Распределение механических свойств древесины лиственных пород в годовых кольцах, выявленных методом сканирующего наноиндентирования

The paper presents the results of mechanical properties scanning by means of nanoindentation across the annual growth rings of deciduous trees wood, small-leaved lime (Tilia cordata) and common oak (Quercus robur) in particular. Significant variations in microhardness H and Young’s modulus E radial dependencies have been found for any of the studied species. Results can be useful 1) to amend the understanding the nature of macromechanical properties of various wood species and to reveal the details of their formation depending upon microstructural characteristics, 2) to optimize the technologies of growing, reinforcement and subsequent usage of the wood, 3) to develop new independent methods in dendrochronology and dendroclimatology

Biochemical indicators of woody plants in the diagnosis of air condition

It is found that anthropogenic pollution has a significant effect on the change in the content of total nitrogen, glutathione and vitamin E, which increases the resistance of woody plants to stress. A series of woody plants with regard to their sensitivity to aerosol pollution has been compiled: according to the degree of decrease in total nitrogen – Picea abies > Thuja occidentalis > Syringa vulgaris > Acer platanoides > Tilia cordata > Sorbus aucuparia; the degree of decrease in glutathione content – Picea abies > Thuja occidentalis > Syringa vulgaris > Acer platanoides > Tilia cordata > Sorbus aucuparia; the degree of decrease in the content of vitamin E – Picea abies > Thuja occidentalis > Sorbus aucuparia > Tilia cordata > Syringa vulgaris > Acer platanoides. A positive correlation was revealed between the biochemical parameters of woody plants and the monitoring complex indices proposed by the Russian meteorological service. A close direct regression dependence of the air pollution index and the average stability coefficient for the content of total nitrogen, vitamin E and glutathione in the biomass of model woody plants was revealed: with an increase in the degree of air pollution, the average stability coefficient for certain biochemical indicators increases.

Flowers Characteristics of Selected Species of Lime-Tree (Tilia spp.) in Terms of miRNA-Based Markers Activity, Mannose Expression and Biological Compounds Content

The significant healing effect of Tilia platyphyllos Scop. and Tilia cordata Mill. flowers are well known. However, the flowers of Tilia tomentosa Moench. are not suitable for harvest due to their toxic effects. To investigate the diverse background of this effect, we applied a functional miRNA-based marker, mannose expression analysis and determined the content of bioactive compounds. Out of nine tested markers, three (miR160, miR167 and miR408) provided reproducible miRNA-based loci and two of them (miR160 and miR398) enabled the acquisition of fingerprinting specific to flower and leaf samples of T. platyphyllos and T. tomentosa. The most pronounced profiling was specific for miR408 marker, the function of which is connected to plant defense and adaptation mechanisms. We confirmed the suitability of microRNA-based markers for polymorphism determination of flowers of selected species of lime-tree. The highest values of antioxidant activity, flavonoids, total polyphenols and phenolic acids content have been reached in silver linden flowers. When comparing the transcription activity of mannose in flowers, more than 30 times higher levels of mannose transcripts for the silver linden flowers was observed.

COMPARISON OF BACTERIAL CELLULOSE PRODUCTION BY KOMAGATAEIBACTER INTERMEDIUS STRAIN USING LAVANDULA ANGUSTIFOLIA, ROSA CANINA AND TILIA CORDATA PLANTS AS LOW-COST MEDIA

In this study, the effects of Lavandula angustifolia, Tilia cordata and Rosa canina on cellulose production by Komagataeibacter intermedius strain were investigated. T. cordata was found as the most effective plant (10.64 g/L BC), under the following optimized conditions: 50 g/L plant amount, 8% lactose, 15% inoculum amount at pH=6.0. Total phenolic contents of L. angustifolia (55.42 mg/g), R. canina (16.54 mg/g) and T. cordata (60.03 mg/g), and total protein amounts of L. angustifolia (7.89 g/L), R. canina (3.54 g/L) and T. cordata (5.13 g/L) were analyzed. It has been established that phenolic and protein substances contribute significantly to cellulose formation. Physicochemical analysis showed that all the peaks obtained from FTIR analysis are distinguishable for BC and pellicles show high thermal stability. This research work is the first report on the usage of L. angustifolia, R. canina and T. cordata plants as low-cost substrates in BC production with high yields.

