Effects of sulphur, fluoride and heavy metal pollution on the chlorophyll fluorescence of Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles

• Autorzy: Pukacki P.M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ skażenia środowiska siarką, fluorem i metalami ciężkimi na fluorescencji chlorofilu w igłach sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The photochemical activity of photosystem II (PSII) was measured by chlorophyll a fluorescence intensity of Scots pine needles, from trees growing in various forest experimental areas exposed to air and soil pollution. Fluorescence techniques was used as a no-invasive method of detection injuries of the photosynthetic apparatus. Chlorophyll fluorescence parameters such as PSII photochemical efficiency (Fv/Fm), chlorophyll fluorescence decrease ratio (Rfd) and size of the acceptor pools available to PSII (Sm) indicated seasonal changes in the activity of the photosynthetic apparatus of pine needles. Significant differences in the variable fluorescence parameter rations Fv/Fm and Rfd between the studied sites were found in middle-winter dormancy period in January and also in samples collected in August. Winter inactivation of photosynthesis results in areduction of the photochemical efficiency Fv/Fm and Rfd. Presented results demonstrate that the effect of industrial pollution on Scots pine needles is detectable by of measurements of fluorescence parameters. They showed that Scots pine trees indicated physiological adaptation to environmental pollution and this can be monitored by the fluorescence signals earlier than by other methods.

PL

Badano fotochemiczną aktywność fotosystemu II (PS II) igieł sosny zwyczajnej mierząc fluorescencję chlorofilu a igieł trzech populacji rosnących pod wpływem skażenia gleby i powietrza. Analizowano następujące parametry fluorescencji chlorofilu a: Fv/Fm, Rfd i Sm/Fm. Stwierdzono ich sezonowazmie - nność. Istotne różnice statystyczne pomiedzy stanowiskami wzrostu badanych populacji wystąpiły dla parametru Fv/Fm i Rfd w okresie spoczynku zimowego w styczniu. Zaburzenia fotosyntezy zimą prowadzą do redukcji wydajności fotochemicznej wyrażonej stosunkiem Fv/Fm i Rfd. Uzyskane wyniki wskazują iż kondycję drzew iglastych rosnących w skażonym środowisku można ocenić przez pomiar fluorecencji chlorofilu a w igłach. Przedstawione badania wspierają hipotezę zakładającą, że sosna zwyczajna należy do drzew o wyraźnej fizjologicznej zdolności adaptacji do skażonego środowiska.

Słowa kluczowe

EN

Scotch pine; pollution; sulphur; chlorophyll a; stress adaptation; needle; Pinus sylvestris; fluoride; chlorophyll fluorescence; seasonal change; heavy metal

• Wydawca: -
• Czasopismo: Dendrobiology
• Rocznik: 2000
• Tom: 45
• Opis fizyczny: p.83-88,fig.,ref.

Twórcy

autor

Pukacki P.M.

