Bulletin of Nizhnevartovsk State University Bulletin of Nizhnevartovsk State University Вестник Нижневартовского государственного университета 2311-1402 2686-8784 110609 10.36906/2311-4444/25-4/01 Экология растений Plant Ecology Экология растений ANATOMICAL, MORPHOLOGICAL, AND BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF DIFFERENT-AGED NEEDLES OF PINUS SIBIRICA DU TOUR (MIDDLE URALS) АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗНОВОЗРАСТНОЙ ХВОИ PINUS SIBIRICA DU TOUR (СРЕДНИЙ УРАЛ) https://orcid.org/0000-0001-5517-0240 Чукина Надежда Владимировна Chukina Nadezhda Vladimirovna nady_dicusar@mail.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 https://orcid.org/0000-0001-6425-6214 Лукина Наталия Валентиновна Lukina Nataliya Valentinovna natalia.lukina@urfu.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 https://orcid.org/0000-0001-6937-0139 Филимонова Елена Ивановна Filimonova Elena I. Elena.Filimonova@urfu.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 https://orcid.org/0000-0001-8258-270X Глазырина Маргарита Александровна Glazyrina Margarita A. Margarita.Glazyrina@urfu.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина Екатеринбург Россия Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin Yekaterinburg Russian Federation Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина Екатеринбург Россия Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin Yekaterinburg Russian Federation Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина Екатеринбург Россия Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin Yekaterinburg Russian Federation Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина Екатеринбург Россия Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin Yekaterinburg Russian Federation 25 12 2025 25 12 2025 4 4 15 25 09 2025 29 10 2025 https://filvestnik.nvsu.ru/en/nauka/article/110609/view

Целью исследований было изучение анатомо-морфологических и биохимических характеристик разновозрастной хвои Pinus sibiriсa Du Tour, произрастающей в естественном местообитании в таежной зоне (Средний Урал). Анатомо-морфологические параметры хвои изучали на поперечных срезах с использованием системы обработки изображений «SIAMS MesoPlant». Содержание низкомолекулярных антиоксидантов, таких как пролин, аскорбиновая кислота, фенольные соединения, в том числе и флавоноиды, уровень перекисного окисления липидов (ПОЛ) в хвое исследовали стандартными спектрофотометрическими методами. Показано, что с увеличением возраста хвои P. sibiriсa наблюдалось уменьшение таких анатомо-морфологических показателей, как площадь поперечного сечения хвои, площадь мезофилла и центрального цилиндра. Толщина покровных тканей хвои (эпидермы и гиподермы) в процессе возрастного развития достоверно не изменялась. Выявлено, что с увеличением возраста хвои, происходило уменьшение концентрации зеленых пигментов за счет достоверного снижения содержания хлорофилла а, также уменьшение соотношения хлорофилла a к антенным пигментам. Содержание в хвое каротиноидов и хлорофилла b достоверно не изменялось, что указывает на относительную стабильность пула антенных пигментов. В 4-летней хвое увеличивалась интенсивность ПОЛ и, как следствие, активизировалась система антиоксидантной защиты, что проявлялось в увеличении содержания фенольных соединений и свободного пролина. С увеличением возраста хвои происходило снижение накопления аскорбиновой кислоты.

The aim of the present study was to investigate the anatomical, morphological, and biochemical characteristics of Pinus sibirica Du Tour needles of different ages, growing in their natural habitat in the taiga zone (Middle Urals). Anatomical and morphological parameters of the needles were analyzed in cross-sections using the «SIAMS MesoPlant» image processing system. The content of lowmolecular antioxidants, such as proline, ascorbic acid, phenolic compounds, including flavonoids, and the level of lipid peroxidation (LPO) in the needles were analyzed using standard spectrophotometric methods. It was shown that with the needle aging a decrease in anatomical and morphological parameters such as cross-sectional area, mesophyll area, and central cylinder was observed. The thickness of the covering tissues (epidermis and hypodermis) did not change significantly with the needle aging. It was found the decrease of green pigments concentration in needles due to a significant reduction in chlorophyll a, as well as a decrease in the ratio of chlorophyll a to antenna pigments with the needle aging. The content of carotenoids and chlorophyll b in the needles did not change significantly, indicating the stability of antenna pigments pool. A significant increase in lipid peroxidation was observed in 4-year-old needles, as a result, th antioxidant defense system was activated, manifested by an increase in the phenolic compounds and free proline content. The accumulation of ascorbic acid decreased with the needle aging.

