VARIABILITY OF CHLOROPHYLLS AND CAROTENOIDS IN LEAVES OF SCUTELLARIA BAICALENSIS GEORGI (LAMIACEAE)

The aim of investigation was to study of chlorophyll a and b and carotenoids content in leaves of Scutellaria baicalensis biocollection of All-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants Botanical Garden in 2018 and 2020 years in weather-contrasting years. Objectives: to determine the accumulation of pigments taking into account the level arrangement on the stem and weather conditions by phenological phases and years of the experiment, as well as to identify correlations between the content of carotenoids and the sum of chlorophylls by levels. To determine the content of pigments in leaves, the method of Lichtenthaler et al. (1987) was used: on the day of harvest, die-cuts were taken from each sample, extracted with 96 % ethyl alcohol. The experiments were carried out in 2018 and 2020. When comparing the content of photosynthetic pigments in the S. baicalensis leaves, depending on their position on the stem according to the years of the experiment, no difference was observed between the content of chlorophylls in the leaves of the upper level. In the leaves of the middle and lower levels, the difference in chlorophyll accumulation in 2020, compared with 2018, was significantly lower. The ratio between chlorophyll a and chlorophyll b, irrespective of leaf level, was significantly lower in 2020, compared to 2018, due to lower plant illumination in 2020. The higher chlorophyll b content in leaves in 2020 was also related to low light availability. The correlation coefficient between chlorophyll and carotenoid contents was strong for the leaves of the upper level, and weak for the leaves of the middle and lower levels. The patterns of chlorophylls content in S. baicalensis leaves were established taking into account their location on the stem and meteorological conditions of the year. The content of carotenoids in the leaves of S. baicalensis in 2018 was significantly higher than in 2020.

Важными показателями физиологического состояния растения и пластичности его фотосинтетического аппарата в изменяющихся внешних условиях являются количественное содержание и качественный состав пигментов, а также изменение их соотношения в листьях. Scutellaria baicalensis Georgi (Lamiaceae) - лекарственное растение, сырьем которого являются корни. В последнее время активно изучается цветущая надземная часть, более перспективная вследствие возобновляемости. Целью работы было изучение содержания и соотношения фотосинтетических пигментов в листьях Scutellaria baicalensis в контрастные по погодным условиям годы. Изучено содержание хлорофиллов a и b, каротиноидов в листьях Scutellaria baicalensis биоколлекции Ботанического сада ФГБНУ ВИЛАР, г. Москва. В задачи исследования входило определение накопления пигментов с учетом ярусности расположения листьев на стебле и погодных условий, фенологическим фазам и годам опыта, а также выявление корреляционных связей между содержанием каротиноидов и суммы хлорофиллов, в листьях в зависимости от их расположения на растении. Биометрические измерения надземной части растений проводили в 20-кратной повторности, в фазу цветения по параметрам: площадь листовой пластинки, масса листьев по ярусам, количество растений на 1 м погонный и количество побегов I и II порядка. Опыт проведен в 2018 и 2020 гг. При сравнении погодных условий вегетационных сезонов выявлены значительные отличия по температуре воздуха, количеству осадков, числу дней солнечного сияния, облачных и пасмурных. Эти показатели соотнесены с фенологическими интервалами. Определена площадь листовой пластинки S. baicalensis в зависимости от яруса. По годам обнаружены существенные различия в высоте побегов I порядка, высоте и количестве побегов II порядка. Количество растений на 1 м погонный и число побегов I порядка не менялось. Величины коэффициента вариации содержания хлорофилла a и хлорофилла b по обоим годам опыта в листьях верхнего яруса были средние, а в листьях среднего яруса незначительные. Содержание каротиноидов в листьях Scutellaria baicalensis не зависело ни от яруса, ни от года исследования. Отношение между суммами хлорофиллов и каротиноидов было в границах 8,27…10,78. При сравнении содержания фотосинтетических пигментов в листьях Scutellaria baicalensis , в зависимости от их положения на стебле по годам опыта, разницы между содержанием хлорофиллов в листьях верхнего яруса не отмечено. В листьях среднего и нижнего ярусов накопление хлорофиллов в 2020 г., в сравнении с 2018 г, было достоверно меньше. Отношение между хлорофиллом а и хлорофиллом b, независимо от яруса расположения листьев, в 2020 г., в сравнении с 2018 г., было существенно ниже, что связано с более низкой освещённостью растений в 2020 г. Более высокое содержание хлорофилла b в листьях в 2020 г. также связано с низкой освещённостью. Рассчитана сумма хлорофилла a и хлорофилла b и величина этой суммы в общей массе листьев одного растения по ярусам. Аналогично вычислено количество каротиноидов. Масса листьев по ярусам достоверно увеличивалась от верхнего яруса к нижнему. Эти закономерности выявлены по обоим годам исследований. Корреляционная зависимость между содержанием хлорофиллов и каротиноидов для листьев верхнего яруса была достоверно значимой, для листьев среднего и нижнего ярусов - недостоверной. Таким образом, установлены закономерности содержания хлорофиллов в листьях Scutellaria baicalensis с учетом их расположения на стебле и метеорологических условий года. Содержание каротиноидов в листьях S. baicalensis в 2018 г. было достоверно выше, чем в 2020 г. Полученные сведения могут быть использованы при дальнейшем изучении содержания фотосинтетических пигментов в листьях и сухом экстракте травы Scutellaria baicalensis.