vstispСадоводство и виноградарствоHorticulture and viticulture0235-25912618-9003Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»10.31676/0235-2591-2022-5-17-23vstisp-920Research ArticleФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙPLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRYАссимиляционный аппарат вечнозелёных лиан в условиях влажных субтропиков РоссииAssimilation apparatus of evergreen vines in humid subtropics of Russiahttps://orcid.org/0000-0002-4153-3474КлемешоваК. В.KlemeshovaK. V.

Клемешова К. В. – кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Сочи

Klemeshova K. V., PhD (Agric.), Senior Researcher

Sochi

 

klemeshova_kv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8434-190XКелинаА. В.KelinaA. V.

Келина А. В. – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория цветочно-декоративных культур

Москва

Kelina A. V., PhD (Biol.), Senior Researcher, Laboratory of Flower and Ornamental Crops

Moscow

 

Федеральный исследовательский центр «Субтропический научный центр Российской академии наук»РоссияFederal Research Centre the Subtropical Scientific Centre of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФедеральный научный селекционно-технологический центр садоводства и питомниководстваРоссияFederal Horticultural Center for Breeding, Agrotechnology and NurseryRussian Federation202201112022051723Copyright © Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture», 20222022Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»https://www.sadivin.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.sadivin.com/jour/article/view/920

В статье представлены результаты изучения морфофизиологических параметров ассимиляционного аппарата вечнозелёных лиан в условиях влажных субтропиков России. Объекты исследований –  Trachelospermum asiaticum (Siebold & Zucc.) Nakai, Trachelospermum jasminoides (Lindl.) Lem., Trachelospermum liukiuense Hatus., Clematis armandii Franch., Kadsura japonica (L.) Dunal и Akebia quinata (Houtt.) Decne., субтропические эндемики из Восточной Азии. Общепринятыми в физиологии растений методами в динамике изучались морфологические признаки – площадь и толщина листовой пластинки, физиологические признаки – содержание сухих веществ и основных фотосинтетических пигментов в листьях, интегральный параметр – удельная поверхностная плотность листа. Установлено, что вечнозелёные лианы имеют видовые и сезонные отличия в динамике морфофизиологических параметров ассимиляционного аппарата. В свою очередь изменение данных параметров напрямую зависит от гидротермических условий культивирования. Такие морфологические признаки, как площадь и толщина листовой пластинки, зависят от температуры и относительной влажности воздуха, соответственно, а физиологические (содержание сухих веществ, основных фотосинтетических пигментов) и такой интегральный параметр, как удельная поверхностная плотность листа, – от относительной влажности воздуха. Динамический характер изменения ряда морфофизиологических свойств растений, лежащих в основе адаптивности интродуцированных видов, коррелятивные связи между стрессорами абиотической природы и физиологическим состоянием растений позволяют выделить группу перспективных вечнозелёных лиан для целей декоративного садоводства в условиях влажного субтропического климата. Так, среди представителей рода Trachelospermum большим адаптивным потенциалом обладает T. asiaticum, однако в озеленении на побережье широко встречается менее устойчивый вид T. jasminoides. Менее распространённые в ландшафтном строительстве C. armandii, A. quinata и редкая для региона K. japonica должны размещаться с учётом микроклиматических особенностей объекта озеленения и экологических требований лиан.

In the article, the research results on the morphophysiological parameters of the assimilation apparatus of evergreen vines in the humid subtropics of Russia are presented. Тhe endemic species to subtropical regions of East Asia, including Trachelospermum asiaticum (Siebold & Zucc.) Nakai, Trachelospermum jasminoides (Lindl.) Lem., Trachelospermum liukiuense Hatus., Clematis armandii Franch., Kadsura japonica (L.) Dunal and Akebia quinata (Houtt.) Decne. were studied. Morphological traits (the area and thickness of the leaf blade), physiological traits (the content of dry substances and the main photosynthetic pigments in the leaves) and the integral parameter (the specific surface density of the leaf) were studied in dynamics by standard methods in plant physiology. It was established that evergreen vines exhibit specific and seasonal differences in the dynamics of morphophysiological parameters of the assimilation apparatus, while the variation in these parameters directly depends on the hydrothermal conditions of cultivation. Such morphological traits as the area and thickness of the leaf blade depend on the temperature and relative humidity of the air, respectively, while physiological and such integral parameters as the specific surface density of the leaf depend on the relative humidity of the air. Тhe dynamic changes in a number of morphophysiological properties of plants underlying the adaptability of exotic species along with correlative relationships between abiotic stress factors and the physiological state of plants allow a group of promising evergreen vines for ornamental gardening in a humid subtropical climate to be defined. Here, among the representatives of the genus Trachelospermum, T. asiaticum exhibits great adaptive potential. In landscaping of the coast, however, the less stable species T. jasminoidesis are widely found. Less common in landscape construction C. armandii, A. quinata and uncommon in the region K. japonica must be placed factoring in the microclimatic characteristics of the landscaping object and the environmental requirements for the vines.