Вплив урбоекосистем на фітонцидну активність деревних рослин

Мета дослідження – виявлення зв'язку та просте-ження закономірності між фітонцидною активністюдеревних рослин і вмістом зелених пігментів у їхніхлистках в урбанізованому середовищі. Методи. Комплексне використання польового, лабо-раторного, математично-статистичного, розрахунко-во-порівняльного методів і системного аналізу.Результати. Дуже висока антимікробна дія булавиявлена в листків A. platanoides, P. simonii та S. vulgarisщодо обох тест-культур на всіх моніторингових точкаху серпні. Для всіх видів характерний літній тип фітон-цидності. У досліджених видів виявлено тенденцію добільшої антимікробної активності щодо грам-негативноїбактерії E. coli порівняно з B. subtilis, окрім листків P. xcanadensis. На всіх ділянках, навіть у контролі, вмістхлорофілу а перевищував уміст хлорофілу b (табл. 2).На частку хлорофілу а припадає 50–56% від загальноїмаси зелених пігментів на забрудненій ділянці.Співвідношення хлорофілу a до хлорофілу b ( а/b)у нормально розвинутому фотосинтетичному апаратістановить 2,5–3. Навесні цей показник був нижчим занорму на всіх ділянках, влітку відбулося його збіль-шення, що можна пояснити ростом листків та форму-ванням фотосинтетичного апарату. На моніторинговійточці І влітку показник а/b був нижчим за норму в усіхвидів, окрім T. cordata.Висновки. Проведено аналіз фітонцидної актив-ності деревних культур в умовах урбанізованого сере-довища. Виявлено високу фітонцидну активність Acerplatanoides, Populus simonii та Syringa vulgaris у серпні.Встановлено специфічність антимікробної дії дерев-них рослин щодо Bacillus subtilis та Esherichia coli. Назабрудненій ділянці вздовж автомагістралі спостеріга-лося зниження суми хлорофілів порівняно з контролемта зростання фітонцидної активності. Вміст хлорофілуа на І дослідній ділянці в усіх досліджених рослин,окрім Tilia cordata, перевищив уміст хлорофілу b. Длябільшості видів характерна висока антимікробна актив-ність протягом досліджуваного періоду, крім Robiniapseudoacacia та Tilia cordata.

Neuartige Piperidin- und Dihydropyrrol-Alkaloide aus Lindenblüten (Tiliae flos) mit spasmogener Wirkung auf die Trachealmuskulatur der Maus

ZusammenfassungLindenblüten (Tiliae flos) werden aus den getrockneten Blütenständen von Tilia cordata (Winterlinde), T. platyphyllos (Sommerlinde) und deren Hybride T.×vulgaris (Holländische Linde) gewonnen. Traditionell werden Extrakte aus Lindenblüten gegen Symptome von Erkältungskrankheiten sowie bei mentalem Stress eingesetzt. Die Droge ist durch einen hohen Gerbstoffanteil, größere Mengen an Schleimstoffen sowie durch ein komplexes Flavonoidmuster gekennzeichnet. Im Rahmen weiterführender phytochemischer Untersuchungen wurden erstmalig bisher noch nicht beschriebene Alkaloide aus Lindenblüten isoliert und strukturell charakterisiert. Bei diesen bisher noch unbekannten Naturstoffen handelt es sich um zwei diastereomere Dihydropyrrolalkaloide (Tiliin A/B), zwei Piperidin-alkaloide (Tiliamin A/B) sowie zwei acetylierte Piperidinalkaloide (Tilacetin A/B). Die Alkaloide werden bevorzugt mit hydroalkoholischen Solventien extrahiert (Alkaloidgehalt ca. 2 mg/g Trockenextrakt), noch besser mit Aceton-Wasser-Gemisch (ca. 5 mg/g), finden sich aber auch in klassischen Teezubereitungen (Infus, 1,3 mg/g), was bei Zugrundelegung der empfohlenen Tagesdosis von Lindenblüten (3–6 g Droge) zu einer Alkaloidaufnahme von 1–2 mg pro Tag führt.Pharmakologische Untersuchungen an aus C57BL/6N-Mäusen präparierten Tracheen im Organbad zeigten, dass eine Alkaloid-angereicherte Fraktion die durch Acetylcholin ausgelöste Muskelkontraktionen steigerte (ca.+30%). Eine weiteraufgereinigte Alkaloid-Fraktion (0,1 mg/ml) zeigte vergleichbare Effekte, die sich mittels Atropin (1 µM) aufheben ließen und denen von Galantamin (0,5 µM) glichen. Diese Beobachtungen führten zur Schlussfolgerung, dass die Lindenalkaloide cholinerge Effekte über muskarinerge M3-Rezeptoren vermitteln. Im zellfreien Enzymassay konnten die Lindenalkaloide als Acetylcholinesterase-Inhibitoren charakterisiert werden. Die in der Originalpublikation beschriebenen Interaktionen der Lindenalkaloiden mit dem cholinergen System könnten neue Ansatzpunkte in der rationalen Phytotherapie darstellen.

Changes in Antioxidative Compounds and Enzymes in Small-Leaved Linden (Tilia cordata Mill.) in Response to Mistletoe (Viscum album L.) Infestation

Mistletoe infestation leads to a decrease in the growth of woody plants, their longevity, and partial or complete drying of the top, as well as premature death. Various environmental stress factors, both abiotic and biotic, stimulate the formation of reactive oxygen species and the development of oxidative stress in plant tissues. This study aimed to investigate the effect of mistletoe (Viscum album L.) infestation on the response of the antioxidative defense system in leaves of small-leaved linden (Tilia cordata Mill.). Leaves from infested trees were taken from branches (i) without mistletoe, (ii) with 1–2 mistletoe bushes (low degree of infestation), and (iii) with 5–7 mistletoe bushes (high degree of infestation). The relative water content and the chlorophyll a and b contents in leaves from linden branches affected by mistletoe were significantly lower than those in leaves from non-infested trees and from host-tree branches with no mistletoe. At the same time, leaves from branches with low and high degrees of infestation had significantly higher electrolyte leakage, malondialdehyde and hydrogen peroxide content, oxidized forms of ascorbic acid (dehydroascorbic and 2,3-diketogulonic acids), and oxidized glutathione. The results of principal component analysis show that the development of oxidative stress was accompanied by an increase in proline content and in superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, glutathione peroxidase, and glutathione reductase activity. Several biochemical parameters (proline, ascorbic acid, dehydroascorbic acid, glutathione, glutathione peroxidase, ascorbate peroxidase, and dehydroascorbate reductase) were found to be altered in leaves from host-tree branches with no mistletoe. This result indicates that the mistletoe infestation of trees not only causes local changes in the locations of hemiparasite attachment, but also affects the redox metabolism in leaves from other parts of the infested tree.

Impact of heavy pruning on development and photosynthesis of Tilia cordata Mill. trees

Tree pruning is carried out to reduce conflict with infrastructure, buildings, and any other human activity. However, heavy pruning may result in a diminished tree crown capacity for sugar production and exposure to fungal infection. This risk leads to a decrease in tree stability or vigour. In this work, we analysed the effect of heavy pruning of roadside trees on the photosynthetic performance process compared to neighbouring unpruned trees. Four years of tree crown growth was studied by terrestrial imaging. Tree vitality (Roloff’s classification) and risk (Visual Tree Assessment) were evaluated. Over-pruned trees showed intensified photosynthetic efficiency during the growing season following pruning. Particularly ET0/TR0 and PIABS tended to increase in pruned trees while higher Fv/Fm was noted only in late October, suggesting delayed leaf senescence. After four years, pruned trees rebuilt their crowns, however not in their entirety. Results obtained from biometric, vitality, and risk assessment showed high differentiation in pruned tree crown recovery. Our results revealed that despite the intensified efforts of trees to recover from wounding effects, severe pruning evokes dieback occurrence and a higher risk of failure in mature trees.

Біоіндикаційна оцінка екологічного стану урбоекосистеми Івано-Франківська за допомогою показників якості пилку деревних видів

У статті проаналізовано низку параметрів мікроспорогенезу за дії комплексу урбогенних чинників на прикладі домінантних деревних рослин міста. Показано зростання морфологічної різноякісності, збільшення частки стерильних та аномальних пилкових зерен у пилковій культурі. Об’єктом дослідження обрано види Tilia cordata Mill., Betula pendula Roth. та Salix alba L., які широко представлені на території міста. Дослідження показали, що вплив урботехногенних чинників досліджуваної території має виражений гаметоцидний ефект, який проявляється депресивними змінами чоловічого гаметофіту деревних рослин: збільшенням частки безкрохмальних пилкових зерен та підвищенням його морфологічної різноякісності. Максимальний рівень безкрохмальних пилкових зерен притаманний для Tilia cordata Mill. Коефіцієнт стерильності пилку зазначеного виду у різних районах міста флуктує в діапазоні 1,26 – 4,80. Достовірне зменшення лінійних розмірів чоловічого гаметофіту констатовано для Tilia cordata Mill. та Betula pendula Roth. Найвища морфологічна різноякісність пилку властива для Salix alba L. та Tilia cordata Mill. Частка карликових пилкових зерен у різних районах міста коливається у межах 1,1% − 4,2% для Salix alba L. та 3,7% − 12,8% для Tilia cordata Mill.; гігантських − 2,5% − 10,2% і 2,4% − 8,5% відповідно. Забруднення повітряного басейну у центральній частині міста викидами автотранспорту індукує процеси порушення мікроспорогенезу, яке проявляється збільшенням частки стерильного і морфологічно-аномального пилку. Морфо-фізіологічні та цитологічні особливості пилкових зерен слугують інформативними біоіндикаційними ознаками урботехногенного впливу. Найбільш перспективним видом для біоіндикаційної оцінки гаметоцидності середовища в умовах міста Івано-Франківська є Tilia cordata Mill.; найвищою резистентністю відзначається чоловічий гаметофіт Salix alba L.