Характеристика формирования древесного вещества при выращивании сеянцев сосны обыкновенной с использованием химических маркеров | Characteristics of Wood Substance Formation during Growing of Scots Pine Seedlings Using Chemical Markers

Русский. В настоящее время выращивание сеянцев основных лесохозяйственных пород осуществляют в тепличных комплексах, производя посадочный материал с закрытой корневой системой. В связи с особенностями данного процесса возникает вопрос об устойчивости получаемого посадочного материала к условиям окружающей среды. На рост и развитие сеянцев при многоротационных схемах выращивания будут влиять как тепличные условия, так и условия площадки закаливания. В связи с этим оценка готовности посадочного материала к переносу в открытый грунт становится актуальной научной задачей. С химической точки зрения одними из наиболее подходящих индикаторов для такой оценки являются вторичные метаболиты – конечные продукты биосинтеза. Цель исследования – изучение химических маркеров формирования древесного вещества как критериев завершения годичного цикла развития сеянцев (при летних сроках посева) и их готовности к вынесению в открытый грунт. Сосна обыкновенная – наиболее подходящий модельный объект для проведения исследований, поскольку она – типичный представитель хвойных лесов и имеет обширный ареал произрастания, а также высокий адаптационный потенциал. На ранних этапах развития сеянцы сосны, как правило, характеризуются повышенной чувствительностью к действию окружающей среды. Для анализа процессов биосинтеза основных компонентов древесной ткани применяли физико-химические методы. Исследована сезонная динамика фенольных соединений в отдельных частях однолетних сеянцев сосны обыкновенной. Выявлено: в момент выноса на площадку закаливания растения адаптируются к новому для них температурному режиму. Это выражается в снижении содержания низкомолекулярных фенольных соединений, препятствующих развитию неконтролируемых окислительных процессов, запускающихся под воздействием неблагоприятных и стрессовых условий среды. Обнаружено, что изменение уровня кониферилового спирта как предшественника макромолекулярных структур лигнина древесины является маркером лигнификации при вегетации растений. В качестве критериев завершения годичного цикла формирования сеянца и его готовности к высаживанию в естественную среду могут выступать содержание фенольных соединений (не менее 120–140 мг/г Сорг) и активность пероксидазы в «хвое» (0,1–0,3 ед. активности). Для цитирования: Гусакова М.А., Боголицын К.Г., Красикова А.А., Селиванова Н.В., Хвиюзов С.С., Самсонова Н.А. Характеристика формирования древесного вещества при выращивании сеянцев сосны обыкновенной с использованием химических маркеров // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. С. 36–48. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-36-48

Английский. Currently, seedlings of the main silvicultural species are grown in greenhouses by the technology of ball-rooted planting material production. The process features raise the issue of the resulting planting material sustainability in relation to environmental conditions. Seedling growth and development in multi-rotation growing schemes will be influenced by both greenhouse and hardening site conditions. This makes assessing the planting material readiness for transfer to the open ground an urgent scientific task. Secondary metabolites (end products of biosynthesis) are one of the most suitable indicators for such an assessment from a chemical point of view. This study aims to explore chemical markers of wood substance formation as a criterion for completion of the annual development cycle of seedlings (at summer sowing dates) and their readiness for planting in the open ground. Scots pine is a good model object for the research, since it is a typical representative of coniferous forests, has an extensive range of growth as well as a high adaptive potential. Pine seedlings are usually highly sensitive to environmental conditions in the early stages of development. Physicochemical methods were used for the analysis of the biosynthesis processes of the main wood substance components. The seasonal dynamics of phenolic compounds content in different parts of annual Scots pine seedlings showed that the plants adapt to the temperature changes when they are brought to the hardening site. The adaptation includes a decrease in the content of low-molecular phenolic compounds preventing the development of uncontrolled oxidative processes when plant is exposed to adverse and stressful environmental conditions. It was found that the changes in the content of coniferyl alcohol as a precursor of lignin structures of coniferous wood can serve as a marker of lignification in the studied vegetation process. The content of phenolic compounds (at least 120–140 mg/g of TOC) and the peroxidase activity in needles (0.1–0.3 units of activity) may serve as criteriа for the completion of the annual cycle of seedling formation and the degree of its readiness for planting in the natural environment. For citation: Gusakova M.A., Bogolitsyn K.G., Krasikova A.A., Selivanova N.V., Khviyuzov S.S., Samsonova N.A. Characteristics of Wood Substance Formation during Growing of Scots Pine Seedlings Using Chemical Markers. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2022, no. 1, pp. 36–48. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-36-48