Comparative characteristics of anatomical and morphological adaptations of plants of two subgenera Haworthia Duval to arid environmental conditions

Abstract

This paper presents the comparative anatomical and morphological characteristics of plants of two subgenera: Haworthia and Hexangularis. The study revealed two different strategies of adaptation to arid conditions of the growth of different subgenera of the genus Haworthia. Plants of the subgenus Haworthia adapted to arid conditions by increasing the accumulation of water, the presence of "windows", a smaller stoma size, and a thinner outer wall of the epidermis cells. On the other hand, plants of the subgenus Hexangularis adapted to arid conditions by reducing overheating and transpiration as well as by the presence of papillae and a thickened outer wall of the epidermis cells.

Species-specific response to acute hyperthermal stress of Haworthia (Asphodelaceae) plants

“…Рід нараховує близько 200 видів, різновидів і форм, поділених на три підроди (Bayer, 1999). В основу поділу рослин на підроди покладена морфологічна будова квітки, але наші дослідження показали, що рослини двох підродів (Haworthia та Hexangulares) характеризуються також відмінними пристосуваннями до аридних умов на анатомічному рівні (Nuzhyna and Gaydarzhy, 2015). Тому мета цієї статтівиявити біохімічні зміни представників роду Haworthia, які відбуваються в результаті впливу короткочасної гіпертермії, проаналізувати відмінності роботи антиоксидантної системи за різних анатомічних пристосувань, що дозволять виявити особливості адаптації конкретних видів, а також роду в цілому.…”

“…Різке підвищення температури викликає найбільше перекисне окиснення ліпідів у рослин H. parksiana. Рослини цього виду мають відносно тонку епідерму та кутикулу (Nuzhyna and Gaydarzhy, 2015), що, можливо, є однією з передумов низької терморезистентності досліджуваних рослин. Разом із тим, у них під час прогрівання до +50 °С вмикаються механізми адаптації на рівні супероксиддисмутази та флавоноїдів.…”

“…Таким чином, H. cymbiformis та H. attenuata краще адаптовані до різкої зміни температури на рівні антиоксидантної системи порівняно з двома іншими видами, хоча і належать до різних підродів. Тому не можна стверджувати, що тип пристосування до аридних умов на анатомічному рівні у рослин підроду Haworthia (збільшення накопичення води, наявності «вікон», продихи меншого розміру та тонша зовнішня стінка клітин епідерми) чи тип пристосування, характерний представникам підроду Hexangulares (зменшення транспірації, наявність сосочків і потовщена епідерма та її зовнішня клітинна стінка) (Nuzhyna and Gaydarzhy, 2015) ефективніший. Також не виявлено односпрямованого пристосування на біохімічному рівні до температурного стресу за односпрямованої адаптації на анатомічному рівні.…”

“…Тобто можна говорити про більшу інертність фотосинтетичної системи до короткотривалої дії високих температур рослин підроду Haworthia відносно підроду Hexangulares. Така стійкість може бути пояснена більшою кількістю продихів (а отже, кращою транспірацією та охолодженням листкової пластинки) у видів цього підроду, а також наявністю трихом та «вікон» (що також зменшує перегрівання) у H. parksiana (Nuzhyna and Gaydarzhy, 2015).…”

“…H. cymbiformis показує максимальне значення втрати води за годину в'янення, що відбувається, зокрема, через найбільшу серед досліджуваних видів кількість продихів, і, отже, вищу втрату води під час транспірації за підвищеної температури, а також найтоншу зовнішню клітинну стінку епідерми (Nuzhyna and Gaydarzhy, 2015). Аналізуючи анатомічну будову листків, можна виявити особливості, які впливають на посухостійкість рослин найбільше.…”