Содержание фотосинтетических пигментов, фенольных антиоксидантов и тестирование ISSR‑праймеров для Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin

Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin – это кустарник или небольшое дерево, которое используется в агролесомелиорации и борьбе с опустыниванием засушливых территорий Юга России. На сегодняшний день слабо изученными остаются вопросы формирования адаптивных реакций на физиолого-биохимическом уровне, который представлен фотосинтетическим аппаратом и содержанием метаболитов в зеленых побегах, их связи с антиоксидантными свойствами. Также представляет интерес анализ генетической структуры различных популяций с помощью ДНК-маркеров. Работа посвящена оценке содержания хлорофиллов, каротиноидов и фенольных антиоксидантов в зеленых побегах и поиску наиболее информативных ISSR‑праймеров для последующего их использования в анализе генетической структуры популяций H. aphyllum. Исследование проведено в 2024 г. с образцами H. aphyllum, собранными на территории Харабалинского района Астраханской области. Установлено, что ISSR‑праймеры UBC809, UBC810, UBC811, UBC818, UBC826, UBC834, UBC840, UBC846, UBC855, UBC860, UBC887, UBC890 можно рекомендовать для ISSR‑анализа генетического разнообразия популяций H. aphyllum. В работе представлен фактический материал по содержанию фотосинтетических пигментов, а также метаболитов с антиоксидантными свойствами в зеленых побегах исследуемого вида.

1. Suo Z., Jia Z., Lu Q., Pan B., Jin X., Xu G., Peng X., Sun H., Tao Y. Distinguishing Haloxylon persicum and H. ammodendron (Haloxylon Bunge, Amaranthaceae) using DNA marker // AASRI Procedia. 2012. V. 1. P. 305–310. https://doi.org/10.1016/j.aasri.2012.06.047.

2. Yang F., Lv G. Metabolomic analysis of the response of Haloxylon ammodendron and Haloxylon persicum to drought // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24, No 10. Art. 9099. https://doi.org/10.3390/ijms24109099.

3. Chen M., Zuo X.-A. Effect of pollen limitation and pollinator visitation on pollination success of Haloxylon ammodendron (CA Mey.) bunge in fragmented habitats // Front. Plant Sci. 2019. V. 10. Art. 327. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00327.

4. Shi J., Hao X., Wang Z., Jiang M., Peng M., Bai J., Zhuang L. Effects of great gerbil disturbance on photosynthetic characteristics and nutrient status of Haloxylon ammodendron // Plants. 2024. V. 13, No 11. Art. 1457. https://doi.org/10.3390/plants13111457.

5. Шагаипов М.М., Булахтина Г.К. Саксаул черный – надежное средство повышения урожайности естественных пастбищ в пустынной зоне // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. 2011. №. 2. С. 67–70.

6. Новицкий З.Б., Хамзаев А.Х., Бакиров Н.Ж., Атаджанова Г.Х. Создание постоянных лесосеменных участков саксаула (Haloxylon aphyllum (Minkw.)) на осушенном дне Аральского моря // Russ. J. Ecosyst. Ecol. 2022. V. 7, No 2. Art. 1. https://doi.org/10.21685/2500-0578-2022-2-1.

7. Wang P., Man L., Ma L., Qi J., Ren Y., Yao Z., Wang B., Cheng C., Zhang H. In vitro regeneration of Haloxylon ammodendron // Not. Sci. Biol. 2023. V. 15, No 2. Art. 11585. https://doi.org/10.55779/nsb15211585.

8. Liu Y., Zeng Y., Yang Y., Wang N., Liang Y. Competition, spatial pattern, and regeneration of Haloxylon ammodendron and Haloxylon persicum communities in the Gurbantunggut Desert, Northwest China // J. Arid Land. 2022. V. 14, No 10. P. 1138–1158. https://doi.org/10.1007/s40333-022-0105-x.

9. Peng Y., Nafee-Ul A., Liu M., He Q., Liang Z. Assessment of genetic diversity in Bupleurum spp. basing agronomic traits, medicinal components and ISSR markers // Genes. 2023. V. 14, No 4. Art. 951. https://doi.org/10.3390/genes14040951.

