Состояние фотосинтетического аппарата древесных растений при повреждении галловыми клещами

Приводятся данные о влиянии галловых клещей на состояние фотосинтетического аппарата листьев древесных растений. Сбор материала проводили на территории Дендропарка лесоводов Кировской области, который расположен в черте г. Киров (подзона южной тайги). Для выявления степени повреждения растений галловыми клещами с каждого участка собирали 100 листьев (по 10 листьев с 10 деревьев). На участках с наибольшей степенью поражения  галлообразователями  случайным  образом  отбирали  по  50  поврежденных  и 50 неповрежденных листьев, измеряли длину и ширину листа. Листья для определения фотосинтетических пигментов отбирали в первой половине дня (10:00 – 12:00). Пробы листьев (0.15 – 0.25 г) фиксировали кипящим 100%-ным ацетоном. Содержание пластидных пигментов в экстракте оценивали с использованием спектрофотометра SPEKOL 1300 (Analytik Jena, Германия). Хлорофилл а, b и каротиноиды определяли при длинах волн 662, 644 и 470 нм соответственно. На исследованной территории на листьях встречено шесть видов галловых клещей, которые широко распространены в пределах ареала деревьев. Повреждения листьев на липе вызваны Eriophyes leiosoma и E. tiliae, на черёмухе – E. padi, на осине – Aceria varia, на рябине – E. sorbi и на вязе – E. ulmicola. Все выявленные виды галлообразователей представлены монофагами. Наиболее многочисленными видами были черемуховый клещ (E. padi) и рожковый липовый клещ (E. tiliae). Поражение листьев галловыми клещами не оказывало существенного влияния на размеры листьев, но приводило к изменениям в пигментном комплексе. Заселение листьев фитофагами вызывало снижение содержания пластидных пигментов в листьях деревьев. Среди изученных растений более чувствительными к поражению галлами были липа и черёмуха, в меньшей степени происходили изменения в пигментном фонде при поражении клещами листьев вяза, рябины и осины. Выявленные изменения фотосинтетического аппарата древесных растений при повреждении галлообразователями указывают на опасность данной группы филлофагов для древесных насаждений на урбанизированных территориях.

1. Аникин В. В., Никельшпарг М. И., Никельшпарг Э. И., Конюхов И. В. Фотосинтетическая активность у повилики Cuscuta campestris (Convolvulaceae) при заселении растения галлообразователем-долгоносиком Smicronyx smreczynskii (Coleoptera, Curculionidae) // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17, №. 1. С. 42 – 47. DOI: 10.18500/1816-9775-2017-17-1-42-47

2. Дымова О. В., Головко Т. К. Фотосинтетические пигменты: функционирование, экология, биологическая активность // Изв. Уфим. науч. центра РАН. 2018. № 3(4). С. 5 – 16. DOI: 10.31040/2222-8349-2018-4-3-5-16

3. Глушакова А. М., Качалкин А. В. Эндофитные дрожжи в листовых галлах // Микробиология. 2017. Т. 86, № 2. С. 239 – 246. DOI: 10.7868/S0026365617020094

4. Маслова Т. Г., Попова И. А., Попова О. Ф. Критическая оценка спектрофотометрического метода количественного определения каротиноидов // Физиология растений. 1986. Т. 39, № 6. С. 615 – 619.

5. Пестов С. В., Тычинкина И. Г., Огородникова С. Ю. Влияние галловых клещей на состояние ассимиляционного аппарата липы сердцевидной // Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2018. № 44. С. 188 – 201. DOI: 10.17223/19988591/44/11

6. Попова И. А., Маслова Т. Г., Попова О. Ф. Особенности пигментного аппарата растений различных ботанико-географических зон // Эколого-физиологические исследования фотосинтеза и дыхания растений / под ред. О. А. Семихатовой Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. С. 115 – 129.

7. Черненькова Т. В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. М. : Наука, 2002. 191 с.

8. Четвериков Ф. Е., Вишняков А. Э., Додуева И. Е., Лебедева М. А., Сухарева С. И., Шаварда А. Л. Галлогенез, индуцируемый четырехногими клещами (Acariformes: Eriophyoidea) // Паразитология. 2015. Т. 49, № 5. С. 365 – 375.

