Влияние галловых клещей на состояние ассимиляционного аппарата липы сердцевидной | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2018. № 44. DOI: 10.17223/19988591/44/11

Влияние галловых клещей на состояние ассимиляционного аппарата липы сердцевидной

Представлены данные о влиянии двух видов галловых клещей Eriophyes tiliae и E. leiosoma на состояние листьев липы сердцевидной. Сбор материала проведён в Кировской области в черте г. Кирова и пос. Осиновка. Для определения степени повреждения растений галлообразователями с каждого участка собирали 100 листьев (по 10 листьев с 10 деревьев). Для определения морфологических параметров на участках с наибольшей степенью повреждения галловыми клещами случайным образом отбирали по 50 поврежденных и 50 неповрежденных листьев. Определяли длину и ширину листа, содержание хлорофиллов и каротиноидов в экстракте. Установлено, что изученные виды клещей по-разному реагируют на условия окружающей среды и различаются распределением по местообитаниям. E. tiliae занимает более широкий спектр биотопов, чем E. leiosoma. Оба вида галловых клещей не встречаются на одном листе в пределах одного дерева. Заселение липы галловыми клещами оказывает влияние на размеры ассимиляционных органов, что проявляется в уменьшении длины и ширины листьев. Степень изменений в фотосинтетическом аппарате листа зависит от вида галловых клещей. Статистически значимое снижение (р<0,05) содержания хлорофиллов вызывает E. leiosoma, а E. tiliae не влияет на содержание и соотношение зеленых пигментов, но индуцирует накопление каротиноидов в листьях. Выявленные в ходе исследований изменения ассимиляционного аппарата липы сердцевидной свидетельствуют об опасности галловых клещей для липовых насаждений в городах и указывают на необходимость совершенствования системы мероприятий по надзору за этой группой филлофагов и мер борьбы с ними.