• Institute of Dendrology, Parkowa 5, 62-035 Kornik, Poland

Bibliografia

• Babani F., Richter P., Lichtenthaler H.K. 1996. Changes in chlorophyll fluorescence signatures during greening of etiolated barley seedling as measured with the CCD-OMA fluorometer. Journal of Plant Physiology 148: 471–477.
• Bolhar-Nordenkampf N.R., Long S.P., Öquist G., Schreiber U., Lechner E.G. 1989. Chlorophyll fluorescence as a probe of the photosynthetic competence of leaves in the field: a review of current instrumentation. Functional Ecology 3: 497–514.
• Fober H. 1997. Wpływ zanieczyszczonego środowiska nacechy morfologiczne sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Arboretum Kórnickie 42: 199–215.
• Giertych M. 1993. Genetyka-Zmienność proweniencyjna. W: Biologia sosny zwyczajnej Białobok S., Boratyński A., Bugała W. (eds.). Sorus, Poznań–Kórnik. pp. 325–339
• Krupa Z., Baszyński T. 1995. Some aspects of heavy metals toxicity towards photosynthetic apparatus-direct and indirect effects on light and dark reactions. Acta Physiologiae Plantarum 17: 177–190.
• Krupa Z., Moniak M. 1996. Cd toxicity towards photosynthetic apparatus is a function of leaf growth stage. Plant Physiology and Biochemistry, 1: 259, (Special issue).
• Krupa Z., Siedlecka A., Maksymiec W., Baszyński T. 1993. In vivo response of photosynthetic apparatus of Phaseolus vulgaris L. to nickel toxity. Journal of Plant Physiology 142: 664–668.
• Larcher W., Nagele M. 1992. Changes in photosynthetic activity of buds and stem tissues of Fagus sylvatica during winter. Trees 6: 91–95.
• Lichtenthaler H.K., Rinderle U. 1988a. The role of chlorophyll fluorescence in the detection of stress conditions in plants. CRC Critical Reviews in Analytical Chemistry. 19: 29–85.
• Lichtenthaler H.K., Rinderle U. 1988b. Chlorophyll fluorescence signatures as vitality indicator in forest decline research. In: Applications of Chlorophyll Fluorescence. Lichtenthaler H.K. (ed.). Kluver Academic Publishers, pp. 143–149.
• Lichtenthaler H.K. 1996. Vegetation stress: an introduction to the stress concept in plants. Journal of Plant Physiology 148: 4–14.
• Matysiak R., Lorenc-Plucińska G. 2000. Cykl ksantofilowy w warunkach stresu abiotycznego. Postępy Biologii Komórki 27: 17–29.
• Miszalski Z., Mydlarz J. 1990. SO2 influence on photosynthesis of tomato plants at different CO2 concentrations. Phoptosynthetica 24: 2–8.
• Oleksyn J., Białobok S. 1986. Net photosynthesis, dark respiration and susceptibility to air pollution of 20 European provenances of Scots pine Pinus sylvestris L. Environmental Pollution Ser. A 40: 287–302.
• Oleksyn J., Karolewski P., Rachwał L. 1988. Susceptibility of European Pinus sylvestris populations to SO2, NO2, SO2 + NO2 and HF under laboratory and field conditions. Acta Societatis Botanicorum Polonia 57: 107–115.
• Oleksyn J., Reich P.B., Karolewski P., Tjoelker M.G., Chałupka W. 1999. Nutritional status of pollen and needles of diverse Pinus sylvestris population grown at sites with contrasting pollution. Water, Air, and Soil Pollution 110: 195–212.
• Oleksyn J., Reich P.B., Karolewski P., Tjoelker M.G., Chałupka W. 1999. Nutritional status of pollen and needles of diverse Pinus sylvestris population grown at sites with contrasting pollution. Water, Air, and Soil Pollution 110: 195–212.
• Reich P.B., Oleksyn J., Tjoelker M.G. 1994. Relationship of aluminium and calcium to net CO2 exchange among diverse Scots pine pronenances under pollution stress in Poland. Oecologia 97: 87–92.
• Prus-Głowacki W.,Wojnicka-Półtorak A., Oleksyn J., Reich P.B. 1999. Industrial pollutants tend to increases genetic diversity: evidence from field-grown European Scots pine populations. Water, Air, and Soil Pollution 116: 395–402.
• Pukacki P.M., Veselovsky V.A., Veselova T.A. 1983. Effect of cold deaclimation on delayed fluorescence of spruce needles. Zeitschrift für Pflanzenphysiologie 109: 267–273.
• Pukacki P.M. 1991. Cold induced changes of chlorophyll fluorescence in intact needles of Picea abies correlated with damage of the membranes. Arboretum Kórnickie 36: 61–71.
• Pukacki P.M., Modrzyński J., Sadowska A. 1996. Effect of ultraviolet-B radiation and drought on seedling growth of the Norway spruce populations. Plant Physiology and Biochemistry, 1: 253, (Special issue).
• Pukacki P.M., Modrzyński J. 1998. The influence of ultraviolet-B radiation on the growth, pigment production and chlorophyll fluorescence of Norway spruce seedlings. Acta Physiologiae Plantarum 20: 245–250.
• Pukacki P.M. 1999. The effect of industrial pollution stress on lipids composition in cell membranes of Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles. In: Final Rapport of State Committee for Scientific Research Grant No 5PO6M 009 09 (Poland), Pukacki P.M. (ed.). Kórnik, pp. 13–28.
• Smith B.N., Lytle C.M. 1997. Air pollutants. In: Plant Ecophysiology, Prasad, M. N. V (ed.). John Wiley & Sons, Inc. N.Y, Toronto, Eeinheim, pp. 375–392.
• Zwoliński J. 1996. Ocenaprzemysłowego zagrożenia lasów na podstawie aktywności biologicznej gleb. W: Reakcje Biologiczne Drzew na Zanieczyszczenia Przemysłowe. III Krajowe Sympozjum. Siwecki R. (ed.). Kórnik, 23–26 Maj 1994, Sorus, pp. 569–576.
• Vogg G., Heim R., Gotschy B., Beck E., Hansen J. 1998. Frost hardening and photosynthetic performance of Scots pine (Pinus sylvestris L.). II. Seasonal changes in the fluidity of thylakoid membranes. Planta 204: 201–206.