Структурная адаптация и физиологические механизмы в листьях язвенника обыкновенного (Anthyllis vulneraria L.) из металлофильных и неметаллофильных популяций

Отвалы каламиновых отходов, сильно загрязнённые металлами-примесями, самопроизвольно заселяются бобовым растением язвенником обыкновенным (Anthyllis vulneraria L.). В этом исследовании изучили стратегию адаптации металлофильного (M) экотипа и сравнили её со стратегией неметаллофильного (NM) экотипа. Мы предположили, что металлы-примеси могут вызывать (i) изменения апопласта листьев и (ii) изменения эффективности антиоксидантной системы, способствующие росту растений в условиях сильного загрязнения. Для проверки гипотезы использовали иммуномечение, трансмиссионную электронную микроскопию и биохимические методы. Листья NM-экотипа были крупнее и толще, чем листья M-экотипа. При микроскопическом исследовании листьев M-экотипа не выявлено нарушений в клетках мезофилла, подвергшихся воздействию металлов-примесей. Однако у этих растений обнаружены изменения состава апопласта и утолщение клеточных стенок мезофилла и эпидермиса. Утолщённые стенки содержали большое количество ксилоглюкана, пектинов, арабинана, арабиногалактанового белка и экстенсина. Экотипы различались и по физиологическим реакциям. По сравнению с NM-экотипом у металлофильного экотипа отмечались более высокое содержание фотосинтетических пигментов, повышенная активность супероксиддисмутазы и увеличение содержания отдельных групп фенольных соединений. При этом активность связывания радикалов, составлявшая 20%, была сходной у M- и NM-экотипов, что может свидетельствовать об эффективном снижении окислительного стресса у растений M-экотипа. Полученные результаты подтвердили выдвинутые гипотезы и указывают на то, что металлы-примеси вызывают изменения клеточных стенок листьев, которые могут способствовать избеганию стресса, связанного с металлами. Однако если металлы-примеси достигают протопласта, активация антиоксидантной системы может существенно улучшить состояние растений, естественно произрастающих в загрязнённой металлами среде.