Вміст фотосинтетичних пігментів у рослинах роду Carlina L. у природі та культурі in vitro

Abstract

Проведено порівняльне дослідження вмісту фотосинтетичних пігментів у рослинах видів роду Carlina L. (Carlina onopordifolia Besser ex Szafer, Kulcz. et Pawl., Carlina cirsioides Klokov та Carlina acaulis L.) з природних місць зростання та за різних світлових умов культивування in vitro. Встановлено, що в умовах in situ вміст пігментів найвищий у рослинах тіньовитривалого виду С. cirsioides, а найнижчий - у світлолюбного виду С. onopordifolia. Гірський вид С. acaulis займає проміжне місце щодо вмісту пігментів. Отримані дані щодо кількісного складу пігментного комплексу використано як критерій-маркер для оцінки відповідності світлового режиму культивування рослин in vitro їхнім потребам. Показано, що залежно від інтенсивності світлового потоку в області ФАР та спектрального складу світла, загальний вміст пігментів у рослин in vitro може змінюватися на 15-20 %, а показники відношень Chi a/car, Chi b/car - у I,5-2 рази. Найбільш сталими у рослин in vitro є значення Chi a/Chl Ь незалежно від світлових умов їх культивування.

The comparative research of photosynthetic pigments content in Carlina L. plants (Carlina onopordifolia Besser ex Szafer, Kulcz. et Pawl., Carlina cirsioides Klokov Ta Carlina acaulis L.) from natural habitats and under various lighting conditions of cultivation in vitro was held. It has been established that in natural conditions the content of chlorophylls and carotenoids and their Correlation in the studied plants depends not only on ecological and geographical conditions of their growth but on specific species peculiarities too. In natural conditions the biggest (131.2 mg/lOOg of fresh weight) content of pigments was found in shade-enduring species of C. cirsioides, the second place (115.9 mg/100 g o f fresh weight) was taken by an alpine species of C. acaulis. A light-requiring species of C. onopordifolia had the smallest amount of pigments - 109.2 mg/100 g of fresh weight respectively. The biggest content (78 mg/100 g of fresh weight) of chlorophyll a was characteristic of C. acaulis plants, and the smallest (57.89 mg/lOOg of fresh weight) was pertaining to C. onopordifolia plants that reflects the peculiarities of adaptive strategies of species to growth in different ecotopes. The quantitative composition of pigments in photosynthetic apparatus of plants from natural growing conditions was used as a criterion-marker for evaluation of suitability of lighting regime for in vitro cultivated plants according to their needs. It has been established that in culture in vitro the determining factors are not only the specific species peculiarities o f plants but also the lighting conditions of their growing. It has been shown that in conditions in vitro the optimization of intensity of light flux in the area of photosynthetically active radiation (PAR) and modification of spectral composition of light allow influencing the pigment complex o f plants in vitro. The intervariant differences in the general content of pigments constitute 15-20 %, and the indices of correlations Chi a/car, Chi b/car are marked by 1.5-2 times change. The most stable are the values of Chi a/Chl b, irrespective of lighting conditions of cultivation in vitro. Among the tested light regimes the most suitable to the needs of C. acaulis species in vitro conditions are the light conditions of Variant 2.1 (intensity o f light flow in the PAR 100 W/m2, spectral composition - Eb : Eg : Er = 25% : 27% : 48%); for C. onopordifolia species the best are the conditions of light regime of Variant 1.1 (intensity 85 W/m2, Eb: Eg : Er = 33% : 42% : 25%). However, none o f the tested light regimes is suitable for the physiological needs of C. cirsioides species that is connected with the intensity of light flux used which transcends the range of values pertaining to shade-enduring species.