1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Ботанический журнал
  4. T. 108, № 12, 2023

Ботанический журнал, 2023, T. 108, № 12, стр. 1083-1092

Влияние перистоматического кольца на устьичные движения у Populus mexicana (salicaceae)

А. А. Паутов 1, *, С. М. Бауэр 1, О. В. Иванова 1, Е. Г. Крылова 1, Ю. О. Сапач 1, А. Н. Иванова 1, 2, О. В. Яковлева 2, Г. Р. Трухманова 1, И. А. Паутова 2

1 Санкт-Петербургский государственный университет
199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9, Россия

2 Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН
197022 Санкт-Петербург, Ул. Проф. Попова, 2, Россия

* E-mail: a.pautov@spbu.ru

Поступила в редакцию 22.10.2023
После доработки 03.11.2023
Принята к публикации 07.11.2023

Аннотация

Световая и сканирующая электронная микроскопия использованы для изучения устьичных комплексов Populus mexicana, листья которого имеют ксероморфное строение. Устьичные комплексы этого тополя латероцитные и парацитные. Стенки побочных клеток образуют перистоматическое кольцо, которое упирается сверху в наружные тангентальные стенки замыкающих клеток. Для выяснения функции перистоматического кольца мы применили моделирование, используя метод конечных элементов. Моделирование показало, что в процессе открывания устьица выгибаются наружные и внутренние тангентальные стенки его замыкающих клеток. Перистоматическое кольцо ограничивает движение наружных тангентальных стенок замыкающих клеток. Благодаря перистоматическому кольцу открытая устьичная щель погружается глубже в эпидерму. Она ýже и больше прикрыта наружными устьичными выступами, чем в комплексе без кольца. Обсуждается возможное влияние устьичной механики P. mexicana на потери воды при транспирации.

Ключевые слова: устьичный комплекс, перистоматическое кольцо, устьичные движения, моделирование

Список литературы

  1. Ahmad K.J. 1962. Cuticular striations in Cestrum. – Curr. Sci. 31: 388–390.

  2. Akçin Ö.E., Şenel G., Akçin Y. 2013. Leaf epidermis morphology of some Onosma (Boraginaceae) species from Turkey. – Turk. J. Bot. 37: 55–64. https://doi.org/10.3906/bot-1202-33

  3. Bargel H., Koch K., Cerman Z., Neinhuis C. 2006. Structure-function relationships of the plant cuticle and cuticular waxes–a smart material? – Funct. Plant Biol. 33 (10): 893–910. https://doi.org/10.1071/FP06139

  4. Barthlott W., Neinhuis C. 1997. Purity of sacred lotus or escape from contamination in biological surfaces. – Planta. 202: 1–8. https://doi.org/10.1007/s004250050096

  5. [Besschetnov, Grudzinskaya] Бессчетнов П.П., Грудзинская Л.М. 1981. Туранговые тополя Казахстана. Алма-Ата. 152 с.

  6. Braybrook S.A. 2015. Measuring the elasticity of plant cells with atomic force microscopy. – In: Biophysical Methods in Cell Biology. 125: 237–254.

  7. Carter R., Woolfenden H., Baillie A., Amsbury S., Carroll S., Healicon E., Sovatzoglou S., Braybrook S., Gray J.E., Hobbs J., Morris R.J., Fleming A.J. 2017. Stomatal Opening Involves Polar, Not Radial, Stiffening Of Guard Cells. – Curr. Biol. 27: 2974–2983.

  8. Cheng P.C., Greyson R.I., Walden D.B. 1986. The anther cuticle of Zea mays. – Can. J. Bot. 64: 2088–2097. https://doi.org/10.1139/b86-274

  9. Deghan B. 1980. Application of epidermal morphology to taxonomic delimitations in the genus Jatropha L. (Euphorbiaceae). – Bot. J. Linn. Soc. 80: 257–278. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.1980.tb01989.x

  10. Felger R.S., Johnson M.B., Wilson M.F. 2001. The trees of Sonora, Mexico. Oxford. 296 p.

  11. Fontenelle G.B., Costa C.G., Machado R.D. 1994. Foliar anatomy and micromorphology of eleven species of Eugenia L. (Myrtaceae). – Bot. J. Linn. Soc. 116: 111–133. https://doi.org/10.1006/bojl.1994.1056

  12. Franks P.J., Cowan I.R., Farquhar G.D. 1998. A study of stomatal mechanics using the cell pressure probe. – Plant Cell Environ. 21: 94–100.

