EFFECT OF THE PERISTOMATAL RIM UPON STOMATAL MOVEMENTS IN  POPULUS MEXICANA  (SALICACEAE)

A. A. Pautov; Паутов А. А.; S. M. Bauer; Бауэр С. М.; O. V. Ivanova; Иванова О. В.; E. G. Krylova; Крылова Е. Г.; Yu. O. Sapach; Сапач Ю. О.; A. N. Ivanova; Иванова А. Н.; O. V. Yakovleva; Яковлева О. В.; G. R. Truchmanova; Трухманова Г. Р.; I. A. Pautova; Паутова И. А.

doi:10.31857/S0006813623120086

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

Авторы: Паутов А.А.¹, Бауэр С.М.¹, Иванова О.В.¹, Крылова Е.Г.¹, Сапач Ю.О.¹, Иванова А.Н.¹^,2, Яковлева О.В.², Трухманова Г.Р.¹, Паутова И.А.²
Учреждения:
1. Санкт-Петербургский государственный университет
2. Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН
Выпуск: Том 108, № 12 (2023)
Страницы: 1083-1092
Раздел: СООБЩЕНИЯ
URL: https://journals.rcsi.science/0006-8136/article/view/233537
DOI: https://doi.org/10.31857/S0006813623120086
EDN: https://elibrary.ru/CYHOLN
ID: 233537

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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

Ahmad K.J. 1962. Cuticular striations in Cestrum. – Curr. Sci. 31: 388–390.
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
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
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
[Besschetnov, Grudzinskaya] Бессчетнов П.П., Грудзинская Л.М. 1981. Туранговые тополя Казахстана. Алма-Ата. 152 с.
Braybrook S.A. 2015. Measuring the elasticity of plant cells with atomic force microscopy. – In: Biophysical Methods in Cell Biology. 125: 237–254.
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.
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
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
Felger R.S., Johnson M.B., Wilson M.F. 2001. The trees of Sonora, Mexico. Oxford. 296 p.
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
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.
Fung Y.C. 1993. Biomechanics: mechanical properties of living tissue. New York.
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
Kerp H. 1990. The study of fossil Gymnosperms by means of cuticular analysis. – Palaios. 5: 548–569.
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
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
[Komarov] Комаров В.Л. 1936. Род Тополь. – В кн.: Флора СССР. Т. 5. М.-Л. С. 215–242.
[Korovin] Коровин Е.П. 1934. Растительность Средней Азии и Южного Казахстана. М., Ташкент. 480 с.
Kramer P.J., Kozlowski T.T. 1983. Physiology of woody plants. 462 p.
Lawrence K.L. 2006. ANSYS workbench tutorial (ANSYS Release 10), SDC Publications, Schoroff Development Corporation.
Madenci E., Guven I. 2006. The finite element method and applications in engineering using ANSYS. Springer Science+Business Media, LLC.
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
[Pautov] Паутов А.А. 2002. Структура листа в эволюции тополей. СПб. 164 с.
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
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
[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
[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.
[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.
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
Srinual A., Thammathaworn A. 2008. Leaf Anatomy of Vatica L. (Dipterocarpaceae) in Thailand. – Nat. Hist. J. Chulalongkorn University. 8 (2): 121–134.
Stace C.A. 1965. Cuticular studies as an aid to plant taxonomy. – Bull. Br. Mus. (Nat. Hist.). 4 (1): 1–78.
[Usmanov] Усманов А.У. 1971. Тополь. – В кн.: Дендрология Узбекистана. Т. 3. 263 с.
[Vasilevskaya] Василевская В.К. 1954. Формирование листа засухоустойчивых растений. Ашхабад. 183 с.
[Vasiliev] Васильев Б.Р. 1988. Строение листа древесных растений различных климатических зон. Л. 208 с.
[Walter] Вальтер Г. 1968. Растительность земного шара: Эколого-физиологическая характеристика. Т. 1. Тропические и субтропические зоны. М. 551 с.
Wiedemann P., Neinhuis C. 1998. Biomechanics of Isolated Plant Cuticles. – Botanica Acta. 111: 28–34.
Wilkinson H.P. 1979. The plant surface (mainly leaf). – In: Anatomy of the dicotyledons. Ed. 2. Vol. I. Oxford. P. 97–117.
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.