Trachelospermum asiaticumTrachelospermum jasminoidesTrachelospermum liukiuenseClematis armandiiKadsura japonicaAkebia quinataассимиляционный аппаратлистдекоративностьадаптивностьвлажные субтропики РоссииTrachelospermum asiaticumTrachelospermum jasminoidesTrachelospermum liukiuenseClematis armandiiKadsura japonicaAkebia quinataassimilation apparatusleafdecorativenessadaptabilityhumid subtropics of RussiaПубликация подготовлена в рамках реализации государственного задания ФИЦ СНЦ РАН № 0492-2021-0007Тhe publication was prepared as part of the implementation of the state task of the FRC SSC RAS No. 0492-2021-0007ReferencesКарпун Ю. Н. Сокровища парков Сочи. Сочи, 2004, 395 с.Karpun Yu. N. Treasures of Sochi Parks. Sochi, 2004, 395 p. (In Russ.)Воронцов В. В. Роль института в изучении и внедрении новых перспективных цветочно-декоративных растений для открытого и закрытого грунта. Субтропическое и декоративное садоводство. 2008;41:28-31.Vorontsov V. V. Тhe role of the Institute in the study and introduction of new promising flower and ornamental plants for open and closed ground. Subtropical and Ornamental Horticulture. 2008;41:28-31. (In Russ.)Мосияш А. С., Лугавцов А. М. Агроклиматическая характеристика Большого Сочи. Ростов/н. Д: Гидрометеоиздат, 1967, 247 с.Mosiyash A. S., Lugavtsov A. M. Agroclimatic characteristics of Greater Sochi. Rostov-on-Don: Gidrometeoizdat, 1967, 247 p. (In Russ.)Tom L. McKnight, Darrel Hess. Climate Zones and Types: Тhe Köppen System. Physical Geography: A Landscape Appreciation. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2000, 200-201.Tom L. McKnight, Darrel Hess. Climate Zones and Types: ТheKöppen System. Physical Geography: A Landscape Appreciation. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2000, 200-201.Карпун Ю. Н. Каталог культивируемых древесных растений Северного Кавказа. Сочи, 2003, 100 с.Karpun Yu. N. Catalog of cultivated woody plants of the North Caucasus. Sochi, 2003, 100 p. (In Russ.)Карпун Ю. Н. Субтропическая декоративная дендрология. СПб.: ВВМ, 2010, 580 с.Karpun Yu. N. Subtropical ornamental dendrology. St-Petersburg: VVM, 2010, 580 p. (In Russ.)Карпун Ю. Н. Основы интродукции растений, Hortus Botanicus. 2004;2:17-32.Karpun Yu. N. Тhe main problems of introduction, Hortus Botanicus. 2004;2:17-32 (In Russ.)Келина А. В. Перспективы использования лиан в условиях влажных субтропиков России: Проблемы и перспективы исследований растительного мира: материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, 13-16 мая, Ялта, 2014 г., Ялта: НБС, 2014, 147.Kelina A. V. Prospects of researching lianas in Russian humid subtropics: Problems and perspectives of the plant world investigations: International scientific and practical conference of the young scientists, 13-16 May 2014, Yalta, 2014, 147 (In Russ.)Келина А. В. Перспективные лианы для вертикального озеленения в субтропической зоне Черноморского побережья России. Субтропическое и декоративное садоводство. 2013;48:51-57.Kelina A. V. Prospective lianas for vertical landscapingin subtropical zone of the Black sea coast of Russia. Subtropical and Ornamental Horticulture. 2013;48:51-57 (In Russ.)David C. Shaw. Forest Canopies, 2004, 73-101. DOI:10.1016/B978-012457553-0/50008-3David C. Shaw. Forest Canopies, 2004, 73-101. DOI:10.1016/B978-012457553-0/50008-3Barik S. K., Dibyendu Adhikari, Chettri A., Singh P. Diversity of Lianas in Eastern Himalayas and North-Eastern India. Biodiversity of Lianas, 2015, 99-121. DOI:10.1007/978-3-319-14592-1_7Barik S. K., Dibyendu Adhikari, Chettri A., Singh P. Diversity of Lianas in Eastern Himalayas and North-Eastern India. Biodiversity of Lianas, 2015, 99-121. DOI:10.1007/978-3-319-14592-1_7Parthasarathy N., Vivek P., Muthumperumal C., Muthuramkumar S., Ayyappan N. Biodiversity of Lianas and Тheir Functional Traits in Tropical Forests of Peninsular India. Biodiversity of Lianas, 2015, 123-148. DOI:10.1007/978-3-319-14592-1_8Parthasarathy N., Vivek P., Muthumperumal C., Muthuramkumar S., Ayyappan