Calculation of the external factors influence indices on plants and its application to Deschampsia antarctica Ė. Desv. populations

The main objective of the research is developing and describing in detail the calculation algorithm of the United Temperature Influence Index (UTII) and United Macroelements content in Soil Influence Index (UMCSII) on basic plant characteristics in sample populations. Additionaly, we present an example of its application in Deschampsia antarctica È Desv. research at Galindez Island, Argentine Islands, maritime Antarctic under natural condition based on experimental data sets. The final goal of the research was to evaluate the UTII and UMCSII, based on the sample plant populations contribution to the United Quality Latent Index of adaptability (UQLI).Мета дослідження — розробити і детально описати алгоритми розрахунку зведених показників впливу температури поверхні ґрунту та вмісту макроелементів у ґрунті на основні характеристики судинних рослин на прикладі Deschampsia antarctica È. Desv. з о. Галіндез, Аргентинські острови, Морська Антарктика. Кінцева мета роботи полягає в оцінці внеску у зведений латентний показник пристосовуваності рослин досліджуваних популяцій (ЗЛПП) зведених показників впливу таких факторів довкілля, як температура поверхні (ЗПВТ) та вміст макроелементів у ґрунті (ЗПВГ)

Algorithm for the United Quality Latent Index of the plant adaptability and its application field in monitoring of Deschampsia antarctica È. Desv. populations

Main objective of the research was to develop an algorithm for the United Quality Latent Index of Adaptability (UQLI, Iq) and to demonstrate its application on the study of Deschampsia antarctica È. Desv. at the monitoring site of Galindez Island, Argentine Islands, maritime Antarctic in natural setups.Мета дослідження — розробити і детально описати алгоритм розрахунку показника комплексної адаптованості — зведеного латентного показника пристосовуваності (ЗЛПП) та його застосування в оцінці пристосовуваності Deschampsia antarctica È. Desv. у природних умовах о. Галіндез, Аргентинські острови, Морська Антарктика

Antagonistic and plant growth promoting properties of actinomycetes from rhizosphere Deschampsia antarctica È. Desv. (Galindez Island, Antarctica)

Aim. The isolation of actinomycetes from Deschampsia antarctica É. Desv. (Galindez Island, Antarctica) rhisosphere and determine their ability to produce compounds with antimicrobial and plant growth promotional properties.Мета. Виділення актиноміцетів з ризосфери Deschampsia antarctica É. Desv. популяцій антарктичного острова Галіндез, оцінка їхньої здатності пригнічувати фітопатогенні мікроорганізми і продукувати фітостимулювальні сполуки

Interpopulation Heterogeneity of Deschampsia antarctica Desv According to the Variability of Nuclei Areas and Relative Level of DNA in Different Tissues of Leaves

The objective of the present work was to analyze diversity in several sub-Antarctic populations studying the morphological variability of the average nucleus area in the D. antarctica leaf epidermis and palisade parenchyma and to assess the ability for polysomaty in these tissues. The investigated material gathered on 5 islands of sub-Antarctica: Petermann, Berthelot, Galindez, Rasmussen and Yalour, thus the populations experienced quit different conditions.Целью этого исследования было изучение наличия полисоматии в тканях листа D. antarctica, а также анализ межпопуляционной изменчивости по величине средней площади ядра и относительного содержания ДНК в ядрах клеток эпидермальной и паренхимной тканей листка D. antarctica. В исследовании использовали материал, собранный в марте 2005 г. на пяти островах Субантарктики: Петерман, Бертелот, Галиндез, Расмуссен и Ялур.Метою цього дослідження було вивчити наявність полісоматії в тканинах листка D. antarctica, а також проаналізувати міжпопуляційну мінливість за величиною середньої площі ядра та відносного вмісту ДНК в ядрі клітин епідермальної та паренхімної тканин листка цієї рослини. В дослідженні використовували матеріал, зібраний в березні 2005 р. на п’ятьох островах Субантарктики: Петерман, Бертелот, Галіндез, Расмуссен та Ялу

Microbiomes of Antarctic pearlwort (Colobanthus quitensis) of the maritime Antarctic: distinct diversity and core microbes in rhizosphere and endosphere compartments of the plant

Plant microbiome plays a crucial role in the plants’ performance and fitness to the environment. The latter is especially significant for the plants withstanding the unfavorable conditions of the Antarctic. The study aimed to evaluate the microbiome of Antarctic pearlwort Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. growing in the wide range from the South Shetland Islands in the North to Marguerite Bay in the South (63°S – 68°S) in the maritime Antarctic. The composition of C. quitensis microbiome (rhizosphere and endophytes of the plant's aerial part) was studied by 16S rRNA amplicon metagenomic sequencing on Illumina Novaseq 6000. The number of operational taxonomic units and diversity indices (Shannon, Simpson, Faith PD) of the endosphere microbiomes were lower (p < 0.05) than in the rhizosphere microbiomes, and the ANOSIM test revealed a difference (R = 0.9, p = 0.0001) in the microbiomes’ taxonomic structure. The diversity of the barren’s microbiome was lower compared to the rhizospheres’. Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidota, Chloroflexi, and Verrucomicrobia were dominant in the rhizosphere. Similar phyla were found in the barren, yet the ratio of Actinobacteria was higher. Proteobacteria dominated in the endosphere, followed by Firmicutes, Actinobacteria, and Bacteroidota. Alphaproteobacteria, Actinobacteria, and Acidobacteria represented a large proportion of the core microbiota of C. quitensis rhizosphere. The endophyte microbiome’s core was mainly composed of Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria, and Firmicutes. On the family taxonomic level, Rhodobacteraceae, Microbacteriaceae, Rhizobiaceae, Xanthobacteraceae, Sphingomonadaceae, Comamonadaceae, Pseudomonadaceae, and Oxalobacteraceae were determined as the core for rhizosphere and endosphere. The correlation was low (R = 0.22, p = 0.04) between the rhizosphere microbiome composition and the latitude. Nevertheless, differential abundance of some bacterial taxa in the rhizosphere was attributed to the region of the plant’s growth: Northern, Central, or Southern part of the maritime Antarctic. The shift in the composition of microbial communities can be associated with the changing of the climatic conditions southwards along the Western coast of the Antarctic Peninsula

Assessment of Colobanthus quitensis genetic polymorphism from the Argentine Islands region (maritime Antarctic) by actin, α- and γ-tubulin gene intron analysis

Colobanthus quitensis is one of the two angiosperm plant species commonly spread in the Antarctic. The species has been extensively analyzed at morphological, anatomical and physiological levels, but information regarding its genetic vari-ability remains limited. The aim of the study was to identify molecular genetic differences between C. quitensis populations in one of the Antarctic localities, the Argentine Islands region by estimating the intron length polymorphism of actin, α- and γ-tubulin genes. Samples of C. quitensis from different Antarctic natural populations were collected during the season of the 24th and previous Ukrainian Antarctic expeditions. Total DNA was isolated using the QIAGEN DNeasy Plant Mini Kit. The polymerase chain reaction was carried out with our own degenerate primers. The resulting amplicons were separated and visualized using polyacrylamide gel electrophoresis followed by silver nitrate staining. Molecular genetic analysis of natural populations of C. quitensis was performed using three DNA-marker systems based on the detection of intron length polymor-phism of actin, α- and γ-tubulin genes. A low level of genetic polymorphism of C. quitensis in the studied region by these types of markers was established. By assessing the intron length polymorphism of actin genes of the studied C. quitensis populations it was possible to establish that the populations of Skua Island had unique amplicons characteristic only for this location. This indicates the possibility of further use of the analysis of intron length polymorphism of actin genes for the study of the molecu-lar genetic diversity of the Antarctic pearlwort. At the same time, the results of analysis of the intron length polymorphism of α- and γ-tubulin genes induce selection of more specific primers, taking into account the structure of the C. quitensis genome. C. quitensis in the study region has a low level of genetic variability in intron length polymorphism of actin, α- and γ-tubulin genes. Overall, the results indicate that DNA markers based on gene structure analysis of highly conserved cytoskeletal pro-teins, namely, actin, α- and γ-tubulin, as additional sources of information, can be used for molecular genetic analysis of C. quitensis populations in the Antarctic

Isoprene hotspots at the Western Coast of Antarctic Peninsula during MASEC′16

Isoprene (C5H8) plays an important role in the formation of surface ozone (O3) and the secondary organic aerosol (SOA) which contributed to the climate change. This study aims to determine hourly distribution of tropospheric isoprene over the Western Coast of Antarctic Peninsula (WCAP) during the Malaysian Antarctic Scientific Expedition Cruise 2016 (MASEC′16). In-situ measurements of isoprene were taken using a custom-built gas chromatography with photoionization detector, known as iDirac. Biological parameters such as chlorophyll a (chl-a) and particulate organic carbon (POC) were compared to the in-situ isoprene measurements. Significant positive correlation was observed between isoprene and POC concentrations (r2 = 0.67, p < 0.001), but not between isoprene and chl-a. The hotspots of isoprene over maritime Antarctic were then were investigated using NAME dispersion model reanalysis. Measurements showed that isoprene mixing ratio were the highest over region of King George Island, Deception Island and Booth Island with values of ∼5.0, ∼0.9 and ∼5.2 ppb, respectively. Backward trajectory analysis showed that air masses may have lifted the isoprene emitted by marine algae. We believe our findings provide valuable data set of isoprene estimation over the under sampled WCAP

Вміст біогенних та токсичних елементів у листках Deschampsia antarctica É. Desv. (Poaceae): попереднє дослідження

The Antarctic hairgrass (Deschampsia antarctica É. Desv.) is one of two flowering plants native to the Antarctic, and therefore it was intensively studied for decades. However, there is still limited information available about the content of biogenic and toxic elements in the leaves of this plant. While being an essential component of most of the terrestrial ecosystems in the maritime Antarctic, the content of nutrients like K, P, and S in the plants of D. antarctica may significantly affect soil properties, especially in such hot spots like rhizosphere and detritosphere. Moreover, the content of toxic elements and trace metals, in particular in the plant, is a principal criterion to evaluate its indicative role, whether or not D. antarctica may be used as a bioindicator to monitor the Antarctica environmental state. In this study, we report the preliminary results about the content of K, P, Ca, S, Mg, Na, Si, Fe, Zn, Al, Sr, Mn, Cu, B, Cr, Ba, V, Pb, Cd, and Co in the leaves of D. antarctica from the natural habitats of the maritime Antarctіс. Dry leaves were digested in nitric acid (closed-vessel microwave digestion). Elemental concentration was measured by ICP-OES technique. The differences within the samples taken from one location were far less notable than between the samples from different locations. Among the biogenic elements, the content of potassium was the most variable – from 12.2 mg·g-1 on Galindez Island to 28.7 mg·g-1 on the Cape Tuxen (Antarctic Peninsula). The content of trace metals also varied considerably between the samples from different locations. The results of this preliminary study suggest that due to the high content of nutrients, leaves of D. antarctica should be considered as an important precursor of soil organic matter, as well as a possible bioindicator. However, future studies are needed to confirm these preliminary results and hypotheses.Щучник антарктичний (Deschampsia antarctica É. Desv.) – один із двох аборигенних видів квіткових рослин, поширених у Антарктиці. З огляду на це, D. antarctica інтенсивно досліджують упродовж десятиліть, але інформація про вміст біогенних і токсичних елементів в листках цієї рослини є фрагментарною та потребує уточнення. Оскільки D. antarctica є важливим компонентом екосистем прибережної Антарктики, вміст у рослинах таких біогенних елементів як K, P та S може суттєво впливати на властивості ґрунтів, особливо у ризосфері та детритосфері. Також, вміст у рослинах токсичнх елементів, зокрема важких металів, є важливим критерієм оцінки їхньої індикаторної ролі – чи може D. antarctica бути використаний як біоіндикатор для моніторингу стану довкілля в Антарктиці? В цьому повідомленні представлено попередні результати щодо вмісту K, P, Ca, S, Mg, Na, Si, Fe, Zn, Al, Sr, Mn, Cu, B, Cr, Ba, V, Pb, Cd та Co в листках D. antarctica з природних місцезростань у прибережній Антарктиці. Сухі листки були озолені в азотній кислоті у мікрохвильовій печі. Концентрації елементів були визначені методом оптичної емісійної спектрометрії з індуктивнозв’язаною плазмою. З’ясовано, що відмінності між зразками, відібраними з одного місцезростання були набагато менш виражені, ніж між зразками з різних місцезростань. Серед біогенних елементів найбільше варіював вміст калію – від 12.2 мг·г-1 у зразках з острову Галіндез до 28.7 мг·г-1 у зразках з мису Туксен (Антарктичний півострів). Вміст важких металів також значно відрізнявся у зразків з різних локалітетів. Результати цього попереднього дослідження свідчать, що внаслідок високого вмісту біогенних елементів у листках, рослини D. antarctica слід розглядати як важливий прекурсор органічної речовини ґрунту, а також як можливий біоіндикатор. Подальші дослідження необхідні для підтвердження або спростування висловлених у цьому повідомленні припущень