Статьи 2025 г.
1 Сибирский федеральный университет
пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041 Российская Федерация
2 Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН
ул. Лермонтова, 132, Иркутск, 664033 Российская Федерация
E-mail: igette@sfu-kras.ru, npakharkova@sfu-kras.ru, knev73@yandex.ru
Реферат
УДК 574*23+574*24
Гетте И. Г.1, Пахарькова Н. В.1, Коротаева Н. Е.2 Накопление дегидринов в хвое сосны сибирской в условиях высотной поясности Западного Саяна // Сибирский лесной журнал. 2025. № 3. С. …
DOI: 10.15372/SJFS20250303
EDN: …
© Гетте И. Г., Пахарькова Н. В., Коротаева Н. Е., 2025
Наблюдаемое в настоящее время изменение климата оказывает существенное влияние на функционирование лесных экосистем. Для горных районов характерно заселение подростом новых территорий. Весьма актуальной задачей в наблюдаемых условиях является изучение механизмов адаптации доминирующих древесных растений. Объектом исследования выбраны деревья сосны сибирской кедровой (Pinus sibirica Du Tour) второго класса возраста произрастающие в условиях высотной поясности Западного Саяна. К важным биохимическим факторам устойчивости к стрессам, сопряженные с потерей влаги, относят синтез гидрофильных белков. Впервые для данного вида исследованы особенности накопления стрессовых белков-дегидринов (dhn) в хвое в период перехода в состояния зимнего покоя, в условиях высотной поясности. В ходе исследования было выявлено, что для открытых местообитаний сосны сибирской кедровой, произрастающих выше границы леса, характерно достоверное увеличение в накоплении dhn 65 кДа в хвое. На исследуемых участках фиксируются значимые различия в накоплении стрессового белка у отдельных деревьев. Выделены наиболее устойчивые к климатогенному стрессу деревья, как наиболее перспективные для получения семян и воспроизводства лесов в условиях изменения климата. Полученные результаты позволяют предположить возможность использования определения dhn в хвое, в совокупности с другими параметрами, для разработки комплексного подхода по выявлению устойчивых и продуктивных деревьев.
Текст статьи
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Азаркович М. И. Дегидрины в ортодоксальных и рекальцитрантных семенах // Физиол. раст. 2020. Т. 67. № 2. С. 130–140 [Azarkovich M. I. Degidriny v ortodoksal’nykh i rekal’tsitrantnykh semenakh (Dehydrins in orthodox and recalcitrant seeds) // Fiziol. rast. (Plant Physiol.). 2020. N. 2. Р. 130–140 (in Russian with English abstract)].
Алексеев В. М., Константинов А. В., Бурцев Д. С. Реакция лесов на изменение климата // Иннов. и технол. в лесн. хоз-ве – 2013. Мат-лы III Междунар. науч.-практ. конф., Санкт-Петербург, СПбНИИЛХ, 22–24 мая 2013 г. Ч. 1. СПб.: СПбНИИЛХ, 2013. С. 26–34 [Alekseev V. M., Konstantinov A. V., Burtsev D. S. Reaktsiya lesov na izmenenie klimata (Forest response to climate change) // Innov. i tekhnol. v lesn. khoz-ve – 2013. Mat-ly III Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Sankt-Peterburg, SPbNIILKH, 22–24 maya 2013 g. Ch. 1 (Innov. Technol. For. – 2013. Proc. III Int. Sci. & Pract. Conf., St. Petersburg, St. Petersburg Sci. Res. Inst. For., 22–24 May, 2013. Part 1). St. Petersburg: SPbNIILKH (St. Petersburg Sci. Res. Inst. For.), 2013. Р. 26–34 (in Russian with English summary)].
Коротаева Н. Е., Иванова М. В., Суворова Г. Г., Боровский Г. Б. Дегидрины в адаптации сосны обыкновенной и ели сибирской к условиям произрастания в период вегетации // Сиб. лесн. журн. 2020. № 6. С. 54–63 [Korotaeva N. E., Ivanova M. V., Suvorova G. G., Borovskiy G. B. Degidriny v adaptatsii sosny obyknovennoy i eli sibirskoy k usloviyam proizrastaniya v period vegetatsii (Dehydrins in the adaptation of common pine and Siberian spruce to growing conditions during vegetation period) // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.). 2020. N. 6. Р. 54–63 (in Russian with English abstract and references)].