 Pinus sibiriсa; анатомия хвои; фотосинтетические пигменты; перекисное окисление липидов; низкомолекулярные антиоксиданты Pinus sibirica; needles anatomy; photosynthetic pigments; lipid peroxidation; low-molecular antioxidants.

Литература 1. Бех И.А., Кривец С.А., Бисирова Э.М. Кедр – жемчужина Сибири. Томск: Печатная мануфактура, 2009. 49 с. Literatura 1. Beh I.A., Krivec S.A., Bisirova E.M. Kedr – zhemchuzhina Sibiri. Tomsk: Pechatnaya manufaktura, 2009. 49 s. Варлам И.И., Русак С.Н., Казарцева К.В. Сезонные изменения пигментного состава Pinus sibirica в условиях урбоэкосистем северных территорий (на примере города Сургута) // Экология урбанизированных территорий. 2019. № 1. С. 82-86. https://doi.org/10.24411/1816-1863-2019-11082. Varlam I.I., Rusak S.N., Kazarceva K.V. Sezonnye izmeneniya pigmentnogo sostava Pinus sibirica v usloviyah urboekosistem severnyh territoriy (na primere goroda Surguta) // Ekologiya urbanizirovannyh territoriy. 2019. № 1. S. 82-86. https://doi.org/10.24411/1816-1863-2019-11082. Глазырина М.А., Филимонова Е.И., Лукина Н.В., Кордюк А.А. Динамика ценопопуляционных показателей Epipactis palustris (L.) Crantz, произрастающего в техногенном местообитании // Экология родного края: проблемы и пути их решения: материалы II Международной научно-практической конференции. Книга 2. (г. Киров, 23–24 апреля 2025 г.). Киров: Вятский государственный университет, 2025. С. 236-241. Glazyrina M.A., Filimonova E.I., Lukina N.V., Kordyuk A.A. Dinamika cenopopulyacionnyh pokazateley Epipactis palustris (L.) Crantz, proizrastayuschego v tehnogennom mestoobitanii // Ekologiya rodnogo kraya: problemy i puti ih resheniya: materialy II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. Kniga 2. (g. Kirov, 23–24 aprelya 2025 g.). Kirov: Vyatskiy gosudarstvennyy universitet, 2025. S. 236-241. Добровольский В.К. Кедровые леса СССР и их использование. Москва: Лесная промышленность, 1964. 186 с. Dobrovol'skiy V.K. Kedrovye lesa SSSR i ih ispol'zovanie. Moskva: Lesnaya promyshlennost', 1964. 186 s. Игнатенко М.М. Сибирский кедр (биология, интродукция, культура). М.: Наука, 1988. 159 с. Ignatenko M.M. Sibirskiy kedr (biologiya, introdukciya, kul'tura). M.: Nauka, 1988. 159 s. Ипатов Л.Ф. Кедр на Севере. Архангельск: Музей леса, 2011. 411 с. Ipatov L.F. Kedr na Severe. Arhangel'sk: Muzey lesa, 2011. 411 s. Калинкина Л.Г., Назаренко Л.В., Гордеева Е.Е. Модифицированный метод выделения свободных аминокислот для определения на аминокислотном анализаторе // Физиология растений. 1990. Т. 37, № 3. С. 617-621. Вестник НВГУ. № 4(72) / 2025 ЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ / PLANT ECOLOGY 12 Kalinkina L.G., Nazarenko L.V., Gordeeva E.E. Modificirovannyy metod vydeleniya svobodnyh aminokislot dlya opredeleniya na aminokislotnom analizatore // Fiziologiya rasteniy. 1990. T. 37, № 3. S. 617-621. Vestnik NVGU. № 4(72) / 2025 EKOLOGIYa RASTENIY / PLANT ECOLOGY 12 Плаксина И.В., Судачкова Н.Е., Романова Л.И., Милютина И.Л. Сезонная динамика фенольных соединений в лубе и хвое сосны обыкновенной и кедра сибирского в посадках различной густоты // Химия растительного сырья. 