  13. Fung Y.C. 1993. Biomechanics: mechanical properties of living tissue. New York.

  14. Guttenberg H. 1959. Die physiologische Anatomie der Spaltöffnungen. – In: Handbuch der Pflanzenphysio-logie. Encyclopedia of Plant Physiology. Vol. 17/1. Berlin, Heidelberg. P. 399–414. https://doi.org/10.1007/978-3-642-94755-1_18

  15. Kerp H. 1990. The study of fossil Gymnosperms by means of cuticular analysis. – Palaios. 5: 548–569.

  16. Klimko M., Truchan M. 2006. Morphological variability of the leaf epidermis in selected taxa of the genus Ficus L. (Moraceae) and its taxonomic implications. – Acta Soc. Bot. Pol. 75(4): 309–324. https://doi.org/10.5586/asbp.2006.038

  17. Koch K., Bhushan B., Barthlott W. 2009. Multifunctional surface structures of plants: an inspiration for biomimetics: invited review. – Prog. Mater. Sci. 54: 137–178. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2008.07.003

  18. [Komarov] Комаров В.Л. 1936. Род Тополь. – В кн.: Флора СССР. Т. 5. М.-Л. С. 215–242.

  19. [Korovin] Коровин Е.П. 1934. Растительность Средней Азии и Южного Казахстана. М., Ташкент. 480 с.

  20. Kramer P.J., Kozlowski T.T. 1983. Physiology of woody plants. 462 p.

  21. Lawrence K.L. 2006. ANSYS workbench tutorial (ANSYS Release 10), SDC Publications, Schoroff Development Corporation.

  22. Madenci E., Guven I. 2006. The finite element method and applications in engineering using ANSYS. Springer Science+Business Media, LLC.

  23. Neinhuis C., Barthlott W. 1997. Characterization and distribution of water-repellent, self-cleaning plant surfaces. – Ann. Bot. 79: 667–677. https://doi.org/10.1006/anbo.1997.0400

  24. [Pautov] Паутов А.А. 2002. Структура листа в эволюции тополей. СПб. 164 с.

  25. Pautov A., Bauer S., Ivanova O., Krylova E., Yakovleva O., Sapach Y., Pautova I. 2021. Stomatal rings: Structure, functions and origin. – Bot. J. Linn. Soc. 195 (3): 357–379. https://doi.org/10.1093/botlinnean/boaa096

  26. Pautov A., Bauer S., Ivanova O., Krylova E., Yakovleva O.V., Sapach Yu., Pautova I. 2019. Influence of stomatal rings on movements of guard cells. – Trees – Structure and Function. 33 (5): 1459–1474. https://doi.org/10.1007/s00468-019-01873-y

  27. [Pautov et al.] Паутов А.А., Сапач Ю.О., Трухманова Г.Р., Яковлева О.В., Крылова Е.Г., Паутова И.А. 2022. Структурное разнообразие устьичных и перистоматических колец. – Бот. журн. 107 (9): 869–884. https://doi.org/10.31857/S0006813622090083

  28. [Pautov et al.] Паутов А.А., Яковлева О.В., Гордиенко Ю.В. 2003. О сходстве строения эпидермы листа представителей семейств Flacourtiaceae и Salicaceae. – Бот. журн. 88 (2): 84–87.

  29. [Pautov et al.] Паутов А.А., Яковлева О.В., Колодяжный С.Ф. 2002. Микрорельеф поверхности листьев у Populus (Salicaceae). – Бот. журн. 87 (1): 63–72.

  30. Roth-Nebelsick A., Fernández V., Peguero-Pina J.J., Sancho-Knapik D., Gil-Pelegrín E. 2013. Stomatal encryption by epicuticular waxes as a plastic trait modifying gas exchange in a Mediterranean evergreen species (Quercus coccifera L.). – Plant Cell Environ. 36 (3): 579–589. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2012.02597.x

  31. Srinual A., Thammathaworn A. 2008. Leaf Anatomy of Vatica L. (Dipterocarpaceae) in Thailand. – Nat. Hist. J. Chulalongkorn University. 8 (2): 121–134.

  32. Stace C.A. 1965. Cuticular studies as an aid to plant taxonomy. – Bull. Br. Mus. (Nat. Hist.). 4 (1): 1–78.

  33. [Usmanov] Усманов А.У. 1971. Тополь. – В кн.: Дендрология Узбекистана. Т. 3. 263 с.

  34. [Vasilevskaya] Василевская В.К. 1954. Формирование листа засухоустойчивых растений. Ашхабад. 183 с.

  35. [Vasiliev] Васильев Б.Р. 1988. Строение листа древесных растений различных климатических зон. Л. 208 с.

  36. [Walter] Вальтер Г. 1968. Растительность земного шара: Эколого-физиологическая характеристика. Т. 1. Тропические и субтропические зоны. М. 551 с.

  37. Wiedemann P., Neinhuis C. 1998. Biomechanics of Isolated Plant Cuticles. – Botanica Acta. 111: 28–34.

  38. Wilkinson H.P. 1979. The plant surface (mainly leaf). – In: Anatomy of the dicotyledons. Ed. 2. Vol. I. Oxford. P. 97–117.

  39. Woolfenden H.C., Bourdais G., Kopischke M., Miedes E., Molina A., Robatzek S., Morris R.J. 2017. A computational approach for inferring the cell wall properties that govern guard cell dynamics. – The Plant Journal. 92: 5–18.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Ботанический журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал