Reacția la stresul termic natural a trei specii de stejar: analiza a cinci indicatori biologici într-un mediu forestier specific
DOI:
https://doi.org/10.4316/bf.2024.003Cuvinte cheie:
leaves, chlorophyll, catalase, KIM index, FS II quantum yield, water content, adaptation, Quercus robur, Q. petraea, Q. pubescensRezumat
Ecosistemele forestiere din Republica Moldova îndeplinesc un rol deosebit de important în menținerea echilibrului ecologic dinamic, datorită diverselor funcții de protecție pe care le îndeplinesc. Cu toate acestea, speciile edificare a ecosisteme forestiere, în special stejarii, manifestă o sensibilitate pronunțată la stresul abiotic, ca urmare a perioadelor îndelungate de regenerare din lăstari și schimbările continue ale condițiilor de mediu, cu precădere valurile de căldură și secetele persistente. Prezenta cercetare se axează pe analiza arborilor de stejar pedunculat (Quercus robur), gorun (Q. petraea) și stejar pufos (Q. pubescens), situaţi în imediata apropiere, pentru evaluarea răspunsurilor acestor specii la stresul termic natural. În urma expunerii la stresul natural, caracterizat prin temperaturi ridicate și secetă persistentă, am analizat răspunsurile speciilor de stejar pe baza a cinci indicatori biologici, pe o perioadă de monitorizare de unsprezece zile, în condiții controlate de laborator, post-stres natural. Stejarul pedunculat a demonstrat sensibilitate la stres, ilustrată prin activitatea crescută a catalazei, a coeficienților de intensitate metabolică și a conținutul de apă în frunze scăzuţi. În același timp, randamentul cuantic relativ al fotosistemului II în frunzele stejarului pedunculat a înregistrat valori moderate. În schimb, stejarul pufos și-a adaptat activitatea catalazei la condițiile de mediu stresante, evidențiind coeficienți de intensitate metabolică și conținut de apă în frunze la valori ridicate. Aceste observații indică o adaptare evolutivă a speciei la condițiile de mediu aride. Gorunul a ocupat o poziție intermediară în răspuns la stresul termic natural, conform acestor indicatori.
Descărcări
Vizualizări
Referințe
Agathokleous E., Feng, Z., Peñuelas J., 2020. Chlorophyll hormesis: Are chlorophylls major components of stress biology in higher plants? Sci. Total Environ., 726: 138637. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138637
Anjum N. A., Sofo A., Scopa A., Roychoudhury A., Gill S. S., Iqbal M., 2015. Lipids and proteins-major targets of oxidative modifications in abiotic stressed plants. Environ. Sci. Pollut. Res., 22: 4099-4121. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3917-1
Apel K., Hirt H., 2004. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction. Annu. Rev. Plant. Biol., 55: 373-399. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.55.031903.141701
Bhatla S. C., Lal M. A., 2018. Plant physiology, development and metabolism. Springer: New Delhi, India, 1237 p. https://doi.org/10.1007/978-981-13-2023-1
Bita C., Gerats T., 2013. Plant tolerance to high temperature in a changing environment: Scientific fundamentals and production of heat stress-tolerant crops. Front. Plant Sci., 4: 273. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00273
Boloorani A. D., Ranjbareslamlo S., Mirzaie S., Bahrami H. A., Mirzapour F., Tehrani N. A., 2020. Spectral behavior of persian oak under compound stress of water deficit and dust storm. Inter. Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 88: 102082. https://doi.org/10.1016/j.jag.2020.102082
Chamnongpol S., Willekens H., Moeder W., Langebartels C., Sandermann Jr. H., Van M. M., 1998. Defense activation and enhanced pathogen tolerance induced by H2O2 in transgenic tobacco. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A., 95(10): 5818-5823. https://doi.org/10.1073/pnas.95.10.5818
Dascaliuc A., Cuza P., Florenţă Gh., 2018. Potenţialul redox al extractelor din mugurii arborilor stejarului pedunculat, gorunului și stejarului pufos în funcție de anotimp. Revista pădurilor, 133(4): 21-36.
García-Plazaola J. I., Artetxe U., Duñabeitia M. K., Becerril J. M., 1999. Role of photoprotective systems of holm-oak (Quercus ilex) in the adaptation to winter conditions. Journal of Plant Physiology, 155: 625-630.https://doi.org/10.1016/S0176-1617(99)80064-9
Hossain M. A., Fujita M., 2013. Hydrogen peroxide priming stimulates drought tolerance in mustard (Brassica juncea L.). Plant Gene Trait., 4: 109-123.
Húdoková H., Petrík P., Petek-Petrik A., Konôpková A., 2022. Heat-stress response of photosystem II in five ecologically important tree species of European temperate forests. Biologia, 77(4): 3. https://doi.org/10.1007/s11756-021-00958-9
Keenan R. J., Reams G. A., Achard F., de Freitas J. V., Grainger A., Lindquist E., 2015. Dynamics of global forest area: results from the FAO global forest resources assessment. For. Ecol. Manag., 352: 9-20. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2015.06.014
Landi M., Cotrozzi L., Pellegrini E., Remorini D., Tonelli M., Trivellini A., Nali C., Guidi L., Massai R., Vernieri P., 2019. When ,,Thirsty" means "less able to activate the signalling wave trigged by a pulse of ozone": A case of study in two mediterranean deciduous oak species with different drought sensitivity. Sci. Total Environ., 657: 379-390. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.012
Lovreškov L., Redovniković I. R., Limić I., Potočić N., Seletković I., Marušić M., Tušek J. A., Jakovljević T., Butorac L., 2022. Are Foliar nutrition status and indicators of oxidative stress associated with tree defoliation of four mediterranean forest species? Plants, 11(24): 3484. https://doi.org/10.3390/plants11243484
Martins M. C., Oliveira A. S., Silva L. A., Primo M. G., Lira V. B., 2022. Biological indicators of oxidative stress [malondialdehyde, catalase, glutathione peroxidase, and superoxide dismutase] and their application in nutrition. Biomarkers in Nutrition, 35: 833-856.