2009. № 1. С. 103-108. Plaksina I.V., Sudachkova N.E., Romanova L.I., Milyutina I.L. Sezonnaya dinamika fenol'nyh soedineniy v lube i hvoe sosny obyknovennoy i kedra sibirskogo v posadkah razlichnoy gustoty // Himiya rastitel'nogo syr'ya. 2009. № 1. S. 103-108. Полякова О.И. Морфолого-анатомические особенности хвои у семенного и разновозрастного вегетативного потомства мутационных «Ведьминых метел» Pinus sibirica Du Tour // Лесной вестник. Forestry bulletin. 2020. Т. 24, № 6. С. 51-57. https://doi.org/10.18698/2542-1468- 2020-6-51-57. Polyakova O.I. Morfologo-anatomicheskie osobennosti hvoi u semennogo i raznovozrastnogo vegetativnogo potomstva mutacionnyh «Ved'minyh metel» Pinus sibirica Du Tour // Lesnoy vestnik. Forestry bulletin. 2020. T. 24, № 6. S. 51-57. https://doi.org/10.18698/2542-1468- 2020-6-51-57. Рудник Т.И., Зотикова А.П., Бендер О.Г. Морфоанатомические особенности хвои экотипов кедра сибирского в условиях юга Томской области // Вестник ТГУ. 2007. № 300. С. 228-230. Rudnik T.I., Zotikova A.P., Bender O.G. Morfoanatomicheskie osobennosti hvoi ekotipov kedra sibirskogo v usloviyah yuga Tomskoy oblasti // Vestnik TGU. 2007. № 300. S. 228-230. Русак С.Н., Варлам И.И., Кравченко И.В., Казарцева К.В. Фотосинтетические пигменты сосны сибирской (Pinus sibirica Du Tour) в биоиндикации условий окружающей среды // Проблемы региональной экологии. 2018. № 3. С. 6-11. https://doi.org/10.24411/1728-323X-2018-13006. Rusak S.N., Varlam I.I., Kravchenko I.V., Kazarceva K.V. Fotosinteticheskie pigmenty sosny sibirskoy (Pinus sibirica Du Tour) v bioindikacii usloviy okruzhayuschey sredy // Problemy regional'noy ekologii. 2018. № 3. S. 6-11. https://doi.org/10.24411/1728-323X-2018-13006. Семериков Л.Ф., Ипполитов В.В. Резерваты кедра сибирского на Урале // Растительность в условиях техногенных ландшафтов Урала: сб. науч. трудов. Свердловск: УрО РАН, 1989. С. 45- 55. Semerikov L.F., Ippolitov V.V. Rezervaty kedra sibirskogo na Urale // Rastitel'nost' v usloviyah tehnogennyh landshaftov Urala: sb. nauch. trudov. Sverdlovsk: UrO RAN, 1989. S. 45- 55. Собчак Р.О., Григорьев Ю.С. Биоиндикационное значение флуоресценции хлорофилла некоторых древесно-кустарниковых растений в зимний период // Сибирский экологический журнал. 2007. Т. Sobchak R.O., Grigor'ev Yu.S. Bioindikacionnoe znachenie fluorescencii hlorofilla nekotoryh drevesno-kustarnikovyh rasteniy v zimniy period // Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal. 2007. T. № 1. С. 53-59. 14. Собчак Р.О., Зотикова А.П. Влияние условий высокогорья на анатомо-физиологические показатели хвои сосны сибирской // Вестник ТГУ. 2009. № 326. С. 200-202. № 1. S. 53-59. 14. Sobchak R.O., Zotikova A.P. Vliyanie usloviy vysokogor'ya na anatomo-fiziologicheskie pokazateli hvoi sosny sibirskoy // Vestnik TGU. 2009. № 326. S. 200-202. Сунцова Л.Н., Иншаков Е.М., Донцов А.С. Комплексный анализ хвои ели сибирской в условиях техногенной среды г. Красноярска // Хвойные бореальной зоны. 2014. Т. 32, № 1-2. С. 43- 45. Suncova L.N., Inshakov E.M., Doncov A.S. Kompleksnyy analiz hvoi eli sibirskoy v usloviyah tehnogennoy sredy g. Krasnoyarska // Hvoynye boreal'noy zony. 2014. T. 32, № 1-2. S. 43- 45. Титов Е.