N. Biodiversity of Lianas and Тheir Functional Traits in Tropical Forests of Peninsular India. Biodiversity of Lianas, 2015, 123-148. DOI:10.1007/978-3-319-14592-1_8Jaqueline Durigon, Silvia T.S. Miotto, Ernesto Gianoli. Distribution and traits of climbing plants in subtropical and temperate South America. Journal of Vegetation Science, 2014;25(6):1484-1492. DOI:10.1111/jvs.12197Jaqueline Durigon, Silvia T.S. Miotto, Ernesto Gianoli. Distribution and traits of climbing plants in subtropical and temperate South America. Journal of Vegetation Science, 2014;25(6):1484-1492. DOI:10.1111/jvs.12197Yun-Bing Zhang, Da Yang, Ke-Yan Zhang et al. Higher water and nutrient use efficiencies in savanna than in rainforest lianas result in no difference in photosynthesis. Tree Physiol. 2022;42(1):145-159. DOI:10.1093/treephys/tpab099Yun-Bing Zhang, Da Yang, Ke-Yan Zhang et al. Higher water and nutrient use efficiencies in savanna than in rainforest lianas result in no difference in photosynthesis. Tree Physiol. 2022;42(1):145-159. DOI:10.1093/treephys/tpab099Шлык А. А. Определение хлорофилла и каротиноидов в экстрактах зелёных листьев. Биохимические методы физиологии растений. М.: Наука, 1971, 154-170.Shlik A. A. Determination of chlorophyll and carotenoids in green leaf extracts. Biochemical methods of plant physiology. M.: Nauka, 1971, 154-170. (In Russ.)Wintermans J. F., De Mots G. M. Biochimica et Biophysica Acta. 1965;109;448.Wintermans J. F., De Mots G. M. Biochimica et Biophysica Acta. 1965;109;448.Юртаева Н. М. Малый практикум по физиологии растений. Н. Новгород: ННГАСУ, 2015, 112 с.Yurtaeva N. M. Small workshop on plant physiology. N. Novgorod: NNGASU, 2015, 112 p. (In Russ.)Мокроносов А. Т., Борзенкова Р. А. Методика количественной оценки структуры функциональной активности фотосинтезирующих тканей и органов: труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1978;61;3:119-133.Mokronosov A. T., Borzenkova R. A. Methodology for quantitative assessment of the structure of functional activity of photosynthetic tissues and organs: рroceedings on applied botany, genetics and breeding. 1978;61;3:119-133. (In Russ.)Зайцев Г. Н. Методика биометрических расчетов. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1973, 256 с.Zaitsev G.N. Methods of biometric calculations. Mathematical statistics in experimental botany. M.: Nauka, 1973, 256 p. (In Russ.)Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985, 351 с.Dospehov B. A. Methodology of field experience. M.: Agropromizdat, 1985, 351 p. (In Russ.)Nilsen E. T., Orcutt D. M. Тhe Physiology of plants under stress, Vol. 1: Abiotic factors. 2nd ed. New York, USA: John Wiley and Sons, 1996, 704 p.Nilsen E. T., Orcutt D. M. Тhe Physiology of plants under stress, Vol. 1: Abiotic factors. 2nd ed. New York, USA: John Wiley and Sons, 1996, 704 p.Osmond C. B., Austin, M. P., Berry J. A., Billings, W. D., Boyer J. S., Dacey J. W. H., Nobel P. S., Smith, S. D., Winner, W. E. Stress physiology and the distribution of plants. BioScience. 1987;37(1):38-48.Osmond C. B., Austin, M. P., Berry J. A., Billings, W. D., Boyer J. S., Dacey J. W. H., Nobel P. S., Smith, S. D., Winner, W. E. Stress physiology and the distribution of plants. BioScience. 1987;37(1):38-48.Nenko N. I., Kisileva G. K., Ulianovskaya E. V. et all. Physiological-biochemical criteria of the apple-tree resistance to the summer period abiotic stresses. EurAsian Journal of BioSciences. 2018;12(1):55-61.Nenko N. I., Kisileva G. K., Ulianovskaya E. V. et all. Physiological-biochemical criteria of the apple-tree resistance to the summer period abiotic stresses. EurAsian Journal of BioSciences. 2018;12(1):55-61.Belous O., Klemeshova K., Malyarovskaya V. Photosynthetic pigments of subtropical plants. Photosynthesis – From Its Evolution to Future Improvements in Photosynthetic Efficiency Using Nanomaterials. 2018, 31-52.Belous O., Klemeshova K., Malyarovskaya V. Photosynthetic pigments of subtropical plants. Photosynthesis – From Its Evolution to Future Improvements in Photosynthetic Efficiency Using Nanomaterials. 