10. Saghir K., Abdelwahd R., Iraqi D., Lebkiri N., Gaboun F., El Goumi Y., Ibrahimi M., Abbas Y., Diria G. Assessment of genetic diversity among wild rose in Morocco using ISSR and DAMD markers // J. Genet. Eng. Biotechnol. 2022. V. 20, No 1. Art. 150. https://doi.org/10.1186/s43141-022-00425-1.

11. Sharma A., Dutta P., Doggalli G., Nageshvar Chapter 5: Genome mapping using ISSR markers // Heisnam P., Ansari Z.G., Khurshid N., Kumaresan P.R., Yadav D., Majumder J. (Eds.) Emerging Trends in Climate Action for Sustainable Development. Srinagar: Res. Floor, 2024. P. 47–56.

12. Jabari M., Golparvar A., Sorkhilalehloo B., Shams M. Investigation of genetic diversity of Iranian wild relatives of bread wheat using ISSR and SSR markers // J. Genet. Eng. Biotechnol. 2023. V. 21, No 1. Art. 73. https://doi.org/10.1186/s43141-023-00526-5.

13. Shayan S., Vahed M.M., Mohammadi S.A., Ghassemi-Golezani K., Sadeghpour F., Youssefi A. Genetic diversity and grouping of winter barley genotypes for root characteristics and ISSR markers // Plant Prod. 2020. V. 43, No 3. P. 323–336. https://doi.org/10.22055/ppd.2019.27840.1684.

14. He X.-h., Si J.-h., Zhou D.-m., Wang C.-l., Zhao C.-y., Jia B., Qin J., Zhu X.-l. Leaf chlorophyll parameters and photosynthetic characteristic variations with stand age in a typical desert species (Haloxylon ammodendron) // Front. Plant Sci. 2022. V. 13. Art. 967849. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.967849.

15. Krzemińska B., Borkowska I., Malm M., Tchórzewska D., Vangronsveld J., Vassilev A., Dos Santos Szewczyk K., Wójcik M. Comparative study of the photosynthetic efficiency and leaf structure of four Cotoneaster species // Sci. Rep. 2024. V. 14, No 1. Art. 25113. https://doi.org/10.1038/s41598-024-75434-w.

16. Sims D.A., Gamon J.A. Relationships between leaf pigment content and spectral reflectance across a wide range of species, leaf structures and developmental stages // Remote Sens. Environ. 2002. V. 81, Nos 2–3. P. 337–354. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(02)00010-X.

17. González-Espíndola L.Á., Pedroza-Sandoval A., Trejo-Calzada R., Jacobo-Salcedo M.d.R., García de los Santos G., Quezada-Rivera J.J. Relative water content, chlorophyll index, and photosynthetic pigments on Lotus corniculatus L. in response to water deficit // Plants. 2024. V. 13, No 7. Art. 961. https://doi.org/10.3390/plants13070961.

18. Swoczyna T., Kalaji H.M., Bussotti F., Mojski J., Pollastrini M. Environmental stress what can we learn from chlorophyll a fluorescence analysis in woody plants? A review // Front. Plant Sci. 2022. V. 13. Art. 1048582. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1048582.

19. Wang N., Chen H., Tian Y. Effects of nickel, lead, and copper stress on the growth and biochemical responses of Aegilops tauschii seedlings // Sci. Rep. 2024. V. 14, No 1. Art. 24832. https://doi.org/10.1038/s41598-024-77143-w.

20. Rosas-Saavedra C., Stange C. Biosynthesis of carotenoids in plants: Enzymes and color // Stange C. (Ed.) Carotenoids in Nature: Biosynthesis, Regulation and Function. Ser.: Subcellular Biochemistry. V. 79. Cham: Springer, 2016. P. 35–69. https://doi.org/10.1007/978-3-319-39126-7_2.

21. Nisar N., Li L., Lu S., Khin N.C., Pogson B.J. Carotenoid metabolism in plants // Mol. Plant. 2015. V. 8, No 1. P. 68–82. https://doi.org/10.1016/j.molp.2014.12.007.

22. Ainsworth E.A., Gillespie K.M. Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using Folin–Ciocalteu reagent // Nat. Protoc. 2007. V. 2, No 4. P. 875–877. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.102.

23. Habyarimana E., Dall’Agata M., De Franceschi P., Baloch F.S. Genome-wide association mapping of total antioxidant capacity, phenols, tannins, and flavonoids in a panel of Sorghum bicolor and S. bicolor × S. halepense populations using multi-locus models // PLoS One. 2019. V. 14, No 12. Art. e0225979. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0225979.

24. Макаркина М.А., Ветрова О.А., Богомолова Н.И. Изучение содержания каротиноидов в плодах ягодных культур // Садоводство и виноградарство. 2023. № 5. С. 49–55. https://doi.org/10.31676/0235-2591-2023-5-49-55.

25. Shestibratov K.A., Baranov O.Yu., Mescherova E.N., Kiryanov P.S., Panteleev S.V., Mozharovskaya L.V., Krutovsky K.V., Padutov V.E. Structure and phylogeny of the curly birch chloroplast genome // Front. Genet. 2021. V. 12. Art. 625764. https://doi.org/10.3389/fgene.2021.625764.

26. Lichtenthaler H.K., Babani F. Contents of photosynthetic pigments and ratios of chlorophyll a/b and chlorophylls to carotenoids (a+b)/(x+c) in C4 plants as compared to C3 plants // Photosynthetica. 2022. V. 60, No 1. P. 3–9. https://doi.org/10.32615/ps.2021.041.

27. Николаева Т.Н., Лапшин П.В., Загоскина Н.В. Метод определения суммарного содержания фенольных соединений в растительных экстрактах с реактивом Фолина-Дениса и реактивом Фолина-Чокальтеу: модификация и сравнение // Химия растит. сырья. 2021. № 2. С. 291–299. https://doi.org/10.14258/jcprm.2021028250.

28. Ramos R.T.M., Bezerra I.C.F., Ferreira M.R.A., Soares L.A.L. Spectrophotometric quantification of flavonoids in herbal material, crude extract, and fractions from leaves of Eugenia uniflora Linn. // Pharmacogn. Res. 2017. V. 9, No 3. P. 253–260. https://doi.org/10.4103/pr.pr_143_16.

29. Schober P., Boer C., Schwarte LA. Correlation coefficients: Appropriate use and interpretation // Anesth. Analg. 2018. V. 126, No 5. P. 1763–1768. https://doi.org/10.1213/ANE.0000000000002864.

30. Семенютина В.А., Беляев А.И., Свинцов И.П. Анализ содержания биологических пигментов в листьях древесных растений при стрессовых воздействиях // Успехи современ. естествозн. 2020. № 7. С. 43–48. https://doi.org/10.17513/use.37430.

31. Lorini A., Damin F.M., de Oliveira D.N., Crizel R.L., Godoy H.T., Galli V., Meinhart A.D.Characterization and quantification of bioactive compounds from Ilex paraguariensis residue by HPLC-ESI-QTOF-MS from plants cultivated under different cultivation systems // J. Food Sci. 2021. V. 86, No 5. P. 1599–1619. https://doi.org/10.1111/1750-3841.15694.

32. Gao G., Lv Z., Zhang G., Li J., Zhang J., He C. An ABA-flavonoid relationship contributes to the differences in drought resistance between different sea buckthorn subspecies // Tree Physiol. 2021. V. 41, No 5. P. 744–755. https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa155.

33. Bhusal N., Lee M., Lee H., Adhikari A., Han A.R., Han A., Kim H.S. Evaluation of morphological, physiological, and biochemical traits for assessing drought resistance in eleven tree species // Sci. Total Environ. 2021. V. 779. Art. 146466. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146466.

34. Shi Z., Deng X., Bai D., Lei J., Li M., Zeng L., Xiao W. Transcriptomic analysis reveals the mechanism of Picea crassifolia survival for alpine treeline condition // Forests. 2020. V. 11, No 2. Art. 156. https://doi.org/10.3390/f11020156.