В. Кедр – царь сибирской тайги. Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2007. 152 с. Titov E.V. Kedr – car' sibirskoy taygi. Voronezh: Voronezhskiy gosudarstvennyy lesotehnicheskiy universitet im. G.F. Morozova, 2007. 152 s. Усольцев В.А., Крудышев В.В. Об экологии и географии кедра сибирского // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2011. № 28. С. 147-153. Usol'cev V.A., Krudyshev V.V. Ob ekologii i geografii kedra sibirskogo // Aktual'nye problemy lesnogo kompleksa. 2011. № 28. S. 147-153. Чукина Н.В., Лукина Н.В., Филимонова Е.И., Глазырина М.А., Учаев А.П. Анатомоморфологические и биохимические характеристики Pinus sylvestris L. на отвалах месторождения тальк-магнезита // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2025. № 1(69). С. 46- 55. https://doi.org/10.36906/2311-4444/25-1/04. Chukina N.V., Lukina N.V., Filimonova E.I., Glazyrina M.A., Uchaev A.P. Anatomomorfologicheskie i biohimicheskie harakteristiki Pinus sylvestris L. na otvalah mestorozhdeniya tal'k-magnezita // Vestnik Nizhnevartovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2025. № 1(69). S. 46- 55. https://doi.org/10.36906/2311-4444/25-1/04. Шавнин С.А., Юсупов И.А., Монтиле А.А., Голиков Д.Ю., Марина Н.В. Сезонная динамика содержания компонентов антиокислительной системы хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в зоне локального теплового воздействия // Известия вузов. Лесной журнал. 2023. № 2. С. 38-57. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-38-57. Shavnin S.A., Yusupov I.A., Montile A.A., Golikov D.Yu., Marina N.V. Sezonnaya dinamika soderzhaniya komponentov antiokislitel'noy sistemy hvoi sosny obyknovennoy (Pinus sylvestris L.) v zone lokal'nogo teplovogo vozdeystviya // Izvestiya vuzov. Lesnoy zhurnal. 2023. № 2. S. 38-57. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-38-57. Шакиров А.В. Физико-географическое районирование Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2011. 617 с. Shakirov A.V. Fiziko-geograficheskoe rayonirovanie Urala. Ekaterinburg: UrO RAN, 2011. 617 s. Akram N.A., Shafiq F., Ashraf M. Ascorbic Acid-A Potential Oxidant Scavenger and Its Role in Plant Development and Abiotic Stress Tolerance // Front Plant Sci. 2017. V. 8, Article 613. P.1-17. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00613. Akram N.A., Shafiq F., Ashraf M. Ascorbic Acid-A Potential Oxidant Scavenger and Its Role in Plant Development and Abiotic Stress Tolerance // Front Plant Sci. 2017. V. 8, Article 613. P.1-17. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00613. Anjum N.A., Sofo A., Scopa A., Roychoudhury A., Gill S.S., Iqbal M., Lukatkin A.S., Pereira E., Duarte A.C., Ahmad I. Lipids and proteins – major targets of oxidative modifications in abiotic stressed plants // Environmental Science and Pollution Research. 2015. № 22. P. 4099-4121. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3917-1. https://doi.org/10.36906/2311-4444/25-4/01 Чукина Н.В., Лукина Н.В., Филимонова Е.И., Глазырина М.