Белки в хвое расскажут о стрессе у деревьев
Российские ученые измерили содержание белков теплового шока в хвое сосны обыкновенной. Они выяснили, что изменение содержания этих веществ является прямым последствием пожаров. Свою работу они представили на Всероссийской научно-практической конференции «Механизмы устойчивости растений и микроорганизмов к неблагоприятным условиям среды».
Белки теплового шока — это соединения, которые вырабатываются в организмах растений и животных в ответ на стресс, полученный после воздействия высокой температуры. Они защищают организм от повреждений, запуская множество разных физиологических процессов для смягчения неблагоприятного воздействия. Например, выброс этих белков в покровные ткани (кору или кожу) делает их клетки невосприимчивыми к высоким температурам до определенного предела. Причина эффекта в том, что эти белки препятствуют разрушению жизненно важных соединений внутри организма растения или животного.
Несомненно, лесные пожары — это один из важнейших циклически повторяющихся экологических факторов, влияющих на лесные экосистемы Сибири. При частом воздействии пожаров различной интенсивности у растительных организмов сформировались механизмы адаптации. Так, во время и после завершения пожаров при тепловом воздействии огня происходит выброс белков теплового шока. При этом период самого горения длится относительно недолго и вызывает небольшие изменения в физиологии и биохимии деревьев по сравнению с последующим периодом, который может существенно поменять как физиологию дерева, так и его строение. До сих пор не было ясно, в какой момент белки теплового шока начинают накапливаться в тканях деревьев и их содержание как изменяется во времени после прекращения действия пожара.
Ученые СФУ выделили экспериментальный участок в лесостепной зоне Южной Сибири с насаждениями сосны обыкновенной. В начале эксперимента они отобрали образцы хвои деревьев, затем, в летний период, провели экспериментальное выжигание, соответствующее пожару слабой силы. В момент проведения эксперимента на модельных деревьях в средней части кроны были закреплены термодатчики, фиксирующие температуру и продолжительность воздействия. После завершения выжигания были отобраны пробы хвои. Используя высокочувствительный аналитический метод, ученые определили содержание белков теплового шока во всех образцах. Выяснилось, что через 30 минут после выжигания содержание этих веществ изменилось очень слабо. Наибольшая концентрация белков наблюдалась в образцах, отобранных спустя два дня после температурного воздействия, а на пятые сутки их уровень пришел в норму.
«Наше исследование выявило признаки стрессового состояния у деревьев в виде накопления белков теплового шока в краткосрочном периоде после пожара, — комментирует один из авторов работы, сотрудник Института экологии и географии СФУ Ирина Гетте. — По нашим сведениям, данный критерий применяется впервые для оценки состояния голосеменных растений после воздействия высоких температур. Сейчас перед нами стоит задача провести оценку физиологического состояния древостоев в послепожарный период».
Исследование выполнено совместно с учеными из Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (СИФИБР СО РАН) и Института леса имени В. Н. Сукачева СО РАН.