Фракционный и жирнокислотный состав липидов фрагментов почек по фазам распускания у растений рода Betula1

Cover Page
  • Authors: Морозова И.В.1, Чернобровкина Н.П.2, Пчёлкин В.П.3
  • Affiliations:
    1. Институт водных проблем Севера – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”
    2. Институт леса – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”
    3. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева Российской академии наук
  • Issue: Vol 71, No 6 (2024)
  • Pages: 723-734
  • Section: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
  • URL: https://cardiosomatics.ru/0015-3303/article/view/648257
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0015330324060059
  • EDN: https://elibrary.ru/MARTZH
  • ID: 648257

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

У растений рода Betula L. с морфологическими признаками березы пушистой B. pubescens, березы повислой B. pendula и карельской березы B. pendula var. carelica во фрагментах почек по фазам их распускания исследованы показатели роста и влажности, а также содержание и состав жирных кислот (ЖКС) отдельных фракций суммарных липидов (СЛ). Фракции нейтральных липидов (НЛ), гликолипидов (ГЛ) и фосфолипидов (ФЛ) выделяли из СЛ хлороформом, ацетоном и метанолом, соответственно. Растущие зачаточные листья отличались повышенной массой и влажностью по сравнению с чешуями и прилистниками. В зачаточных листьях по сравнению с другими фрагментами почек по фазам распускания отмечено высокое абсолютное содержание СЛ в I фазе и падение уровня СЛ по другим фазам, значительное абсолютное накопление НЛ и ФЛ к III фазе и использование в IV фазе при накоплении ГЛ в эту фазу, высокий уровень ненасыщенных жирных кислот (ННЖК) СЛ и их отдельных фракций в исследуемый период, повышение в составе ФЛ и ГЛ уровня линоленовой кислоты (С18:3) к IV фазе, а также рост относительного содержания пальмитиновой кислоты (С16:0) в составе ГЛ к III фазе и снижение ее уровня в IV фазе. ЖКС фракций СЛ фрагментов распускающихся почек берез был представлен преимущественно ННЖК (до 88% от суммы ЖК). Основную долю ННЖК составляли С18:3 и линолевая (С18:2) (до 55 и 47% от суммы ЖК соответственно), в насыщенных ЖК преобладала С16:0 (до 42%). У трех берез при развитии почек по фазам распускания в их отдельных фрагментах как в СЛ, так и во всех фракциях СЛ относительное содержание С18:2 снижалось при повышении в составе ГЛ и ФЛ – С18:3. У этих берез, различающихся по морфологическим признакам, отличительные особенности липидного состава выявлены преимущественно в чешуях.

Full Text

Restricted Access

About the authors

И. В. Морозова

Институт водных проблем Севера – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”

Author for correspondence.
Email: irinamorozova1502@gmail.com
Russian Federation, Петрозаводск

Н. П. Чернобровкина

Институт леса – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”

Email: irinamorozova1502@gmail.com
Russian Federation, Петрозаводск

В. П. Пчёлкин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева Российской академии наук

Email: irinamorozova1502@gmail.com
Russian Federation, Москва

References

  1. Westhoff M., Schneider H., Zimmermann D., Mimietz S., Stinzing A., Wegner L.H., Kaiser W., Krohne G., Shirley S., Jakob P., Bamberg E. The mechanisms of refilling of xylem conduits and bleeding of tall birch during spring // Plant Biol. 2008. V. 10. P. 604. https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.2008.00062.x
  2. Holtta T., Dominguez Carrasco M.D.R., Salmon Y., Aalto J., Vanhatalo A., Back J., Lintunen A. Water relations in silver birch during springtime: How is sap pressurised? // Plant Biol. 2018. V. 20. P. 834.
  3. Vetchinnikova L.V., Tatarinova T.D., Serebryakova O.S., Perk A.A., Ponomarev A.G., Il’inova M.K., Petrova N.E., Vasilieva I.V. The fatty acid composition of membrane lipids in buds of silver Birch during the winter–spring period under the conditions of the cryolithozone // Cell Tissue Boil. 2019. V. 13. P. 397. https://doi.org/10.1134/S1990519X19050092
  4. Morozova I.V., Chernobrovkina N.P., Il’inova M.K., Robonen E.V., Tsydendambaev V.D., Pchelkin V.P. Fatty acid composition in fractions of total lipids from the buds of plants of the Betula L. genus by the opening phases // Russ. J. Plant Physiol. 2021. V. 68. P. 94. https://doi.org/10.1134/S1021443721010131
  5. Ветчинникова Л.В. Береза: Вопросы изменчивости (морфо-физиологические и биохимические аспекты). М.: Наука, 2004. 183 с.
  6. Jamieson G.R., GLC identification techniques for long-chain unsaturated fatty acids // J. Chromat. Sci. 1975. V. 13. P. 491.
  7. Alaudinova E.V., Mironov P.V. Lipids of the meristems of the main coniferous edificators from Сentral Siberia under low-temperature adaptation: 1. The characteristics of the fatty acid composition of phospholipids from winter meristems of Larix sibirica Ledeb., Picea obovata L., and Pinus sylvestris L. // Russ. J. Bioorganic. Chem. 2010a. V. 36. P. 867.
  8. Alaudinova E.V., Mironov P.V. Lipids of the meristems of the main coniferous edificators from Central Siberia under low-temperature adaptation: 2. Features of the fatty acid metabolism of phospholipids from winter meristems of Larix sibirica Ledeb., Picea obovata L, and Pinus sylvestris L. // Russ. J. Bioorganic. Chem. 2010b. V. 36. P. 872.
  9. Sudachkova N.E, Milyutina I.L, Romanova L.I, Semenova G.P. The annual dynamics of reserve compounds and hydrolitic enzymes activity in the tissues of Pinus sylvestris L. and Larix sibirica Ledeb. // Eurasian J. For. Res. 2004. V. 7. P. 1.
  10. Los D.A., Murata N. Membrane fluidity and its roles in the perception of environmental signals // Biochim. Biophys. Acta. 2004. V. 1666(1-2). P. 142. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2004.08.002
  11. Los D.A., Mironov K.S., Allakhverdiev S.I. Regulatory role of membrane fluidity in gene expression and physiological functions // Photosynth. Res. 2013. V. 116. P. 489. https://doi.org/10.1007/s11120-013-9823-4
  12. Arisawa K., Mitsudome H., Yoshida K., Sugimoto S., Ishikawa T., Fujiwara Y., Ichi I. Saturated fatty acid in the phospholipid monolayer contributes to the formation of large lipid droplets // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2016. V. 480. P. 641. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2016.10.109
  13. Makarenko S.P., Konenkina T.A., Suvorova G.G., Oskorbina M.V. Seasonal changes in the fatty acid composition of Pinus sylvestris needle lipids // Russ. J. Plant Physiol. 2014. V. 61. P. 119. https://doi.org/10.1134/S1021443713050105
  14. Kalugina O.V., Mikhailova T.A., Afanasyeva L.V., Gurina V.V., Ivanova M.V. Changes in the fatty acid composition of pine needle lipids under the aluminum smelter emissions // Ecotoxicology. 2021. V. 30. P. 2083. https://doi.org/10.1007/s10646-021-02479-2
  15. Hugly S., Somerville C.R. A role of membrane lipid polyunsaturation in chloroplast biogenesis at low temperature // Plant Physiol. 1992. V. 99. P. 197. https://doi.org/10.1104/pp.99.1.197
  16. Popov V.N., Antipina O.V., Pchelkin V.P., Tsydendambaev V.D. Changes in fatty acid composition of lipids in chloroplast membranes of tobacco plants during cold hardening // Russ. J. Plant Physiol. 2017. V. 64. P. 156. https://doi.org/10.1134/S1021443717010137
  17. Murphy D.J., The molecular organisation of the photosynthetic membranes of higher plants // Biochim. Biophys. Acta. 1986. V. 864. P. 33.
  18. Laskay G., Lehoczki E. Correlation between linolenic acid deficiency in chloroplast membrane lipids and decreasing photosynthetic activity in barley // Biochim. Biophys. Acta. 1986. V. 849. P. 77.
  19. Ivanova M.V., Makarenko S.P., Suvorova G.G. Fatty acid composition of lipids in Picea obovata needles in the spring vegetation period // Contemp. Probl. Ecol. 2018. V. 11. P. 207. https://doi.org/10.1134/S199542551802004X
  20. Awai K., Xu C., Tamot B., Benning C. A phosphatidic acid-binding protein of the chloroplast inner envelope membrane involved in lipid trafficking // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006. V. 103. P. 10817. https://doi.org/10.1073/pnas.0602754103
  21. Yoshida H., Yoshida N., Kuriyama I., Tomiyama-Sakamoto Y., Mizushina Y. Profiles of lipid components, fatty acid distributions of tryacylglycerols and phospholipids in Jack beans (Canavalia gladiata DC.) // Food Chem. 2013. V. 136. P. 807. https://doi.org/10.1016/j.foodchem. 2012.08.087
  22. Zhukov A.V. Palmitic acid and its role in the structure and functions of plant cell membranes // Russ. J. Plant Physiol. 2015. V. 62. P. 706. https://doi.org/10.1134/S1021443715050192
  23. Zhigacheva I.V., Burlakova E.B., Misharina T.A., Terenina M.B., Krikunova N.I., Generosova I.P., Shugaev A.G., Fattakhov S.G. Fatty acid composition of membrane lipids and energy metabolism in mitochondria of pea seedlings under water defici // Russ. J. Plant Physiol. 2013. V. 60. P. 212. https://doi.org/10.1134/S1021443713010111