The effect of gall mites on the condition of Tilia cordata assimilation apparatus.pdf Введение Галлообразующие членистоногие образуют особую группу беспозвоночных, представители которой ведут скрытый образ жизни, развиваясь в тканях листьев и стеблей различных растений [1]. Они широко распространены как в природных экосистемах, так и в созданных человеком растительных сообществах [2, 3]. Известно, что наибольшее число видов галлообразовате-лей (77,9% от общего количества видов в комплексе) развиваются на листьях растений [4]. Растительные ткани, внутри которых развиваются представители данной экологической группы, играют роль барьера, защищающего их от негативных факторов среды. Повреждая ассимиляционные ткани, гало-образователи причиняют растениям значительный ущерб, выраженный в угнетении накопления биомассы. Внешне активность этих членистоногих проявляется в виде пятен на листьях, а различные деформации приводят к снижению декоративности растений и кустарников в зеленых насаждениях городов [5]. Состояние ассимиляционного аппарата определяет рост и развитие растений [6]. Известно, что в листьях разных видов растений, поврежденных галлами, фотосинтетическая активность у одних видов может снижаться [7], а у других увеличиваться [8]. В листьях с галлами отмечен высокий уровень окислительного стресса, что может приводить к деградации тилакоидов и образованию пластоглобул [9]. Листья, поврежденные галлами, отличаются повышенной концентрацией простых сахаров и липидов, в том числе и за счет транспорта растворенных питательных веществ из здоровых листьев в галлы [10, 11]. В качестве инициатора процесса образования галла выступают либо специфические биохимические триггеры слюны клеща, вызывающие локальное повышение содержания фитогормонов, либо микробные фитопатогены, выделяющие вещества, запускающие аномальный рост [12]. Некоторые виды галлообразователей учитывают при лесопатологиче-ском контроле: Adelges laricis Vallot, Aphrastasia pectinatae Cholodkovsky, Diplolepis mayri Schlechtendal, Harmandiola cavernosa Rtibsaamen [13]. Ранее оценено влияние экологических характеристик биотопов на формирование комплекса галлообразующих видов на древесных растениях на территории г. Сыктывкара [14, 15]. Цель данной работы - изучить влияние галловых клещей на состояние листьев липы сердцевидной (Tilia cordata Mill.). Материалы и методики исследования Сбор материала проведен в августе 2016-2017 гг. в пос. Осиновка Киль-мезского района Кировской области и в августе 2017 г. в г. Кирове. Изученные территории относятся к подзоне южной тайги. В окрестностях пос. Осиновка липа произрастает в пойме р. Лобань и березняке. Эти участки рассматривали в качестве не испытывающих антропогенного воздействия. В Кирове обследовали четыре парка (рис. 1), два из которых находятся в центре города (Александровский сад, парк им. Ю.А. Гагарина) и два - на окраине (Дендропарк, Заречный парк) (рис. 1). Кроме парков, материал собран в липовых посадках на трех участках вдоль городских улиц (Ленина, Блюхера и Ключевая). Участки парковых насаждений испытывают только рекреационную нагрузку, а участки вдоль городских улиц рассматривали как испытывающие аэротехногенную автотранспортную нагрузку. Внутри участка листья отбирали с растений, находящихся в одинаковых экологических условиях (уровень освещенности, увлажнения и т.д.). Выбирали растения с четко выраженными видовыми признаками, достигшие генеративного возрастного состояния. Отбирали листья из нижней части кроны с разных ее сторон. Для определения степени повреждения растений галлообразователями с каждого участка собирали 100 листьев (по 10 листьев с 10 деревьев). Для определения морфологических параметров на участках с наибольшей степенью повреждения галловыми клещами случайным образом отбирали по 50 поврежденных и 50 неповрежденных листьев. Определяли длину и ширину листа. Рис. 1. Карта расположения пробных участков в г. Кирове. Цифрами на карте обозначены: 1 - Дендропарк; 2 - ул. Блюхера; 3 - ул. Ленина; 4 - Александровский сад; 5 - ул. Ключевая; 6 - Заречный парк; 7 - Парк им. Ю.А. Гагарина [Fig 1. Location of sampling sites in Kirov. The location of sites is indicated by numbers: 1 - Dendropark; 2 - Blucher Str.; 3 - Lenin Str.; 4 - Alexandrovskiy Garden; 5 - Klichevaya Str.; 6 - Zarechny Park; 7 - Gagarin Park] Листья для определения фотосинтетических пигментов липы отбирали в первой половине дня (10:00-12:00). Пробы листьев (150-200 мг) фиксировали кипящим 100%-ным ацетоном. Содержание хлорофиллов и каротиноидов в экстракте определяли спектрофотометрически с использованием спектрофотометра SPEKOL 1300 (Analytik Jena, Германия). Зеленые пигменты определяли при длинах волн 662 и 644 нм для хлорофилла а и б соответственно [16]. Содержание каротиноидов оценивали путем регистрации оптической плотности при длине волны 470 нм [17]. Содержание пластидных пигментов рассчитывали по формулам (1)-(3): ра = 0,0117^ - 0,00216см^2, (1) Pb = 0,0218ДмЛ2 - 0,0038CmXj , (2) Pk = 0,0426^ - 0,103pb, (3) где р pb, pk - массовые концентрации хлорофилла а, хлорофилла b и каротиноидов в ацетоновом растворе соответственно, мг/см3; АсмХ1, АсмА2, АсмА3 - оптические плотности раствора при длинах волн ^ = 662 нм, = 644 нм, А3 = 470 нм соответственно. Количество пигментов в листьях липы выражали на грамм сухого вещества, для этого были отобраны пробы растительного материала и в них определено содержание сухого вещества. Статистическая обработка полученных данных выполнена в программе Past 2.17, построение графиков осуществлялось в Excel 2002 for Windows. Результаты исследования и обсуждение Оценка повреждения листьев. В исследованных районах Кировской области галлообразователи липы представлены двумя видами: липовый рожковый клещ (Eriophyes tiliae Pagenstecher) и липовый войлочный клещ (Eriophyes leiosoma Nalepa). Первый из них - E. tiliae - образует характерные, сильно удлиненные галлы на верхней стороне листовой пластинки. Повреждения второго вида - E. leiosoma - представляют собой желтовато-белые войлочки на нижней стороне листа. Изученные виды клещей имеют разную устойчивость к условиям окружающей среды. В окрестностях пос. Осиновка материал собирали в пойме р. Лобань и в березняке. На территории поселка галловые клещи на липе не встречались (рис. 2). Клещ E. leiosoma отмечали только в лесном биотопе. Заселение листьев липы клещом E. tiliae отмечали как на пойменном участке, так и в березняке. В большей степени E. tiliae повреждали листья липы, произрастающей в пойме реки. В г. Кирове участки разделены на два типа: уличные посадки вдоль городских магистралей и парковые насаждения. В урбанизированных местообитаниях (рис. 3) повреждение липы клещом E. tiliae выше в парковых насаждениях, по сравнению с уличными, в то время как клещ E. leiosoma встречался преимущественно в насаждениях вдоль городских улиц. Выявлено, что эти два вида галловых клещей не встречаются на одном листе в пределах одного дерева, что может свидетельствовать о конкурентных отношениях между ними. 12 1 10 - - Eriophyes tiliae Eriophyes leiosoma □ Пойма [Floodplain] ■ л Лес [Forest] Рис. 2. Повреждение листьев липы галлообразователями в окрестностях пос. Осиновка (Кильмезский район) [Fig 2. The damage of linden leaves by gall mites in the vicinity of the village of Osinovka (Kilmez district)] 10 1 9 -8 - Eriophyes tiliae Eriophyes leiosoma Парковыенасаждения щ Уличныенасаждения [Park plantations] [Str'eet ptaMbns] Рис. 3. Повреждение листьев липы галлообразователями в г. Кирове [Fig. 3. The damage of linden leaves by gall mites in the vicinity of Kirov city] Влияние галлообразователей на размеры листа. На участках максимальной повреждаемости галловыми клещами проводили сравнительную оценку морфологических особенностей здоровых и поврежденных листьев. Выявлено, что практически на всех обследованных участках повреждение листьев вызывает статистически значимое (p w S 3,5 r 3з 3,0 -if

