Содержание хлорофилла и каротиноидов в листьях одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale) и березы повислой (Betula pendula Roth), растущих в г. Тамбове

УДК 577.1

СОДЕРЖАНИЕ ХЛОРОФИЛЛА И КАРОТИНОИДОВ В ЛИСТЬЯХ ОДУВАНЧИКА ЛЕКАРСТВЕННОГО (TARAXACUM OFFICINALE) И БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (BETULA PENDULA ROTH), РАСТУЩИХ В Г. ТАМБОВЕ

© А.Г. Шубина

Ключевые слова: одуванчик лекарственный (TARAXACUM OFFICINALE); береза повислая (BETULA PENDULA ROTH); хлорофилл; каротиноиды.

Для оценки состояния окружающей среды в ряде районов города Тамбова изучено содержание фотосинтетических пигментов (хлорофилла а и b, каротиноидов) в листьях одуванчика лекарственного (TARAXACUM OFFICINALE) и березы повислой (BETULA PENDULA ROTH).

Антропогенное загрязнение окружающей среды -фактор, к которому растения эволюционно не приспособлены. Поэтому для ранней диагностики экологического неблагополучия целесообразно применение био-индикационных методов, основанных на показателях, непосредственно или опосредованно характеризующих протекание метаболических процессов у автотрофных растений. В частности, к информативным относятся показатели фотосинтетического аппарата растений, поскольку количество пигментов в тканях определяет их функциональное состояние и изменения, происходящие при росте, развитии и стрессах [1-4].

Целью данной работы стало сравнительное изучение состояния пигментного комплекса (содержание хлорофилла а и b, каротиноидов) одуванчика лекарственного (TARAXACUM OFFICINALE) и березы повислой (BETULA PENDULA ROTH), произрастающих в г. Тамбове. Отбор материала (листья) проводился в июле и августе 2010 г. в точках, указанных в табл. 1.

Концентрация хлорофилла а и b и каротиноидов определялась спектрофотометрическим методом (спектрофотометр СФ-2000, масса навески сырых листьев -0,1 г, растворитель - 100 %-ный ацетон) по уравнениям

[5]:

Са = 9,784D662 - 0,99D644,

Сь = 21,426D644 - 4,650D662,

Са + Cb = 5,134D662 + 20,436D644,

CK = 4,695D440,5 - 0,268C„+b,

где D440,5, D644, D662 - оптическая плотность при длинах волн 440,5, 644 и 662 нм соответственно; Са, Cb, Ск -концентрация хлорофилла а, хлорофилла b и кароти-ноидов в сырых листьях объектов исследования (мг/л).

Содержание пигментов в листьях объектов исследования представлено на рис. 1 и 2.

В июле 2010 г. Са и Сь в листьях березы повислой превышала соответствующие значения в листьях одуванчика, для Ск выявлена обратная зависимость (исключение составляли объекты исследования, растущие в точке 7) (рис. 1). В августе того же года однозначной связи концентрации фотосинтетических пигментов от объекта исследования выявить не удалось (рис. 2).

Антропогенное загрязнение окружающей среды вызывает существенные нарушения в пигментном комплексе растений: уменьшается содержание хлорофилла и каротиноидов, происходят сдвиги в структуре мембран хлоропластов, снижается интенсивность фотосинтеза [6]. Результаты анализа листьев одуванчика лекарственного и березы повислой показывают, что наименее благоприятная экологическая ситуация складывалась в июле 2010 г. в точка 3 и 4, в августе - в точке 3.

Таблица 1

Точки отбора проб исследуемого материала

№ точ- ки Место отбора материала Административнотерриториальный район г. Тамбова

1 остановка «Динамо» (ул. Советская, д. 2) Ленинский

2 остановка «Районная» Советский

3 остановка «Пигмент» (ул. Монтажников, д. 1) Октябрьский

4 ул. Мичуринская, д. 112 Октябрьский

5 проезд Энергетиков, д. 7 Октябрьский

6 Привокзальная площадь, д. 1 Ленинский

7 пересечение улиц Советской и Московской Октябрьский

З5З

С, мг/л

12

хлорофилл а

хлорофилл b

каротиноиды

2 3 4 5 6 7

точки отбора материала

С, мг/л 16-,

12-

4-

1 2 3 4 5 6 7

точки отбора материала

Рис. 1. Содержание фотосинтетических пигментов в листьях одуванчика лекарственного (а) и березы повислой (б) в июле 2010 г. Точки отбора материала - см. табл. 1.

С, мг/л

о

1 2 3 4 5 6 7

точки отбора материала

С, мг/л

10

1 2 3 4 5 6 7

точки отбора материала

Рис. 2. Обозначение - см. рис. 1. Листья для анализа отбирались в августе 2010 г.

Таблица 2

Соотношение «хлорофилл а : хлорофилл Ь» и «хлорофиллы : каротиноиды» в листьях одуванчика лекарственного

№ точки отбора материала Объект исследова- ния Са : Сь (Са+Ь) : Ск

1 I 1,27/1,17 3,92/5,24

II 1,52/1,06 5,28/6,11

2 I 1,65/1,77 3,82/4,14

II 1,55/1,59 5,22/4,4

З I 1,11/1,48 4,4 9/4,31

II 1,19/1,13 5,51/4,42

4 I 1,04/1,97 4,70/3,97

II 1,З0/1,22 4,85/4,44

5 I 1,28/0,88 4,58/4,93

II 1,46/1,17 3,87/5,24

6 I 1,69/1,14 3,57/4,94

II 2,24/1,11 4,46/5,57

7 I 1,57/2,49 3,72/3,48

II 1,21/2,56 4,66/3,66

Маркерами антропогенного воздействия на окружающую среду являются отношения «Са : Сь» и «(Са + Сь) : Ск». При загрязнении атмосферы, как правило, первое из представленных соотношений уменьшается, второе - увеличивается [7]. В табл. 2 представлены экспериментально полученные соотношения фотосин-тетических пигментов в листьях одуванчика лекарственного и березы повислой.

Из данных табл. 2 следует, что в июле 2010 г. соотношение Са : Сь в исследуемых листьях в точках З и 4 было наименьшим, тогда как соответствующая величина (С„+Ь) : Ск характеризовалась максимальными значениями для того же месяца. Эти результаты удовлетворительно коррелируют с данными рис. 1. Согласно рис. 2, в августе 2010 г. в анализируемом растительном материале, отобранном в точке З, зафиксировано значительное уменьшение концентрации хлорофилла и каротиноидов по сравнению с таковыми из других точек, но результаты табл. 2 не позволяют сделать однозначный вывод об ухудшении экологической обстановки в районе остановки «Пигмент» в этом месяце. Однако снижение концентрации фотосинтетических пигментов в листьях, собранных в точке З в августе 2010 г. по сравнению с июлем (рис. 1 и 2) позволяет заключить, что негативное техногенное воздействие на окружающую среду в этот период имело место.

Таким образом, на основании анализа полученных результатов можно сделать вывод, что в г. Тамбове из рассматриваемых мест отбора листьев одуванчика лекарственного и березы повислой, используемых в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды, неблагоприятная экологическая ситуация отмечалась на улице Мичуринской, д. 112 (июль, 2010 г.) и в районе остановки «Пигмент» (июль и август, 2010 г.). Обе точки территориально расположены в Октябрьском районе г. Тамбова.

8

4

о

1

8

о

а

4

2

б

б

4

2

о

ЛИТЕРАТУРА

1. Головко Т.К. Актуальные вопросы экофизиологии растений // Структурно'-функциональные особенности биосистем Севера (особи, популяции, сообщества): материалы конф. Петрозаводск, 2005. Ч. 1 (А-Л). С. 88-91.

2. Мокроносов А.Т. Фотосинтетическая функция и целостность растительного организма. М., 1983. 64 с.

3. Маслова Т.Г., Мамушина Н.С., Шерстнева О.А. и др. Структурнофункциональные изменения фотосинтетического аппарата у зим-невегетирующих хвойных растений в различные сезоны года // Физиология растений. 2009. Т. 56. № 5. С. 672-681.

4. Косицына А.А., Макурина О.Н., Нестеров В.Н., Розенцвет О.А. Влияние ионов меди и кадмия на пигментный комплекс водных растений семейства HYDROCHARTACEAE // Известия Самарского научного центра РАН. 2010. Т. 12. № 1. С. 156-161.

5. Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений. М., 1971. С. 154-171.

6. Артамонов В.И. Растения и чистота природной среды. М., 1986. 172 с.

7. Кириенко Н.Н., Терлеева П.С. Влияние техногенного загрязнения территории на содержание пигментов в листьях лекарственных растений [Электронный ресурс]. ЦКЬ: www.kgau.ru/img/konferenc/ 2009Z22.doc. Загл. с экрана.

Поступила в редакцию 12 ноября 2010 г.

Shubina A.G. Maintenance of chlorophyll and carotinoids in leaves of dandelion medicinal (TARAXACUM OFFICINALE) and birches (BETULA PENDULA ROTH), growing in Tambov

For an estimation of state of environment in a number of districts of the city of Tambov the maintenance of photosynthetic pigments (chlorophyll a and b, carotinoids) in leaves of a dandelion medicinal (TARAXACUM OFFICINALE) and birches (BETULA PENDULA ROTH) is studied.

Key words: dandelion medicinal (TARAXACUM OFFICINALE); birch (BETULA PENDULA ROTH); chlorophyll; carotinoids.