Michelet L., Roach T., Fischer B. B., Bedhomme M., Lemaire S. D., Krieger-Liszkay A., 2013. Down-regulation of catalase activity allows transient accumulation of a hydrogen peroxide signal in Chlamydomonas reinhardtii. Plant Cell. Environ., 36(6): 1204-1213. https://doi.org/10.1111/pce.12053
Møller I. M., Jensen P. E., Hansson A. Oxidative modifications to cellular components in plants. Annu. Rev. Plant Biol., 2007, 58: 459-81. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.58.032806.103946
Nighat F., Iqbal M., 2000. Stomatal conductance, photosynthetic rate, and pigment content in Ruellia tuberosa leaves as affected by coal-smoke pollution. Biol. Plant., 43(2): 263-167. https://doi.org/10.1023/A:1002712528893
Peakall D. B., 1994. The role of biomarkers in environmental assessment. Introduction. Ecotoxicology, 3(3): 157-60. https://doi.org/10.1007/BF00117080
Pereira A., 2016. Plant abiotic stress challenges from the changing environment. Front. Plant Sci., 7: 1123. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01123
Poyatos R., Aguadé D., Galiano L., Mencuccini M., Martínez-Vilalta J., 2013. Drought-induced defoliation and long periods of near-zero gas exchange play a key role in accentuating metabolic decline of scots pine. New Phytol., 200: 388-401. https://doi.org/10.1111/nph.12278
Raza A., Razzaq A., Mehmood S. S., Zou X., Zhang X., Lv Y., Xu J., 2019. Impact of climate change on crops adaptation and strategies to tackle its outcome: A Review. Plants, 8: 34. https://doi.org/10.3390/plants8020034
Rhodes M., 1994. Physiological roles for secondary metabolites in plants: some progress, many outstanding problems. Plant Mol. Biol., 24(1): 1-20. https://doi.org/10.1007/BF00040570
Savill P. S., 2013. The silviculture of trees used in British forestry. Publisher CABI, 2nd ed., 280 p. https://doi.org/10.1079/9781780640266.0000
Schuldt B., Buras A., Arend M., Vitasse Y., Beierkuhnlein C., Damm A., 2020. A first assessment of the impact of the extreme 2018 summer drought on Central European forests. Basic Appl. Ecol., 45: 86-103. https://doi.org/10.1016/j.baae.2020.04.003
Sicard P., Dalstein-Richier L., 2015. Health and vitality assessment of two common pine species in the context of climate change in southern Europe. Environ. Res., 137: 235-245. https://doi.org/10.1016/j.envres.2014.12.025
Sudakov V. G., Kovalenko L. A., Lopaeva N. L., 2008. O metodă de evaluare a stării ecologice a agrobiocenozei în zona de influență antropică. RU2006102842/13A events, Academia Agricolă de Stat din Ural.
Teshome D. T., Zharare G. E., Naidoo S., 2020. The threat of the combined effect of biotic and abiotic stress factors in forestry under a changing climate. Front. Plant Sci., 11. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.601009
Vanderauwera S., Zimmermann P., Rombauts S., Vandenabeele S., Langebartels C., Gruissem W., 2005. Genome-wide analysis of hydrogen peroxide-regulated gene expression in Arabidopsis reveals a high light-induced transcriptional cluster involved in anthocyanin biosynthesis. Plant Physiol., 139(2): 806-821. https://doi.org/10.1104/pp.105.065896
Willekens H., Chamnongpol S., Davey M., Schraudner M., Langebartels C., Van Montagu M., Inzé D., Van Camp W., 1997. Catalase is a sink for H2O2 and is indispensable for stress defense in C3 plants. EMBO Journal, 16(16): 4806-4816. https://doi.org/10.1093/emboj/16.16.4806
Zámocký M., Koller F., 1999. Understanding the structure and function of catalases: clues from molecular evolution and in vitro mutagenesis. Prog. Biophys. Mol. Biol., 72(1): 19-66. https://doi.org/10.1016/S0079-6107(98)00058-3
Descărcări
Publicat
Cum cităm
Număr
Secțiune
Licență
Copyright (c) 2024 Petru Cuza
Această lucrare este licențiată în temeiul Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Licența Open Access
Toate articolele și materialele suplimentare publicate în revista BUCOVINA FORESTIERĂ sunt disponibile sub o politică de acces liber gratuit (Open Access Licence) descrisă de BOAI, ceea ce implică accesul liber (fără nici o taxă) și nelimitat, pentru toată lumea, la conținutul integral al acestora.
Publicarea manuscriselor este gratuită, toate cheltuielile fiind suportate de către Facultatea de Silvicultură din cadrul Universități „Ștefan cel Mare” din Suceava.