9. Carneiro R. G. S., Castro A. C., Isaias R. M. S. Unique histochemical gradients in a photosynthesis-deficient plant gall // South African J. of Botany. 2014. Vol. 92. P. 97 – 104. DOI: 10.1016/j.sajb.2014.02.011

10. Dias G. G., Moreira G. R. P., Ferreira B. G., Isaias R. M. S. Why do the galls induced by Calophya duvauae Scott on Schinus polygamus (Cav.) Cabrera (Anacardiaceae) change colors? // Biochemical Systematic and Ecology. 2013. Vol. 48. P. 111 – 122. DOI: 10.1016/j.bse.2012.12.013

11. Huang M.-Y., Chou H.-M., Chang Y.-T., Yang C.-M. The number of cecidomyiid insect galls affects the photosynthesis of Machilus thunbergii host leaves // J. of Asia-Pacific Entomology. 2014 a. Vol. 17, № 2. P. 151 – 154. DOI: 10.1016/j.aspen.2013.12.002

12. Huang M.-Y., Huang W.-D., Chou H.-M., Chen C.-C., Chang Y.-T., Yang C.-M. Herbivorous insects alter the chlorophyll metabolism of galls on host plants // J. of Asia-Pacific Entomology. 2014 b. Vol. 17, № 3. P. 431 – 434. DOI: 10.1016/j.aspen.2014.04.004

13. Isaias R. M. S., Oliveira D. C., Moreira A. S. F. P., Soares G. L. G., Carneiro R. G. S. The imbalance of redox homeostasis in arthropod-induced plant galls: Mechanisms of stress generation and dissipation // Biochimica et Biophysica Acta. 2015. Vol. 1850, № 8. P. 1509 – 1517. DOI: 10.1016/j.bbagen.2015.03.007

14. Karioti A., Tooulakou G., Bilia A. R., Psaras G. K., Karabourniotis G., Skaltsa H. Erinea formation on Quercus ilex leaves: Anatomical, physiological and chemical responses of leaf trichomes against mite attack // Phytochemistry. 2011. Vol 72, № 1 – 2. P. 230 – 237. DOI: 10.1016/j.phytochem.2010.11.005

15. Khattab H., Khattab I. Responses of Eucalypt Trees to the Insect Feeding (Gall-Forming Psyllid) // International J. of Agriculture and Biology. 2005. Vol. 7, № 6. P. 979 – 984.

16. Kmieć K., Rubinowska K., Michałek W., Sytykiewicz H. The effect of galling aphids feeding on photosynthesis photochemistry of elm trees (Ulmus sp.) // Photosynthetica. 2018. Vol. 56, № 4. P. 989 – 997. DOI: 10.1007/s11099-018-0813-9

17. Lichtenthaler H. K. Chlorophylls and Carotenoids : Pigments of Photosynthetic Biomembranes // Methods in Enzymology. 1987. Vol. 148. P. 350 – 382.

18. Motta L. B., Kraus J. E., Salatino A., Maria L. F. Distribution of metabolites in galled and non-galled foliar tissues of Tibouchina pulchra // Biochemical Systematics and Ecology. 2003. Vol. 33. P. 971 – 981. DOI: 10.1016/j.bse.2005.02.004

19. Oliveira D. C., Isaias R. M. S., Moreira A. S. F. P., Magalhães T. A., Lemos-Filho J. P. Is the oxidative stress caused by Aspidosperma spp. galls capable of altering leaf photosynthesis? // Plant Science. 2011. Vol. 180, № 3. P. 489 – 495. DOI: 10.1016/j.plantsci.2010.11.005

20. Skoracka A. Host specificity of eriophyoid mites: specialists or generalists? // Biological Letters. 2006. Vol. 43, № 2. P. 289 – 298.

21. Skoracka A., Smith L., Oldfield G., Cristofaro M., Amrine J. W. Host-plant specificity and specialization in eriophyoid mites and their importance for the use of eriophyoid mites as biocontrol agents of weeds // Experimental and Applied Acarology. 2010. Vol. 51. P. 93 – 113. DOI: 10.1007/s10493-009-9323-6

22. Yang C. M., Yang M. M., Huang M. Y., Hsu J. M., Jane W. N. Herbivorous insect causes deficiency of pigment-protein complexes in an oval-pointed cecidomyiid gall of Machilus thunbergii leaves // Botanical Bulletin of Academia Sinica. 2003. Vol. 44. P. 314 – 321.