DYNAMICS OF CHLOROPHYL CONTENT IN LEAVES OF VIBURNUM L. SPECIES UNDER DROUGHT CONDITIONS AND QUANTITATIVE ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF HYDROTHERMAL STRESS
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturalspu/2026.1.4Keywords:
viburnum species, pigment complex, xerothermic conditions, moisture deficit, regression analysisAbstract
In modern conditions of increasing climate aridification, increasing duration of summer droughts and soil dehydration, studies related to the study of the stability of tree and shrub species that form the basis of cultural phytocenoses in areas of unstable moisture are becoming increasingly relevant. Given the high decorative qualities and value of individual species of viburnum as fruit and medicinal plants, the genus Viburnum L. represents a significant potential of species diversity for introduction trials in Ukraine, which is not yet fully utilized. The study of the pigment complex of 12 species of the genus Viburnum L. was carried out on the basis of the collection of the botanical garden of DNU during five months of the growing season of 2025, which was marked by a deep prolonged drought. According to the reaction to conditions of prolonged water-temperature stress, species were distinguished that are characterized by greater stability of the quantitative composition of chlorophylls in the dynamics of the growing season (V. opulus, V. trilobum, V. lentago, V. plicatum, V. ×bodnantense) and the most drought-sensitive species (V. lantana, V. farreri ‘fragrans’, V. × juddi). The ratio of chl a / chl b fractions changes little during the growing season of the introduction area, which indicates the importance of this function in ensuring the vital activity of the studied plants in new conditions. It was established that the highest values of chl a / chl b are inherent in species of East Asian origin, lower values are characteristic of species from two other centers of viburnum species diversity – the Mediterranean and the Atlantic-North American. To quantitatively assess the impact of hydrothermal factors on chlorophyll content, methods of statistical data approximation and regression analysis were used. Trend curves for soil moisture, temperature and pigment content factors were constructed using the methodology of vector Fourier analysis and the quadratic spline method. The degree of influence of soil moisture is 64.3 %, the temperature factor is 35.7 % in the formation of species-specific changes in the integral values of the amount of chlorophyll under conditions of prolonged combined hydrothermal stress
References
Jafari, S., Hashemi Garmdareh, S. E., & Azadegan, B. Effects of drought stress on morphological, physiological, and biochemical characteristics of stock plant (Matthiola incana L.). Scientia Horticulturae. 2019. 253, 128–133. http://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.04.033
Yang, X., Lu, M., Wang, Y., Wang, Y., Liu, Z., Chen, S. Response Mechanism of Plants to Drought Stress. Horticulturae. 2021. 7(3), 50. https://doi.org/10.3390/horticulturae7030050
Rueda, M., Godoy, O., Hawkins, B.A. Spatial and evolutionary parallelism between shade and drought tolerance explains the distributions of conifers in the conterminous United States. Glob. Ecol. Biogeogr. 2017. 26(1), 31–42. https://doi.org/10.1111/geb.12511
Wang, F., Harindintwali, J.D., Wei, K., Shan, Y., Mi, Z., Costello, M.J., Grunwald, S., Feng, Z., Wang, F., Guo, Y., Wu, X., Kumar, P., K€astner, M., Feng, X., Kang, S., Liu, Z., Fu, Y., Zhao, W., Ouyang, C., Tiedje, J.M. Climate change: strategies for mitigation and adaptation. Innovation Geoscience. 2023. 1(1), 100015. https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2023.100015
Oishy, M. N., Shemonty, N. A., Fatema, S. I., Mahbub, S., Mim, E. L., Hasan Raisa, M. B., Anik, A.H. Unravelling the effects of climate change on the soil-plant-atmosphere interactions: A critical review. Soil & Environmental Health. 2025. 3(1), 100130. https://doi.org/10.1016/j.seh.2025.100130
Голікова, М., Зайцева І. Структурно-функціональні особливості адаптації видів роду Acer в умовах степового Придніпров’я. Biosystems Diversity. 2009. 17, 30–36. https://doi.org/10.15421/010942
Колодяженська, Т.І. Порівняльна оцінка посухостійкості мезофанерофітів роду Juniperus L. в умовах Лісостепу України. Інтродукція рослин. 2013. 4, 92–97.
Горілов, О. М. Порівняльна оцінка посухостійкості верб з колекції Національного ботанічного саду імені М. М. Гришка. Інтродукція рослин. 2016. 2, 25–34.
Зайцева, І.О. Кількісна оцінка посухостійкості інтродуцентів роду Syringa L. в умовах Степового Придніпров’я. Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель. 2017. 46, 76–81. https://doi.org/10.15407/ukrbotj80.03.251
Косаківська, І. В., Войтенко, Л. В., Васюк, В. А., Щербатюк, М. М. Морфологічні, фізіологічні і молекулярні складові адаптаційної відповіді представників роду Quercus (Fagaceae) на посуху. Укр. ботанічний журнал. 2023. 80(3), 251–266. https://doi.org/10.15407/ukrbotj80.03.251
Зайцева І.О., Гудімов М.І. Водний статус інтродукованих видів роду Viburnum L. в ксеротермних умовах Правобережного степу України. Наукові записки НДУ ім. М. Гоголя. Біологічні науки. 2025. 4, 7–16. https://doi.org/10.31654/2786-8478-2025-BN-4-7-16
Chaves, M. M., Flexas, J., Pinheiro, C. Photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. Annals of Botany. 2009. 103(4), 551–560. https://doi.org/10.1093/aob/mcn125.
Contran, N., Günthardt-Goerg, M. S., Kuster, T. M., Cerana, R., Crosti, P., Paoletti, E. Physiological and biochemical responses of Quercus pubescens to air warming and drought on acidic and calcareous soils. Plant Biology. 2013. 15, 157–168. https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.2012.00627.
Jafarnia, S., Akbarinia, M., Hosseinpour, B., Sanavi, S. A., Salami, S. A. Effect of drought stress on some growth, morphological, physiological, and biochemical parameters of two different populations of Quercus brantii. Forest – Biogeosciences and Forestry. 2018. 11, 212–220. https://doi.org/10.3832/ifor2496-010
Peguero-Pina, J. J., Sancho-Knapik, D., Morales, F., Flexas, J., Gil-Pelegrin, E. Differential photosynthetic performance and photoprotection mechanisms of three Mediterranean evergreen oaks under severe drought stress. Functional Plant Biology. 2009. 36(5), 453–462. https://doi.org/10.1071/FP08297
Alonso, R., Elvira, S., González-Fernández, I., Calvete, H., García-Gómez, H., Bermejo, V. Drought stress does not protect from ozone effects: results from a comparative study of two subspecies differing in ozone sensitivity. Plant Biology. 2014. 16(2), 375–384. https://doi.org/10.1111/plb.12073
Cotrozzi, L., Remorini, D., Pellegrini, E., Landi, M., Massai, R., Nali, C., Guidi, L., Lorenzini, G. Variations in physiological and biochemical traits of oak seedlings grown under drought and ozone stress. Physiologia Plantarum. 2016. 157(1), 69–84. https://doi.org/10.1111/ppl.12402
Toscano, S., Ferrante, A., Romano, D., & Tribulato, A. Interactive effects of drought and saline aerosol stress on morphological and physiological characteristics of two ornamental shrub species. Horticulturae. 2021. 7, 517. https://doi.org/10.3390/horticulturae7120517
Muhammad, I., Shalmani, A., Ali, M., Yang, Q., Ahmad, H., Li, F. B. Mechanisms regulating the dynamics of photosynthesis under abiotic stresses. Front. Plant Sci. 2021. 11. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.615942
Zahra, N., Hafeez, M.B., Ghaffar, A., Kausar, A., Zeidi, M. A., Siddique, K. H., Farooq, M. Plant photosynthesis under heat stress: effects and management. Environ. Exp. Bot. 2023. 206, 105178. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2022.105178
Цилюрик, О. І., Остапчук, Я. В. Вміст хлорофілу та фотосинтетична активність соняшнику під впливом регуляторів росту рослин в посівах соняшнику. Таврійський науковий вісник. 2020. 134, 195–185. https://doi.org/10.32782/2226-0099.2023.134.24
Svitlana O. Volodarets, Iryna O. Zaytseva, Olexander Z. Gluchov, Anna S. Maslak. Assesments of Trees Vitality in the Urban Landscape of Steppe Zone. Ecologia Balkanica. 2020. 12(1), 41–56. http://web.uni-plovdiv.bg/mollov/EB/2020_vol12_iss1/041-056_eb.19152.pdf
Василик, Ю. В., Лущак, В. І. Вплив високих концентрацій хлориду натрію на вміст пігментів та вільнорадикальні процеси у листках проростків кукурудзи. Укр. біохім. журнал. 2011. 83(4), 94–103.
Zepner, L., Karrasch, P., Wiemann, F., Bernard, L. ClimateCharts.net – an interactive climate analysis web platform. International Journal of Digital Earth. 2021. 14(3), 338–356. https://doi.org/10.1080/17538947.2020.1829112
Методика проведення агрохімічної паспортизації земель сільськогосподарського призначення: керівний нормативний документ. За ред. Яцука І. П., Балюка С. А. Київ. 2019. 108 с. 26. Меженський, В. М. Меженська, Л. О. Класифікація Viburnum L. – Калина. Систематика і класифікація плодових рослин: монографія. Київ: Ліра-К. 2017. 583–605.
Plants of the World Online. Royal Botanic Gardens, Kew. 2024. https://powo.science.kew.org/
Khaleghi Е., Arzani К., Moallemi N., Barzegar M. Evaluation of Chlorophyll Content and Chlorophyll Fluorescence Parameters and Relationships between Chlorophyll a, b and Chlorophyll Content Index under Water Stress in Olea europaea cv. Dezful. International Scholarly and Scientific Research & Innovation. 2012. 6(8), 636-639. https://scholar.waset.org/1307-6892/14028
Haghpanah, M., Hashemipetroudi, S., Arzani, A., & Araniti, F. Drought Tolerance in Plants: Physiological and Molecular Responses. Plants. 2024. 13(21), 2962. https://doi.org/10.3390/plants13212962
Зайцева І.О., Гудімов М.І., Сироватко В.О. Оцінка стабільності функціонального стану родового комплексу Viburnum L. в умовах гідротермічного стресу на основі ентропійних характеристик. Екологія та ноосферологія. 2025. 36(2), 70–80. https://doi.org/doi:10.15421/032509