Коротаева Н. Е., Шмаков В. Н., Молдавская С. Э. Влияние водного дефицита на накопление дегидринов в клетках каллусной культуры сосны обыкновенной // ИВУЗ. Прикл. хим. и биотехнол. 2023. Т. 13. № 4. С. 519–587 [Korotaeva N. E., Shmakov V. N., Moldavskaya S. E. Vliyanie vodnogo defitsita na nakoplenie degidrinov v kletkakh kallusnoy kul'tury sosny obyknovennoy (Effect of water stress on the accumulation of dehydrins in callus culture cells from Pinus sylvestris L.) // IVUZ. Prikl. khim. i biotekhnol. (Proc. Univ. Appl. Chem. Biotechnol.). 2023. V. 13. N. 4. P. 519–587 (in Russian with English abstract and references)].
Пахарькова Н. В., Кузьмина Н. А., Кузнецова Г. В., Кузьмин С. Р. Диагностика устойчивости представителей рода Pinus к периодическим повышениям температуры в зимне-весенний период // Изв. СПбЛТА. 2019. № 227. С. 88–106 [Pakhar’kova N. V., Kuz’mina N. A., Kuznetsova G. V., Kuz’min S. R. Diagnostika ustoychivosti predstaviteley roda Pinus k periodicheskim povysheniyam temperatury v zimne-vesenniy period (Diagnostics of genus Pinus representatives resistance to periodical temperature increases during winter-spring period) // Izv. SPbLTA (Proc. St. Petersburg For. Engineer. Acad.). 2019. N. 227. Р. 88–106 (in Russian with English abstract)].
Пахарькова Н. В. Гаевский Н. А., Гетте И. Г. Параметры фотосинтетического аппарата Pinus sibirica в фенотипировании деревьев в условиях высотной поясности Западного Саяна // Журн. СФУ. Биол. 2024а. № 17 (2). С. 119–133 [Pakhar’kova N. V. Gaevskiy N. A., Gette I. G. Parametry fotosinteticheskogo apparata Pinus sibirica v fenotipirovanii derev’ev v usloviyakh vysotnoy poyasnosti Zapadnogo Sayana (Parameters of Pinus sibirica photosynthetic apparatus for phenotyping trees in the high-altitude zone of the western Sayan) // Zhurn. SFU. Biol. (J. Sib. Fed. Univ. Biol.). 2024a. N. 17 (2). Р. 119–133 (in Russian with English abstract and references)].
Пахарькова Н. В., Масенцова И. В., Гетте И. Г., Позднякова Е. Е., Калабина А. А. Фотосинтетический аппарат хвои сосны сибирской кедровой в период выхода из состояния зимнего покоя в условиях высотной поясности Западного Саяна // Сиб. лесн. журн. 2024б. № 2. С. 41–49 [Pakhar’kova N. V., Masentsova I. V., Gette I. G., Pozdnyakova E. E., Kalabina A. A. Fotosinteticheskiy apparat khvoi sosny sibirskoy kedrovoy v period vykhoda iz sostoyaniya zimnego pokoya v usloviyakh vysotnoy poyasnosti Zapadnogo Sayana (Photosynthetic apparatus of Siberian pine needles during the period of emerging from the state of winter dormancy in the conditions of the Western Sayan) // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.). 2024b. N. 2. Р. 41–49 (in Russian with English abstract and references)].
Петров И. А., Харук В. И. Двинская М. Л., Им С. Т. Реакция хвойных экотона альпийской лесотундры Кузнецкого Алатау на изменение климата // Сиб. экол. журн. 2015. № 4. С. 518–527 [Petrov I. A., Kharuk V. I., Dvinskaya M. L., Im S. T. (Reaction of coniferous trees in the Kuznetsk Alatau alpine forest-tundra ecotone to climate change) // Sib. ekol. zhurn. (Sib. Ecol. J.). 2015. N. 4. P. 518–527 (in Russian with English abstract)].
Петров И. А., Шушпанов А. С., Голюков А. С., Двинская М.Л., Харук В.И. Динамика древесно-кустарниковой растительности в горной лесотундре Восточного Саяна // Экология. 2021. № 5. С. 372–379 [Petrov I. A., Shushpanov A. S., Golyukov A. S., Dvinskaya M. L., Kharuk V. I. Dinamika drevesno-kustarnikovoy rastitel’nosti v gornoy lesotundre Vostochnogo Sayana (Dynamics of tree and shrub vegetation in the eastern Sayan mountain tundra) // Ekologiya (Ecology). 2021. N. 5. Р. 372–379 (in Russian with English abstract)].
Погода и климат, 2025 [Pogoda i klimat (Weather and climate), 2025 (in Russian)]. http://www.pogodaiklimat.ru/climate/29974.htm
Природный парк «Ергаки». Климат, 2025 [Prirodny park «Ergaki». Klimat (Ergaki Nature Park. Climate), 2025 (in Russian)]. https://www.ergaki-park.ru/about/klimat/
Прожерина Н. А., Наквасина Е. Н. Изменение климата и его влияние на адаптацию и внутривидовую изменчивость хвойных пород Европейского севера России // ИВУЗ. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 9–25 [Prozherina N. A., Nakvasina E. N. Izmenenie klimata i ego vliyanie na adaptatsiyu i vnutrividovuyu izmenchivost’ khvoynykh porod Evropeyskogo severa Rossii (Climate change and its impact on adaptation and intraspecific variability of conifer species of the European north of Russia) // IVUZ. Lesn. zhurn. (J. For.) 2021. N. 2. Р. 9–25 (in Russian with English abstract and references)].
Сергиенко В. Г. Динамика границ лесорастительных зон России в условиях изменения климата // Тр. СПбНИИЛХ. 2015. № 1. С. 5–19 [Sergienko V. G. Dinamika granits lesorastitel’nykh zon Rossii v usloviyakh izmeneniya klimata (The dynamics of the boundaries of forest vegetation zones in Russia under climate change) // Tr. SPbNNILKH (Proc. St. Petersburg Sci. Res. Inst. For.). 2015. N. 1. Р. 5–19 (in Russian with English abstract)].
Татаринова Т. Д., Перк А. А., Пономарев А. Г., Васильева И. В. Особенности стрессовых белков-дегидринов березы Betula L. в условиях криолитозоны // Сиб. лесн. журн. 2020. № 2. С. 21–30 [Tatarinova T. D., Perk A. A., Ponomarev A. G., Vasil’eva I. V. Osobennosti stressovykh belkov-degidrinov berezy Betula L. v usloviyakh kriolitozony (Specifics of stress proteins-dehydrins of birch Betula L. in the conditions of cryolithozone) // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.). 2020. N. 2. Р. 21–30 (in Russian with English abstract)].
Татаринова Т. Д., Перк А. А., Пономарев А. Г., Васильева И. В. Связь дегидринов с адаптацией лиственницы Каяндера к условиям криолитозоны Якутии // Физиол. раст. 2023. Т. 70. № 5. С. 537–546 [Tatarinova T. D., Perk A. A., Ponomarev A. G., Vasil’eva I. V. (Relationship between dehydrins and adaptation of Cayander larch to Yakutia cryolithozone conditions) // Fiziol. rast. (Plant Physiol.). 2023. V. 70. N. 5. P. 537–546 (in Russian with English abstract)].
Усольцев В. А. Продуктивность ассимиляционного аппарата лесообразующих видов в климатических градиентах Евразии // Сиб. лесн. журн. 2017. № 4. С. 52–65 [Usol'tsev V. A. Produktivnost’ assimilyatsionnogo apparata lesoobrazuyushchikh vidov v klimaticheskikh gradientakh Evrazii (Foliage efficiency of forest-forming species in the climatic gradients of eurasia) // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.) 2017. N 4. Р. 52–65 (in Russian with English abstract)].
Юзбеков А. К. Сезонная динамика фотосинтетической продуктивности ели европейской в лесныхсообществах Валдая // Экол. монит. и модел. экосист. 2022. Т. 33. № 3–4. С. 37–51 [Yuzbekov A. K. Sezonnaya dinamika fotosinteticheskoy produktivnosti eli evropeyskoy v lesnykh soobshchestvakh Valdaya (Seasonal dynamics of the photosynthetic productivity of the Norway spruce in the forest cenoses of Valday) // Ekol. monit. i model. ekosist. (Environ. Monit. Model. Ecosyst.). 2022. V. 33. N. 3–4) Р. 37–51 (in Russian with English abstract)].
Azarkovich M. I. Dehydrins in orthodox and recalcitrant seeds // Rus. J. Plant Physiol. 2020. V. 67. Iss. 2. P. 221–230 (Original Rus. Text © M. I. Azarkovich, 2020, publ. in Fiziologiya rasteniy. 2020. N. 2. Р. 130–140).
Aziz M., Sabeem M., Mullath S. K., Brini F., Masmoudi K. Plant group II LEA proteins: Intrinsically disordered structure for multiple functions in response to environmental stresses // Biomolecules. 2021. V. 11. Iss. 11. Article 1662. 27 p.
Aitken S. N., Yeaman S., Holliday J. A., Wang T., Curtis-McLane S. Adaptation, migration or extirpation: climate change outcomes for tree populations // Evol. Appl. 2008. V. 1. Iss. 1. P. 95–111.
Colmer T. D., Flowers T. J., Munns R. Use of wild relatives to improve salt tolerance in wheat // J. Exp. Bot. 2006. V. 57. Iss. 5. P. 1059–1078.
Harsch M. A. Hulme P. E., McGlone M. S., Dunca R. P. Are treelines advancing? A global meta-analysis of treeline response to climate warming // Ecol. Lett. 2009. V. 12. Iss. 10. P. 1040–1049.
Kartashov A. V, Zlobin I. E., Pashkovskiy P. P., Pojidaeva E. S., Ivanov Y. V., Mamaeva A. S., Fesenko I. A., Kuznetsov V. V. Quantitative analysis of dierential dehydrin regulation in pine and spruce seedlings under water deficit // Plant Physiol. Biochem. 2021. V. 162. P. 237–246.
Kharuk V. I., Im S. T., Dvinskaya M. L. Forest-tundra ecotone response to climate change in the Western Sayan Mountains, Siberia // Scand. J. For. Res. 2010. V. 25. Iss. 3. P. 224–233.
Kharuk V. I., Im S. T., Petrov I. A. Alpine ecotone in the Siberian mountains: vegetation response to warming // J. Mount. Sci. 2021. V. 18. Iss. 12. P. 3099–3108.
Kharuk V. I., Petrov I. A., Golyukov A. S., Im S. T., Shushpanov A. S. Mountain taiga in a warming climate: Contrast of Siberian Pine growth along an elevation gradient // Forests. 2024. V. 15. Iss. 1. Article 50. 13 p.
Kjellsen T. D., Yakovlev I. A., Fossdal C. G., Strimbeck G. R. Dehydrin accumulation and extreme low-temperature tolerance in Siberian spruce (Picea obovata) // Tree Physiol. 2013. V. 33. Iss. 12. P. 1354–1366.
Kosová K., Vítámvás P., Prášil I.T. Wheat and barley dehydrins under cold, drought, and salinity – what can LEA-II proteins tell us about plant stress response? // Front. Plant Sci. 2014. V. 5. Article 343.
Korotaeva N. E., Oskorbina M. V., Kopytova L. D., Suvorova G. G., Borovskii G. B., Voinikov V. K. Variations in the content of stress proteins in the needles of common pine (Pinus sylvestris L.) within an annual cycle // J. For. Res. 2012. V. 17. Iss. 1. P. 89–97.
Korotaeva N., Romanenko A., Suvorova G., Ivanova M.., Lomovatskaya L. Borovskii G., Voinikov V. Seasonal changes in the content of dehydrins in mesophyll cells of common pine needles // Photosynth. Res. 2015. V. 124. Iss. 2. P. 159–169.
Larcher W., Kainmüller C., Wagner J. Survival types of high mountain plants under extreme temperatures // Flora - Morphol., Distribut., Funct. Ecol. Plants. 2010. V. 205. Iss. 1. P. 3–18.
Neuner G., Huber B., Plangger A., Pohlin J.-M., Walde J. Low temperatures at higher elevations require plants to exhibit increased freezing resistance throughout the summer months // Environ. Exp. Bot. 2020. V. 169. Article 103882.