2018, 31-52.Abilfazova, J., Belous, O. Evaluation of the functional state of peach varieties (Prunus persica Mill.) when exposed hydrothermal stress to plants. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 2018;12(1):723-728.Abilfazova, J., Belous, O. Evaluation of the functional state of peach varieties (Prunus persica Mill.) when exposed hydrothermal stress to plants. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 2018;12(1):723-728.Zhu J. et al. Effect of simulated warming on leaf functional traits of urban greening plants. BMC Plant Biology. 2020:20:139. https://doi.org/10.1186/s12870-020-02359-7Zhu J. et al. Effect of simulated warming on leaf functional traits of urban greening plants. BMC Plant Biology. 2020:20:139. https://doi.org/10.1186/s12870-020-02359-7Яковцева М. Н. Фотоморфогенетическая регуляция роста и развития земляники садовой (Fragaria×ananassa Duch.) в условиях светокультуры: дис. … канд. биол. наук. М., 2017, 154 с.Yakovtseva M. N. Otomorphogenetic control of growth and development of strawberry (Fragaria×ananassa Duch.) grown with artificial lighting: candidate dissertation in Biology. М., 2017, 154 p. (In Russ.)Миракилов Х. М. и др. удельная поверхностная плотность листа стародавних и современных сортов тонковолокнистого хлопчатника. Физиология растений. Доклады академии наук республики Таджикистан. 2013;56:250-255.Mirakilov Kh. M. at all. Specific leaf weght of obsolete and modern longstaple cotton cultivars. Reports of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan. 2013;56:250-255. (In Russ.)Anbarashan M., Parthasarathy N. Diversity and ecology of lianas in tropical dry evergreen forests on the Coromandel Coast of India under various disturbance regimes Flora Morphology Distribution Functional Ecology of Plants. 2013:208(1):22–32. DOI:10.1016/j.flora.2012.12.004Anbarashan M., Parthasarathy N. Diversity and ecology of lianas in tropical dry evergreen forests on the Coromandel Coast of India under various disturbance regimes Flora Morphology Distribution Functional Ecology of Plants. 2013:208(1):22–32. DOI:10.1016/j.flora.2012.12.004Xiao-Long Bai, Yun-Bing Zhang, Qi Liu, Yang-SiDing Wang, Da Yang, Jiao-Lin Zhang Leaf and Stem Traits are Linked to Liana Growth Rate in a Subtropical Cloud Forest. 2020:11(10):1120. DOI:10.3390/f11101120Xiao-Long Bai, Yun-Bing Zhang, Qi Liu, Yang-SiDing Wang, Da Yang, Jiao-Lin Zhang Leaf and Stem Traits are Linked to Liana Growth Rate in a Subtropical Cloud Forest. 2020:11(10):1120. DOI:10.3390/f11101120Dominica Harrison, J. Antonio Guzmán Q. and G. Arturo Sánchez-Azofeifa Leaf Anatomical Traits of Lianas and Trees at the Canopy of Two Contrasting Lowland Tropical Forests in the Context of Leaf Economic Spectrum / Frontiers in Forest and Global Change. Tropical Forest.2021 / https://doi.org/10.3389/ffgc.2021.720813Dominica Harrison, J. Antonio Guzmán Q. and G. Arturo Sánchez-Azofeifa Leaf Anatomical Traits of Lianas and Trees at the Canopy of Two Contrasting Lowland Tropical Forests in the Context of Leaf Economic Spectrum / Frontiers in Forest and Global Change. Tropical Forest.2021 / https://doi.org/10.3389/ffgc.2021.720813Yin Q. et al. The relationships between biomass allocation and plant functional trait. Ecological Indicators. 2019:102:302-308.Yin Q. et al. The relationships between biomass allocation and plant functional trait. Ecological Indicators. 2019:102:302-308.Liu C. et al. Variation in leaf morphological, stomatal, and anatomical traits and their relationships in temperate and subtropical forests. Scientific Reports. 2019:9:5803. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42335-2Liu C. et al. Variation in leaf morphological, stomatal, and anatomical traits and their relationships in temperate and subtropical forests. Scientific Reports. 2019:9:5803. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42335-2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.