Адаптация галофитов литорали к условиям приморских территорий Белого моря: участие жирнокислотного состава липидов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследовали состав жирных кислот (ЖК) у четырех видов доминантных облигатных галофитов: триостренника морского Triglochin maritima, подорожника морского Plantago maritima, астры солончаковой Tripolium pannonicum subsp. tripolium и млечника морского Lysimachia maritima, произрастающих в разных условиях заливания на литорали Белого моря. Установлено, что содержание суммарных ЖК варьировало от 13 до 22 мг/г а.с.в с максимальными значениями у L. maritima и минимальными у P. maritima. Все виды имеют высокие значения содержания ННЖК (74–77%), индекса двойных связей (1.6–1.8) и значимый вклад триеновых ЖК (45–55%). Установлено высокое разнообразие длинноцепочечных ЖК (С20–24) – 14 ЖК. Этот анализ показал сходство всех галофитов по основным параметрам состава ЖК и высокую функциональную активность мембранных систем галофитов. Выделено два кластера видов с разным адаптивным ответом: в первый входят P. maritima, Triglochin maritima и Tripolium pannonicum, во второй – L. maritima. Cопоставление данных по двум кластерам показало, что имеются ЖК, которые участвуют в адаптации всех видов С18:3(n-3), С16:0, С18:2(n-6) и ЖК, различающиеся по кластерам. Для видов первого кластера 1 ЖК – С20:4(n-4), а для второго кластера – 4 ЖК: С18:1(n-9), С18:3(n-4), С20:1(n-9) и С22:0. Выявленные различия могут быть связаны с разными путями адаптаций галофитов двух кластеров к условиям литорали.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. Ф. Марковская

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Петрозаводский государственный университет”

Author for correspondence.
Email: volev10@mail.ru
Russian Federation, Петрозаводск

А. А. Зорина

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Петрозаводский государственный университет”

Email: volev10@mail.ru
Russian Federation, Петрозаводск

Е. Н. Гуляева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр Российской академии наук”

Email: volev10@mail.ru
Russian Federation, Петрозаводск

А. А. Стародубцева

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Петрозаводский государственный университет”

Email: volev10@mail.ru
Russian Federation, Петрозаводск

А. А. Кособрюхов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр “Пущинский научный центр биологических исследований”

Email: volev10@mail.ru

Институт фундаментальных проблем биологии Российской академии наук

Russian Federation, Пущино

References

  1. Flowers T.J., Colmer T.D., Plant salt tolerance: adaptations in halophytes // Ann. Bot. 2015. V. 115. Р. 327. https://doi.org/10.1093/aob/mcu267
  2. Марковская Е.Ф., Сергиенко Л.А., Шкляревич Г.А., Сонина А.В., Стародубцева А.А., Смолькова О.В. Природный комплекс побережий Белого моря. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2010. 85 с.
  3. Заславская Н.В. Флора и растительность засоленных приморских экотопов Западного побережья Белого моря. Дис. … канд. биол. наук. Петрозаводск. 2007,193 с.
  4. Сергиенко Л.А. Флора и растительность побережий Российской Арктики и сопредельных территорий. Петрозаводск: ПетрГУ, 2008. 225 с.
  5. Kim Y.A., Um Y.-R., Lee J.-I., Kim H.-J., Lim S.-Y., Nam T.-J., Seo Y.-W. Comparative studies on the fatty acid compositions of the Korean salt marsh plants in the West Sea // Korean J. Biotechnol. Bioeng. 2009. V. 24. P. 521.
  6. Touchette B.W. Seagrass-salinity interactions: Physiological mechanisms used by submersed marine angiosperms for a life at sea // JEMBE. 2007. V. 350. P. 194. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2007.05.037
  7. Touchette B.W., Smith G.A., Rhodes K.L., Poole M. Tolerance and avoidance: Two contrasting physiological responses to salt stress in mature marsh halophytes Juncus roemerianus Scheele and Spartina alterniflora Loisel // JEMBE. 2009. V. 380. P. 106. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2009.08.015
  8. Rasool S.G., Siddiqui H., Hameed A., Hussain T., Aziz I., Khan A., Gulzar S. Temporal variations in water and ion relations in coastal halophytes // Sabkha Ecosystems. Tasks for Vegetation Science. 2019. V. 49. P. 447. https://doi.org/10.1007/978-3-030-04417-6_27
  9. Иванищев В.В. О механизмах солеустойчивости растений и специфики влияния засоления // Изв. ТулГУ. Естественные науки. 2019. Т 4. С. 76.
  10. Keiffer C.H., McCarthy B.C., Ungar I.A. Effect of salinity and waterlogging on growth and survival of Salicornia europaea L., an inland halophyte // Ohio J. Sci. 1994. V 94. P. 70.
  11. Voesenek L.A.C.J., Bailey-Serres J. Flood adaptive traits and processes: an overview // New Phytol. 2015. V. 206. P. 57. https://doi.org/10.1111/nph.13209
  12. Joshi R., Kumar P. Lysigenous aerenchyma formation involves non-apoptotic programmed cell death in rice (Oryza sativa L.) roots // Physiol. Mol. Biol. Plants. 2012. V. 18. P. 1. https://doi.org/10.1007/s12298-011-0093-3
  13. Yeung E., van Veen H., Vashisht D., Sobral Paiva A.L., Hummel M., Rankenberg T., Steffens B., Steffen-Heins A., Sauter M., de Vries M., Schuurink R.C., Bazin J., Bailey-Serres J., Voesenek L.A.C.J., Sasidharan R. A stress recovery signaling network for enhanced flooding tolerance in Arabidopsis thaliana // PNAS. 2018. V. 115. P. E6085. https://doi.org/10.1073/pnas.1803841115
  14. Markovskaya E.F., Gulyaeva E.N. Role of stomata in adaptation of Plantago maritima L. plants to tidal dynamics on the White Sea coast. // Russ. J. Plant. Physiol. 2020. V. 67. P. 68. https://doi.org/10.1134/S1021443719060086
  15. Xie L.-J., Zhou Y., Chen Q.-F., Xiao S. New insights into the role of lipids in plant hypoxia responses // Prog. Lipid Res. 2021. V. 81. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2020.101072
  16. Wang X. Lipid signaling // Curr. Opin. Plant Biol. 2004. V. 7. P. 329. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2004.03.012
  17. Lung S.-C., Chye M.-L. Arabidopsis acyl-CoA-binding proteins regulate the synthesis of lipid signals // New Phytol. 2019. V. 223. P. 113. https://doi.org/10.1111/nph.15707
  18. Шуляковская Т.А., Ильинова М.К., Карелина Т.В. Липидный состав тканей ствола Betula pendula и B. pendula var. carelica (Betulaceae) // Растительные ресурсы. 2014. Т. 50. С. 94.
  19. Jamieson G.R. GLC identification techniques for long-chain unsaturated fatty acids //J. Chromatogr. Sci. 1975. V. 13. P. 491.
  20. Алаудинова Е.В., Миронов П.В. Липиды меристем лесообразующих хвойных пород Центральной Сибири в условиях низкотемпературной адаптации. 2. Особенности метаболизма жирных кислот фосфолипидов меристем Larix sibirica Ledeb., Picea obovata L. и Pinus sylvestris L. // Химия растительного сырья. 2009. Т. 2. С. 71.
  21. Коросов А.В. Специальные методы биометрии. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2007. 363 с.
  22. Шитиков В.К., Розенберг Г.С. Рандомизация и бутстреп: статистический анализ в биологии и экологии с использованием R. Тольятти: Кассандра, 2013. 314 с.
  23. Лось Д.А. Десатуразы жирных кислот. М.: Научный мир, 2014. 372 с.
  24. Zhukov A.V. Very long-chain fatty acids in composition of plant membrane lipids. // Russ. J. Plant. Physiol. 2018. V. 65. P. 784. https://doi.org/10.1134/S1021443718050187
  25. Laskay G., Lehoczki E. Correlation between linolenic-acid deficiency in chloroplast membrane lipids and decreasing photosynthetic activity in barley // Biochim. Diophys. Acta. 1986. V. 849. P. 77. https://doi.org/10.1016/0005-2728(86)90098-8
  26. Upchurch R.G. Fatty acid unsaturation, mobilization, and regulation in the response of plants to stress // Biotechnol. Lett. 2008. V. 30. P. 967. https://doi.org/10.1007/s10529-008-9639-z
  27. Markovskaya1 E.F, Gulyaeva E.N., Kosobryukhov A.A., Morozova K.V, Sergienko L.A. Structural and functional features of the leaves of the dominant plants in the tidal zone of the White Sea // Plant Archives. 2017. V. 17. P. 1685.
  28. Нuoto B., Yao J., Montgomery B.L., He S.Y. Growth-defense tradeoffs in plants: a balancing act to optimize fitness // Mol. Plant. 2014. V. 7. P. 1267. https://doi.org/10.1093/mp/ssu049
  29. Марковская Е.Ф., Розенцвет О.А., Шмакова Н.Ю., Зорина А.А., Ильинова М.А. Участие липидов в адаптации высших сосудистых растений к условиям Западного Шпицбергена // Журн. общ. биол. 2021. Т. 82. С. 419. https://doi.org/10.31857/S0044459621060063

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dendrogram of species similarity in the composition of fatty acids of total lipids in halophytes (plantain – Pant., triosten – Trig., aster – Aster, milkweed – Lys.), obtained by the nearest neighbor method according to the matrix of normalized Euclidean distances with estimates of bootstrap probabilities of branches; dotted clusters of plants with confidence probability are divided > 95%.

Download (31KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences