Структурно-функціональні ознаки пластичності листків Typha angustifolia в залежності від умов зростання

Abstract

The results of the study of leaf anatomy and leaf epidermal ultrastructure of the heliophytic plant Typha angustifolia L. (Typhaceae), which grew in natural conditions: in the water on the bank of the Venetian Strait of the Dnipro River (Kyiv) and on land near the Strait, using light microscopy and scanning electron microscopy are presented. The common and distinctive features of the anatomical signs and the ultrastructure of epidermal cells of T. angustifolia leaves in the phase of vegetative growth of plants were revealed. The anatomical and morphological characteristics of leaves of two ecotypes of T. angustifolia that grew in water and on the terrestrial soil did not differ; the type of mesophyll and the presence of two zones in the epidermis (the zone of cоnvex vault and stomata zone) is stable features for this species. Differences in the size of the leaf blade, the density of stomata, and the density of wax coating on the surface of epidermal cells of the cоnvex vault zone, and also the presence of amorphous silicon in the cell walls of the epidermis are adaptive, and plastic traits that vary depending on the conditions of cattail growth. Besides, scanning electron microscopy of the leaf epidermis of cattail grown in water and on terrestrial soil revealed that growth in water causes the formation of stomata that are deepened into the epidermis, as well as the presence of closed stomata on the lower epidermis, while in the leaves of terrestrial cattail, all stomata were open and located at the same level as the regular epidermal cells. It is assumed that the deepening of stomata into the epidermis contributes to the optimal water balance of leaves under wave action of Strait and high humidity around the leaves of air-water cattail. The obtained results are discussed as a manifestation of phenotypic plasticity and the possible use of epidermal wax as an adaptive marker of heliophytes for growth in different water supply conditions.Наведено результати дослідження анатомії та ультраструктури епідермісу листків геліофітної рослини Typha angustifolia L. (Typhaceae), яка зростала в природних умовах: у воді на березі Венеціанської протоки р. Дніпро (м. Київ) та на суші поблизу берега протоки, методами світлової мікроскопії та скануючої електронної мікроскопії. Виявлено спільні та відмінні риси анатомічних ознак та ультраструктури клітин епідермісу листків T. angustifolia у фазі вегетативного росту рослин. Анатомо-морфологічні ознаки листків двох екотипів T. angustifolia, що зростали у воді та на суходолі, не відрізнялися; тип мезофілу та наявність двох зон в епідермісі (зона опуклого склепіння та зона продихів) були стабільними ознаками для цього виду. Відмінності в розмірах листкової пластинки, щільності продихів та щільності воскового нальоту на поверхні клітин епідермісу зони випуклого склепіння, а також наявність аморфного кремнію в клітинних стінках епідермісу є адаптивно-пластичними ознаками, які змінюються залежно від умов зростання рогозу. Крім того, скануюча електронна мікроскопія епідермісу листків рогозу, вирощеного у воді та на суходолі, показала, що зростання рослини у воді спричиняє формування продихів, заглиблених в епідерміс, а також наявність закритих продихів на нижньому епідермісі, тоді як у листках наземного рогозу всі продихи відкриті і розташовані на одному рівні з основними клітинами епідермісу. Припускається, що заглиблення продихів в епідерміс сприяє оптимальному водному балансу листків в умовах хвильової дії затоки та підвищеної вологості навколо листків повітряно-водного рогозу. Отримані результати обговорюються як прояв не тільки фенотипової пластичності, але й можливого використання епідермального воску як адаптивного маркера геліофітів для зростання в різних умовах водозабезпечення