Ключевые слова

галловые клещи, хлорофилл, каротиноиды, урбанизированные территории, Eriophyes tiliae, Eriophyes leiosoma, Tilia cordata, gall mites, chlorophyll, carotenoids, urban territory, Tilia cordata, Eriophyes tiliae, Eriophyes leiosoma

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Пестов Сергей ВасильевичВятский государственный университет; Институт биологии Коми НЦ УрО РАНканд. биол. наук, доцент кафедры экологии и природопользования Института химии и экологии; н.с. лаборатории биомониторингаatylotus@mail.ru
Тычинкина Ирина ГеоргиевнаВятский государственный университетмагистрант кафедры экологии и природопользования Института химии и экологииirinatg421@gmail.com
Огородникова Светлана ЮрьевнаВятский государственный университет; Институт биологии Коми НЦ УрО РАНканд. биол. наук, доцент кафедры экологии и природопользования Института химии и экологии; с.н.с. лаборатории биомониторингаsvetao_05@mail.ru
Всего: 3

Ссылки

Слепян Э.И. Патологические новообразования и их возбудители у растений. Л. : Наука, 1973. 510 с.
Белицкая М.Н. Особенности фауны галлобразователей в полезащитных лесополосах аридной зоны // Экология России: на пути к инновациям. 2015. № 11. С. 105-107.
Леонтьева И.А., Яковлева И.А. Обзор фауны галлообразующих членистоногих городских зеленых насаждений г. Елабуги // Успехи современной науки и образования. 2017. Т. 8, № 4. С. 180-187.
Белов Д.А. Особенности комплекса галлообразующих членистоногих в городских насаждениях Москвы // Лесной вестник / Forestry Bulletin. 2008. № 1. С. 73-78.
Бухарина И.Л. Эколого-биологические особенности адаптации древесных растений в условиях урбосреды // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2008. Т. 10, № 2. С. 607-612.
Photosynthetic pigments: chemical structure, biological function and ecology. Syktyvkar, 2014: Komi Scientific Center, Ural Division of the Russian Academy of Sciences. 448 p.
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 // Journal of Asia-Pacific Entomology. 2014. Vol. 17, № 2. PP. 151-154. doi: doi.org/10.1016/j.aspen.2013.12.002
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) // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17, № 1. С. 42-47.
Oliveira D.C., Isaias R.M.S., Moreira A.S.F.P., Magalhaes 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, №2 3. PP. 489-495. doi: doi.org/10.1016/j.plantsci.2010.11.005
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. PP. 971-981. doi: doi.org/10.1016/j.bse.2005.02.004
Glushakova A.M., Kachalkin A.V. Endophytic yeasts in leaf galls // Microbiology. 2017. Vol. 86, № 2. PP. 250-256. doi: 10.1134/S0026261717020096
Chetverikov P.E., Vishyakov A.E., Dodueva I.T., Osipova M.A., Sukhareva S.I., Shavarda A.L. Gallogenesis induced by Eriophyoids (Acariformes: Eriophyoidea) // Entomological Review. 2015. Vol. 95, № 8. PP. 1137-1143 doi: doi.org/10.1134/S0013873815080217
Юркина Е.В., Пестов С.В. Возможности применения галлообразующих представителей членистоногих животных в качестве биоиндикаторов условий урбанизированной среды (на примере г. Сыктывкар) // Лесной вестник / Forestry Bulletin. 2017. Т. 21, № 3. С. 49-60.
Mingaleva N.A., Pestov S.V., Zagirova S.V. Health status and biological damage to tree leaves in green areas of Syktyvkar // Contemporary Problems of Ecology. 2011. Vol. 4, № 3. PP. 310-318. doi.org/10.1134/S1995425511030106
Юркина Е.В., Пестов С.В. Видовое разнообразие членистоногих галлообразователей урбанизированной среды г. Сыктывкара // Теоретическая и прикладная экология. 2017. № 1. C. 77-83.
Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and Carotenoids: Pigments of Photosynthetic Biomembranes // Methods in Enzymology, 1987. Vol. 148. PP. 350-382.
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.
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. PP. 314-321.
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. PP. 111-122. doi: doi. org/10.1016/j.bse.2012.12.013
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 // Journal of Asia-Pacific Entomology. 2014. Vol. 17, № 3. PP. 431-434. doi: doi.org/10.1016/j.aspen.2014.04.004
 Влияние галловых клещей на состояние ассимиляционного аппарата липы сердцевидной | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2018. №  44. DOI: 10.17223/19988591/44/11

Влияние галловых клещей на состояние ассимиляционного аппарата липы сердцевидной | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2018. № 44. DOI: 10.17223/19988591/44/11