Assessment of the Negative Impact of the Quarantine Pest Oak Lace Bug in the Western Caucasus

A. R. Bibin; Бибин А. Р.; O. G. Belous; Белоус О. Г.; N. B. Platonova; Платонова Н. Б.

doi:10.31857/S0024114823060025

Assessment of the Negative Impact of the Quarantine Pest Oak Lace Bug in the Western Caucasus

Authors: Bibin A.R.¹^,2^,3, Belous O.G.⁴, Platonova N.B.⁴
Affiliations:
1. Tembotov’s Institute of Ecology of Mountainous Territories of the RAS
2. Caucasian State Natural Biosphere Reserve
3. Maykop State Technological University
4. Subtropical Scientific Center of the RAS
Issue: No 6 (2023)
Pages: 655-662
Section: RESEARCH
URL: https://journals.rcsi.science/0024-1148/article/view/148152
DOI: https://doi.org/10.31857/S0024114823060025
EDN: https://elibrary.ru/YXTROW
ID: 148152

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

In 2015, an invasive oak lace bug (Corythucha arcuata) (Say, 1832), a representative of the North American fauna of lace bugs (Heteroptera: Tingidae), was discovered in the Krasnodar Territory. The main harmfulness of oak lace bug lies in it sucking the cell juices from the leaves, as a result of which their chlorosis develops, which can be especially dangerous and serve as a cause of repression and death of oaks. To assess the foraging impact of oak lace nug, we analysed the pigment composition of English oak (Quercus robur L.) leaves before and after infestation. The optical density of the extracted pigments was measured on a spectrophotometer. The functional state of the photosynthetic apparatus was assessed using a portable chlorophyll fluorometer. As a result, a significant decrease in the content of the main photosynthetic pigment, chlorophyll, as well as carotenoids was found, which indicates the suppression of the plant’s nonspecific protective mechanism. In parallel, there occurs a decrease in the photosynthetic activity coefficient and the vitality level. However, these negative processes are at least partially offset by an increase in chlorophyll b, which prevents the inhibition of CO₂ assimilation. Pest damage causes a significant decrease in leaf thickness, mainly due to a decrease in the biometric parameters of spongy and columnar parenchyma.

