FREE AMINO ACID COMPOSITION IN SCOTS PINE TISSUES UNDER STRESS IMPACT IN RHIZOSPHERE

English. The free amino acid content in the needles and the inner bark of stems and roots of 8-13-ages self-sawn trees of Pinus sylvestris L. in Central Siberia in experimental and natural conditions was compared. The experiments imitated an influence of long-seasonal or permafrost, soil drought and root hypoxia, concomitant flooding. The aim of the investigation was to expose the adaptive changes of these metabolites composition under stress impact. All of types of stress influences changed the total free amino acid content in the tissues of different morphological tree parts: the cooling of root system caused a deposit of free amino acids in overground tree part, the water deficit stimulated an accumulation of free amino acids in root inner bark, the flooding decreased the amino acid content in all tissues. The ratio in a group of amino acids with glutamic acid as metabolic precursor (aminobutyric (GABA), proline, argiine, citrulline and ornithine) changed under different stress impact. The cold stress in rhizosphere caused GABA accumulation in the needles and stem but not in the roots in the period of soil thawing. The moderate moisture deficit had not an influence on GABA content, the flooding caused GABA accumulation only in new needles. The maximal exceeding above control were marked for the sum of arginine and its metabolic precursors citrulline and ornithine. The group of these compounds may be considered as stress metabolites for scots pine, but specificity of depositing of these amino acids at water stress requires additional proofs. Since the proline accumulation was showed in separate times in the different tissues under all of investigated stressors impact, the specificity of proline as indicator of water stress in scots pine tissues is debatable. The disturbance of donor-acceptor connections in experiment with cooling resulted to the amino acid accumulation in stem inner bark, in experiment with drought – in root inner bark.

Russian. Проведено сравнительное исследование содержания свободных аминокислот в хвое и лубе ствола и корней 8-13- летнего самосева Pinus sylvestris L. в Центральной Сибири в естественных условиях и в опыте, имитирующем влияние длительно-сезонной или вечной мерзлоты, почвенной засухи и корневой гипоксии, сопутствующей заболачиванию, с целью выявления адаптивных изменений состава этих метаболитов в условиях стресса. Все виды стрессовых воздействий изменяют общее содержание свободных аминокислот в тканях различных морфологических частей дерева: охлаждение корневой системы вызывает депонирование свободных аминокислот в надземной части дерева, водный дефицит стимулирует накопление аминокислот в лубе корней, затопление снижает уровень аминокислот во всех тканях. Под действием различных стрессоров изменяется соотношение в группе аминокислот, метаболическим предшественником которых является глутаминовая кислота (-аминомасляная (ГАМК), пролин, аргинин, цитруллин и орнитин). Холодовой стресс в ризосфере вызвал накопление ГАМК в период оттаивания почвы в хвое и в стволе, но не в корнях. Умеренный дефицит влаги не оказал влияния на уровень ГАМК, затопление вызвало накопление ГАМК лишь в молодой хвое. Максимальные превышения над контролем отмечены для суммы аргинина и его метаболических предшественников цитруллина и орнитина. Группа этих соединений может рассматриваться как стрессовые метаболиты для сосны обыкновенной, но специфичность депонирования этих аминокислот при водном стрессе требует дополнительных доказательств. Поскольку аккумуляция пролина обнаруживается в отдельные сроки наблюдений в разных тканях под влиянием всех исследуемых стрессоров, специфичность пролина как индикатора водного стресса в тканях сосны обыкновенной спорна. Нарушение донорно-акцепторных связей в опыте с охлаждением приводит к накоплению аминокислот в лубе ствола, при засухе - в лубе корней.