А. 13 Anjum N.A., Sofo A., Scopa A., Roychoudhury A., Gill S.S., Iqbal M., Lukatkin A.S., Pereira E., Duarte A.C., Ahmad I. Lipids and proteins – major targets of oxidative modifications in abiotic stressed plants // Environmental Science and Pollution Research. 2015. № 22. P. 4099-4121. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3917-1. https://doi.org/10.36906/2311-4444/25-4/01 Chukina N.V., Lukina N.V., Filimonova E.I., Glazyrina M.A. 13 Chang C., Yang M., Wen H., Chern J. Estimation of Total Flavonoid Content in Propolis by Two Complementary Colorimetric Methods // Journal of Food Drug Analysis. 2002. V. 10, № 15. P. 178-182. https://doi.org/10.38212/2224-6614.2748. Chang C., Yang M., Wen H., Chern J. Estimation of Total Flavonoid Content in Propolis by Two Complementary Colorimetric Methods // Journal of Food Drug Analysis. 2002. V. 10, № 15. P. 178-182. https://doi.org/10.38212/2224-6614.2748. Chukina N., Lukina N., Glazyrina M., Filimonova E., Uchaev A., Nekrasova O. Anatomycal, morphological and biochemical features of Pinus sibirica needles on recultivated and non-recultivated ash dump sites in the Middle Urals // BIO Web of Conferences. 2024. V. 128, 00004. https://doi.org/10.1051/bioconf/202412800004. Chukina N., Lukina N., Glazyrina M., Filimonova E., Uchaev A., Nekrasova O. Anatomycal, morphological and biochemical features of Pinus sibirica needles on recultivated and non-recultivated ash dump sites in the Middle Urals // BIO Web of Conferences. 2024. V. 128, 00004. https://doi.org/10.1051/bioconf/202412800004. Hayat S., Hayat Q., Alyemeni M.N., Wani A.S., Pichtel J., Ahmad A. Role of proline under changing environments: a review. Plant Signal Behav. 2012. 7(11):1456-1466. https://doi.org/10.4161/psb.21949. Hayat S., Hayat Q., Alyemeni M.N., Wani A.S., Pichtel J., Ahmad A. Role of proline under changing environments: a review. Plant Signal Behav. 2012. 7(11):1456-1466. https://doi.org/10.4161/psb.21949. Hewitt E.J., Dickes G.J. Spectrophotometric measurements on ascorbic acid and their use for the estimation of ascorbic acid and dehydroascorbic acid in plant tissues // Biochemical Journal. 1961. V. 78, № 2. P. 384-391. 27. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in enzymology. 1987. V. 148, № 4. P. 350-382. Hewitt E.J., Dickes G.J. Spectrophotometric measurements on ascorbic acid and their use for the estimation of ascorbic acid and dehydroascorbic acid in plant tissues // Biochemical Journal. 1961. V. 78, № 2. P. 384-391. 27. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in enzymology. 1987. V. 148, № 4. P. 350-382. Singleton V.L., Orthofer R., Lamuela-Raventos R.M. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin–Ciocalteu reagent // Methods in Enzymology. 1999. V. 299, № 8. P. 152-178. Singleton V.L., Orthofer R., Lamuela-Raventos R.M. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin–Ciocalteu reagent // Methods in Enzymology. 1999. V. 299, № 8. P. 152-178. Uchiyama M., Mihara M. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test // Anal. Biochem. 1978. V. 8, № 6. P. 287-297. Uchiyama M., Mihara M. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test // Anal. Biochem. 1978. V. 8, № 6. P. 287-297.