Ксения Перфильева

Ученые сравнили некоторые биологические показатели пурпурнолистных и зеленолистных форм барбариса обыкновенного. Оказалось, что разные формы растений не отличаются по качественному составу пигментов, но различаются по количественному. Оценка физиологической реакции разных форм растений на освещенность показала, что пурпурнолистный барбарис более чувствителен к изменениям освещенности и менее эффективно использует световую энергию при низком уровне освещения. На взрослых растениях различий в продуктивности разных форм барбариса не обнаружено, но сеянцы с зелеными листьями демонстрируют большую интенсивность прироста и накопления массы.

Ботаникам известны вариации древесных растений по цвету листьев – пурпунолистные и зеленолистные. Зеленолистные формы могут «краснеть» в определенные периоды (весной, осенью или зимой) благодаря образованию антоциановых пигментов. Такое изменение окраски листьев деревьев носит временных характер. У других форм, собственно пурпурнолистных, листья имеют красную окраску в течение всей жизни растения. Было показано, что в зависимости от временного или постоянного типа образования антоциановых пигментов, обеспечивающих красный цвет листьев, различаются и их функции. Временные красные пигменты появляются под воздействием неблагоприятных условий внешней среды, либо в определенные периоды онтогенеза. В этих условиях антоцианы могут обеспечивать фотозащитную роль (перехватывают 60-70 % излучения в определенном диапазоне электромагнитных волн), поддерживать окислительные ферментные реакции в условиях колебания температур, являться регуляторами роста, обеспечивать устойчивость растения в условиях зимовки и др. А вот каковы различия между различными формами древесных растений до сих пор остается не проясненным. В связи с этим ученые из Ботанического сада Уральского отделения Академии наук задались целью определить физиолого-биохимические различия между пурпурнолистной и обычной формами барбариса обыкновенного Berberis vulgaris. В течение всего периода вегетации исследовали интенсивность дыхания и фотосинтеза, особенности водного режима листьев растения. Методом восходящей бумажной хроматографии оценили качественный и количественный состав антоциановых пигментов, также спектрофотометрированием определяли содержание зеленых пигментов - хлорофиллов a и b. Помимо этого, исследовали некоторые фотосинтетические параметры листьев.

Разноцветные кустики барбариса очень популярны среди садоводов. Однако красные формы барбариса встречаются и в дикой природе.

Результаты показали, что качественный состав всех форм листьев одинаков: цианидин-, пеонидин-, и дельфинидин-моногликозиды и не меняется в течение всего периода вегетации. Различие между формами выявилось в количественном распределении пигментов. У зеленолистных форм барбариса преобладающим антоцианином является – цианидин-моногликозид, а у пурпурнолистной формы – пеонидин-моногликозид (последний является метилированной производной первого). Общее количество пигментов и антоцианинов и хлорофилла b в красных листьях барбариса больше. При этом листья пурпурнолистной формы отличаются меньшей интенсивностью фотосинтеза и повышенной интенсивностью дыхания относительно зеленолистной формы. Это можно объяснить тем, что антоциановые пигменты, не принимая участия в фотосинтезе, поглощают (забирают) часть солнечной энергии, необходимой фотосинтетически активным пигментам.

Известно, что изменения интенсивности освещенности приводят к перестройкам фотосинтетического аппарата растительной клетки. Так, при низкой освещенности для более эффективного использования лучистой энергии светособирающие пигменты комплекса фотосистемы 2 собраны в гранальной части хлоропласта, тогда как при наиболее сильных потоках света эти комплексы смещаются в стромальную часть хлоропласта. Авторами показано, что подобные перестройки фотосинтетического аппарата значительно более выражены у пурпурнолистных форм барбариса. Согласно полученным данным красные листья менее эффективно используют световую энергию, чем зеленые, особенно в условиях слабой освещенности. При этом в исследовании показано, что взрослые растения обеих форм не различаются по интенсивности роста, но сеянцы с зелеными листьями отличаются большей интенсивностью линейного прироста и накопления массы сухого вещества.

Таким образом, авторы заключают, что во взрослом растении накопление антоцианов пурпурнолистных форм не существенно сказывается на комплексе основных процессов метаболизма: растение нормально растет и развивается. Различия между формами наиболее выражены в начальный период развития растения и при определенных внешних условиях (например, низкая освещенность), что объясняет их редкость в природных популяциях.

Источник