Reacția la stresul termic natural a trei specii de stejar: analiza a cinci indicatori biologici într-un mediu forestier specific

Autori

  • Petru Cuza Universitatea de Stat din Moldova, str. Alexei Mateevici, 60, Chișinău, Republica Moldova, MD-2009

DOI:

https://doi.org/10.4316/bf.2024.003

Cuvinte cheie:

leaves, chlorophyll, catalase, KIM index, FS II quantum yield, water content, adaptation, Quercus robur, Q. petraea, Q. pubescens

Rezumat

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

Datele despre descărcarea articolului nu sunt încă disponibile.

Vizualizări

Afișarea vizualizărilor va avea loc în curând ...

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

2024-04-17

Cum cităm

Cuza, P. (2024). Reacția la stresul termic natural a trei specii de stejar: analiza a cinci indicatori biologici într-un mediu forestier specific. Bucovina Forestieră, 24(1). https://doi.org/10.4316/bf.2024.003

Număr

Secțiune

Articole de cercetare