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Ordination of 36 samples of birch bud fragments: – B. pubescens, – B. pendula, – B. pendula var. carelica. Ellipses a–b group the flowering phases; g–e – birch species. The flowering phases: I – white, II – gray, III – light gray, IV - black, a, g – PC 1 (70.93% dispersion) correlated with humidity (r = 0.87), SL content (r = 0.36); PC 2 (14.53% dispersion) correlated with NL content (r = 0.55) and GL (r = 0.75); b, d – PC 1 (49.11% dispersion) correlated with humidity (r = 0.72), SL content (r = 0.35) and GL (r = 0.57); PC 2 (35.93% dispersion) correlated with SL content (r = 0.69) and NL (r = 0.59); in, w – PC 1 (67.42% dispersion) correlated with the content of SL (r = 0.72), the content of NL (r = 0.50) and GL (r = 0.43); PC 2 (27.72% dispersion) correlated with humidity (r = 0.71), containing NL (r = 0.47) and GL (r = 0.50).

Download (348KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dry mass (a) and humidity (b) of fragments of one kidney of different types and forms of Betula: (1) B. pubescens, (2) B. pendula, (3) B. pendula var. carelica. White, hatching, gray – scales, stipules, leaflets, respectively. I–IV – phases of blooming. Comparisons were carried out for each fragment according to the phases of budding and by species of birch. Each value represents the average of the three biological repetitions and their standard deviation. Statistical differences are indicated in different Latin letters (Tukey's HSD test, P < 0.05).

Download (189KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The content of total lipids (a), neutral lipids (b), phospholipids (c) and glycolipids (d) fragments of kidneys of different types and forms of Betula: (1) B. pubescens, (2) B. pendula, (3) B. pendula var. carelica. White, hatching, gray – scales, stipules, leaflets, respectively. I–IV – phases of blooming. Comparisons were carried out for each fragment according to the phases of budding and by species of birch. Each value represents the average of the three biological repetitions and their standard deviation. Statistical differences are indicated in different Latin letters (Tukey's HSD test, P < 0.05).

Download (370KB)
Indexing metadata
5. Supplement
Download (87KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences