонів часто не встигають здерев’яніти і накопичити необхідну кількість кріопротекторів. За умов формування віддільного шару доступні енергетичні ресурси перерозподіляються в бічні бруньки, які отримують необхідні ресурси для підготовки до зимового періоду і забезпечують новий приріст у наступний вегетаційний період. Адаптивний потенціал досліджених видів роду Cercis L. підтверджує перспективність їх використання в озелененні міських екосистем, що може позитивно вплинути на збереження біорізноманіття в цілому

Ключові слова

юдине дерево, екологічні чинники, зелені насадження, флавоноїди, адаптація

ЦИТУВАТИ
Babyn, O., Pinchuk, A., Derii, A., Boyko, O., & Likhanov, A. (2024). Influence of urban environment factors on morphometric parameters and accumulation of secondary metabolites in Cercis canadensis L. and Cercis siliquastrum ‘Alba’. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 15(1), 8-24. https://doi.org/10.31548/forest/1.2024.08
Використані джерела

[1] Al-Khayri, J., et al. (2023). Plant secondary metabolites: The weapons for biotic stress management. Metabolities, 13(716), article number 716. doi: 10.3390/metabo13060716 https://www.mdpi.com/2218-1989/13/6/716.

[2] Bahri, H. (2021). Phytochemical composition and antioxidant activity of Cercis siliquastrum (Doctoral thesis, Notre Dame University-Louaize, Zouk Mosbeh, Lebanon).

[3] Davis, C., Ritsch, P., Li, J., & Donoghue, M. (2002). Phylogeny and biogeography of Cercis (Fabaceae): Evidence from nuclear ribosomal ITS and chloroplast ndhF sequence data. Systematic Botany, 27(2), 289-302.

[4] Delbari, A., Afsordeh, B., & Aghaee, E. (2019). Cadmium and lead absorption in soil and plants of Cercis siliquastrum and Ailanthus altissima. Proceedings of the International Academy of Ecology and Environmental Sciences, 9(4), 149-158.

[5] Domshyna, K., & Shcherbak, S. (2015). Bioecological and decorative features of species of the genus Cercis L. in the conditions of Kryvyi Rih. Ecological Herald of Kryvyi Rih, 1, 47-49. doi: 10.31812/ecobulletinkrd.v1i0.6316.

[6] Ewais, E. (1997). Effects of cadmium, nickel and lead on growth, chlorophyll content and proteins of weeds. Biologia Plantarum, 39, 403-410. doi: 10.1023/A:1001084327343.

[7] Fedorovskyi, V., Terlyha, N., Yukhymenko, Y., Danylchuk, O., Danylchuk, N., & Lapteva, O. (2013). Species composition and life state of woody shrub vegetation in the parks and squares of Kryvyi Rih. Plant Introduction, 3, 73-79.

[8] Hakimi, L., Matinizadeh, M., Shirvani A., & Khalighi, A. (2015). Physiological and Biochemical Response of Berberis integerrima and Cercis siliquastrum to cadmium and lead stress. Advances in Bioresearch, 6(3), 21-24.

[9] Hassan, S., & Mathesius, U. (2012). The role of flavonoids in root-rhizosphere signalling: Opportunities and challenges for improving plant-microbe interactions. Journal of Experimental Botany, 63(9), 3429-3444. doi: 10.1093/jxb/err430.

[10] Herlina, J., & Marischa E., Feruza, A., Shichiyakh, R., Kulikov, D., & Muataz, A.-T.M., Karrar, A., Abduladheem, A.-A., & Aravindhan, S. (2022). Plant secondary metabolites as defenses: A review. Journal of Water and Land Development, 55, 206-211. doi: 10.24425/jwld.2022.142323.

[11] Kalinichenko, O. (2003). Ornamental dendrology. Kyiv: High school.

[12] Koç, E. & Karayiğit, B. (2023). Plant secondary metabolites in stress tolerance. Climate-Resilient Agriculture, 1, 379-433. doi: 10.3390/molecules25235720.

[13] Koldar, L. (2001). Natural ranges of species of the genus Cercis L. and their distribution in cultivation. Plant Introduction, 3-4, 49-54.

[14] Koldar, L., & Oksantyuk, V. (2022). Cercis canadensis L. in the optimization of garden and park landscapes of the Right-Bank Forest-Steppe of Ukraine. In VI International scientific and practical conference (within the framework of the VII scientific forum “Science Week in Kruty – 2022” (pp. 92-97). Kruty: National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine Institute of vegetable and Melon Research Station “MAYAK”.

[15] Kuznetsov, S.I., Levon, F.M., Klymenko, Y.A., Pylypchuk, V.F., & Shumik, M.I. (2000). Current state and ways of optimization of green plantations in Kyiv. Introduction and Green Construction: Collection of Scientific Papers (pp. 90-104). Bila Tserkva.

[16] Li, X.-C., Manchester, S.R., Wang, Q., Xiao, L., Qi, T., Yao, Y., Ren, D., & Yang Q. (2021). A unique record of Cercis from the late early Miocene of interior Asia and its significance for paleoenvironments and paleophytogeography. Journal of Systematic and Evolution, 59(6), 1321-1338. https://doi.org/10.1111/jse.12640.

[17] Likhanov, A.F., Sereda, O.V., Gryb, V.M., Melnyk, V.I., Osadchuk, L.S., & Yuskevych, T. (2019). Biochemical markers of vital biodestruction in Common oak (Quercus robur). Biosystems Diversity, 27(4), 314-321. https://doi.org/10.15421/011941.

[18] Likhanov, A.F., Vasylyshyn, R.D., Marchuk, Y.M., Kurdyuk, O.M., Honchar, H.Yu., Borysov, O.V., Bilous, S.Yu., Yakubenko, B.Ye., & Al Naggar, Y. (2023). Consistency of phenolic profiles with taxonomic distribution and adaptation of birch species (Betula L.) to environmental conditions. Botany, 101(10), 400-413. doi: 10.1139/cjb-2021-0221.

[19] Nejad, A., Hatamian, M., Kafi, M., Souri, M., & Shahbazi, K. (2018). Interaction of Lead and Nitrate on Growth Characteristics of Ornamental Judas Tree (Cercis siliquastrum L.). Open Agriculture, 3(1), 670-677. doi: 10.1515/opag-2018-0070.

[20] Nuzhyna, N., Ivanova, I., Hrytsak, L., & Drobyk, N. (2022). Drought-resistant species of trees and bushes are an important link for reducing the negative effects of “urban heat islands” Scientific Issue Ternopil Volodymyr Hnatiuk National Pedagogical University Series Biology, 83(2), 37-43. doi: 10.25128/2078-2357.22.3.6.

[21] Osadchyy, V., & Babichenko, V. (2013). The air temperature on the territory of Ukraine in today’s climate conditions. Ukrainian Geographic Journal, 4, 32-39. doi: 10.15407/ugz2013.04.032.

[22] Rehman, A., Khan, I., & Farooq, M. (2023). Secondary metabolites mediated reproductive tolerance under heat stress in plants. Journal of Plant Growth Regulation. https://doi.org/10.1007/s00344-023-11161-2.

[23] Salatino, A., Salatino, M., & Giannasi, D. (2000). Flavonoids and the taxonomy of Cercis. Biochemical Systematics and Ecology, 28, 545-550. doi: 10.1016/s0305-1978(99)00093-9.

[24] Samanta, A., Das, G., & Das, S. (2011). Roles of flavonoids in plant. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Technology, 6(1), 12-35.

[25] Seyidoğlu Akdeniz, N. (2020.). Woody landscape plants used in the design of hospital gardens and their sensory effects on users. Journal of Bartın Faculty of Forestry, 22(1), 47-62. doi: 10.24011/barofd.619469.

[26] Shlapak, V., & Koldar, L. (2006). Bioecological features of the genus Cercis L. introduced in the Right-Bank Forest-Steppe of Ukraine. Scientific Bulletin, 16(2), 19-24.

[27] Vignoli, F., de Luca, C., & Tondelli, S. (2021). A spatial ecosystem services assessment to support decision and policy making: The case of the city of Bologna. Sustainability, 13, article number 2787. doi: 10.3390/su13052787.

[28] Zayachuk, V. (2014). Dendrology. Lviv: SPOLOM.