Keywords

oak lace bug, chlorophyll, carotenoids, negative impact

References

Бибин А.Р., Грабенко Е.А. Предварительная оценка негативного воздействия карантинного вредителя кружевница дубовая на дубравы Западного Кавказа // Устойчивое лесопользование. 2021. № 2 (66). С. 20–23. https://doi.org/10.12345/2308-541X_2021_66_2_20
Борисов Б.А., Карпун Н.Н., Бибин А.Р., Грабенко Е.А., Ширяева Н.В., Лянгузов М.Е. Новые данные о трофических связях инвазионного клопа дубовой кружевницы Corythuсha arсuata (Heteroptera: Tingidae) в Краснодарском крае и Республике Адыгея по результатам исследований в 2018 году // Субтропическое и декоративное садоводство. 2018. № 67. С. 188–203.
Будаговская О.Н., Будаговский А.В., Будаговский И.А., Гончаров С.А. Комплексная диагностика функционального состояния растений // Научные основы эффективного садоводства. 2006. С. 101–111.
Будаговская О.Н. Новые оптические методы и приборы количественной оценки адаптивного потенциала садовых растений // Плодоводство и ягодоводство России. 2001. Т. 28. С. 74–79. ISSN 2073-4948
Гольцев В.Н., Каладжи М.Х., Кузманова М.А., Аллахвердиев С.И. Переменная и замедленная флуоресценция хлорофилла a – теоретические основы и практическое приложение в исследовании растений. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2014. 220 с. ISBN 978-5-4344-0180-7
Заленский О.В. Эколого-физиологические аспекты изучения фотосинтеза // Тимирязевские чтения. Л.: Наука, 1977. Вып. 37. 57 с.
Корнеев Д.Ю. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлорофилла. Киев, 2002. 191 с.
Красновский A.A. Синглетный молекулярный кислород: механизмы образования и пути дезактивации в фотосинтетических системах // Биофизика. 1994. Т. 39. № 2. С. 236–250.
Кунина В.А., Белоус О.Г. Состояние фотосинтетических пигментов листьев древесных растений в условиях городской среды // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2020. Том 6 (72). № 2. С. 108–118. https://doi.org/10.37279/2413-1725-2020-6-2-108-118
Кунина В.А., Белоус О.Г., Коннов Н.А. Морфологические параметры листовой пластинки как показатель функционального состояния городских видов // Субтропическое и декоративное садоводство. 2021. № 77. С. 120–131. https://doi.org/10.31360/2225-3068-2021-77-120-131
Любименко В.Н. Работы по фотосинтезу и пигментам растений. Киев: АН УССР, 1963. Т. 2. 598 с.
Насыров Ю.С. Генетическая регуляция формирования и активности фотосинтетического аппарата // Физиология фотосинтеза. М.: Наука, 1982. С. 146–164.
Ракутько С.А., Мишанов А.П., Ракутько Е.Н., Маркова А.Е. Дисперсионный анализ биометрических показателей и содержания хлорофилла в листьях рассады томата, выращиваемой в различных условиях световой среды // АгроЭкоИнженерия. 2020. № 2 (103). С. 30–44. https://doi.org/10.24411/0131-5226-2020-10239
Рындин А.В., Белоус О.Г., Маляровская В.И., Притула З.В., Абильфазова Ю.С., Кожевникова А.М. Использование физиолого-биохимических методов для выявления механизмов адаптации субтропических, южных плодовых и декоративных культур в условиях субтропиков России // Сельскохозяйственная биология. 2014. № 3. С. 40–48.
Стрюкова Н.М., Омельяненко Т.З., Голуб В.Б. Дубовая кружевница в Республике Крым // Защита и карантин растений. 2019. № 9. С. 43–44.
Чудинова Л.А., Орлова Н.В. Физиология устойчивости растений. Пермь, 2006. 124 с. ISBN 5-7944-0653-4
Шлык А.А. Биохимические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971. С. 154–170.
Baake E., Schloder J.P. Modelling the fast fluorescence rise of photosynthesis // Bulletin of Mathematical Biology. 1992. V. 54. P. 999–1021.
Belous O., Klemeshova K., Malyarovskaya V. Photosynthetic Pigments of Subtropical Plants // Photosynthesis – from its evolution to future improvements in photosynthetic efficiency using nanomaterials. London: IntechOpen Limited, 2018. P. 31–52. ISBN 978-1-78923-786-3
Cuttriss A.J., Pogson B.J. Carotenoids // Plant Pigments and Their Manipulation. Boca Raton: CRC Press, 2004. P. 57–91.
Edge R., Truscott G. Properties of carotenoid radicals and excited states and their potential role in biological systems // Carotenoids: Physical, Chemical, and Biological Functions and Properties. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2010. P. 283–30.
Guo P., Baum M., Varshney R., Graner A., Grando S., Ceccarelli S. QTLs for chlorophyll and chlorophyll fluorescence parameters in barley under post-flowering drought // Euphytica. 2008. V. 163 (2). P. 203–214.
Haboudane D., Miller J.R., Tremblay N., Zarco-Tejada P.J., Dextraze L. Integrated narrow-band vegetation indices for prediction of crop chlorophyll content for application to precision agriculture // Remote Sensing of Environment. 2022. V. 81. № 2. P. 416–426.
Longenberger P.S., Smith C.W., Duke S.E., McMichael B.L. Evaluation of chlorophyll fluorescence as a tool for the identification of drought tolerance in upland cotton // Euphytica. 2009. V. 166 (1). P. 25–33.
Orvis K.H., Grissino-Mayer H.D. Standardizing the reporting of abrasive papers used to surface tree-ring samples // Tree-Ring Research. 2002. V. 58 (1/2). P. 47–50.
Oukarroum A., Madidi S.E., Schansker G., Strasser R.J. Probing the responses of barley cultivars (Hordeum vulgare L.) by chlorophyll a fluorescence OLKJIP under drought stress and re-watering // Environmental and Experimental Botany. 2007. V. 60 (3). P. 438–446.
Strasser R.J., Tsimilli-Michael M., Qiang S., Goltsev V. Simultaneous in vivo recording of prompt and delayed fluorescence and 820-nm reflection changes during drying and after rehydration of the resurrection plant Haberlea rhodopensis // Biochimica Biophysica Acta – Bioenergetics. 2010. V. 1797. P. 1313–1326.
Strasser R.J., Tsimilli-Michael M., Srivastava A. Analysis of the chlorophyll a fluorescence transient // Advances in Photosynthesis and Respiration. Chlorophyll a Fluorescence: a Signature of Photosynthesis. Springer, Dordrecht, The Netherlands, 2004. P. 321–362.