Petrov I. A., Kharuk V. I., Dvinskaya M. L., Im S. T. Reaction of coniferous trees in the Kuznetsk Alatau alpine forest-tundra ecotone to climate change // Contemp. Probl. Ecol. 2015. V. 8. Iss. 4. P. 423–430 (Original Rus. Text © I. A. Petrov, V. I. Kharuk, M. L. Dvinskaya, S. T. Im, 2015, publ. in Sib. Ekol. Zhurn. 2015. N. 4. P. 518–527).
Petrov I. A., Shushpanov A. S., Golyukov A. S., Dvinskaya M. L., Kharuk V. I. Dynamics of tree and shrub vegetation in the eastern Sayan mountain tundra) // Rus. J. Ecol. 2021. V. 52. Iss. 5. P. 399–405 (Original Rus. Text © Petrov I. A., Shushpanov A. S., Golyukov A. S., Dvinskaya M. L., Kharuk V. I., 2021, publ. in Ekologiya. 2021. N. 5. Р. 372–379)
Perdiguero P., Barbero M. C., Cervera M. T., Soto A., Collada C. Novel conserved segments are associated with differential expression patterns for Pinaceae dehydrins // Planta. 2012. V. 236. Iss. 6. P. 1863–1874.
Rosbakh S., Hartig F., Sandanov D. V., Bukharova E. V., Miller T. K., Primack R. B. Siberian plants shift their phenology in response to climate change // Glob. Change Biol. 2021. V. 27. Iss. 18. P. 4435–4448.
Riyazuddin R., Nisha N., Singh K., Verma R., Gupta R. Involvement of dehydrin proteins in mitigating the negative effects of drought stress in plants // Plant Cell Rep. 2022. V. 41. Iss. 2. P. 519–533.
Scheller H. V., Haldrup A. Photoinhibition of photosystem I // Planta. 2005. V. 221. Iss. 1. P. 5–8.
Sena J. S., Giguère I., Rigault P., Bousquet J., Mackay J. Expansion of the dehydrin gene family in the Pinaceae is associated with considerable structural diversity and drought-responsive expression // Tree Physiol. 2018. V. 38. Iss. 3. P. 442–456.
Singh S. Understanding the role of slope aspect in shaping the vegetation attributes and soil properties in Montane ecosystems // Tropical Ecol. 2018. V. 59. Iss. 3. P. 417–430.
Tatarinova T. D., Perk A. A., Ponomarev A. G., Vasil’eva I. V. Relationship between dehydrins and adaptation of Cayander larch to Yakutia cryolithozone conditions // Rus. J. Plant Physiol. 2023. V. 70. Article 99 (Original Rus. Text © T. D. Tatarinova, A. A. Perk, A. G. Ponomarev, I. V. Vasil’eva, 2023, publ. in Fiziol. rast. 2023. V. 70. N. 5. Р. 537–546).
Tchebakova N. M., Parfenova E. I., Soja A. J. Climate change and climate-induced hot spots in forest shifts in central Siberia from observed data // Reg. Environ. Change. 2011. V. 11. Iss. 4. P. 817–827.
Tchebakova N. M., Parfenova E. I., Bazhina E. V., Soja A. J., Groisman P. Y. Droughts are not the likely primary cause for Abies sibirica and Pinus sibirica forest dieback in the south Siberian mountains // Forests. 2022. V. 13. Iss. 9. Article 1378. 19 p.
Vuosku J., Martz F., Hallikainen V., Rautio P. Changing winter climate and snow conditions induce various transcriptional stress responses in Scots pine seedlings // Front. Plant Sci. 2022. V. 13. Article 1050903.
Velasco-Conde T., Yakovlev I., Majada J. P., Aranda I., Johnsen Ø. Dehydrins in maritime pine (Pinus pinaster) and their expression related to drought stress response // Tree Genet. Genom. 2012. V. 8. Iss. 5. P. 957–973.
Welling A., Rinne P., Viherä-Aarnio A., Kontunen-Soppela S., Heino P., Palva E.T. Photoperiod and temperature differentially regulate the expression of two dehydrin genes during overwintering of birch (Betula pubescens Ehrh.) // J. Exp. Bot. 2004. V. 55. Iss. 396. P. 507–516.
Yakovlev I. A., Asante D. K. A. Fossdal C. G., Partanen J., Junttila O., Johnsen Ø. Dehydrins expression related to timing of bud burst in Norway spruce // Planta. 2008. V. 228. Iss. 3. P. 459–472.
