Davydov V. Biological mechanisms of optimization of the genus Chaenomeles Lindl plants growth and development in the steppe Dnieper conditions

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0823U100834

Applicant for

Specialization

  • 091 - Біологія та біохімія

Specialized Academic Board

ДФ 08.051.035 ID 2526 Давидов В.Р.

Oles Honchar Dnipro National University

Essay

The dissertation is devoted to the study of the successful introduction patterns of the genus Chaenomeles Lindl plants and the mechanisms of plant secondary metabolites accumulation and distribution during vegetation in the conditions of the steppe Dnieper. The natural diversity of valuable fruit species in the region is insufficient and requires enrichment, including through introduction. The content of secondary metabolites in the fruits of introduced plants is characterized by significant variability depending on the conditions of their cultivation, which determines the relevance of the presented work. The positive effects of biologically active substances obtained from the genus Chaenomeles plants help to reduce the risk or alleviate the course of many diseases, including cancer, diabetes, immune pathologies, chronic inflammation and neurodegenerative diseases. The widespread introduction of useful Chaenomeles plants into culture in the steppe region requires the identification of promising initial forms for the creation of drought-resistant crop varieties. Research was conducted on the territory of the Botanical Garden of Oles Honchar Dnipro National University (Dnipro, 48°26'14.09'' N, 35°02'3511'' E).The Botanical garden with an area of 33 hectares is located in the right-bank part of the city, located on the spurs of the Dnieper Highlands, in the steppe zone of Ukraine. The soils of the research plots, on which the collection of introduced plants of the genus Chaenomeles Lindl is located, are classified as normal, weakly disturbed urbochernozems with a deep placement of groundwater. The moisture insufficient level in the region is confirmed by the presence of at least one dry period in the second half of the plant-growing season: July - mid-August (2017 and 2020) or late August - September (2019). The objects of research were three species of natural origin and two hybrid forms of the genus Chaenomeles Lindley (Rosaceae family), introduced in the Botanical Garden of DNU more than 20 years ago: Ch. japonica, Ch. cathaeynsis, Ch. speciosa, Ch. × superba and Ch. × californica. Taxonomic definitions of the studied plants are given in accordance with modern botanical nomenclature. The material for conducting physiological and biochemical studies was leaves and fruits collected in the corresponding periods of vegetation. During the work, generally accepted and special methods of scientific research (field, laboratory, and mathematical statistics) were applied, including spectrophotometry, selective extraction of compounds, gas chromatography combined with mass spectrometry (GC-MS). The study of phenological rhythms of introduced plants of the genus Chaenomeles revealed a discrepancy between the average duration of plants vegetation period and the seasonality of the steppe region. However, all introduced plants in the climatic conditions of the steppe zone went through and completed phenological phases, which indicates the prospects of their cultivation in the region and their use in selection as starting forms for creating drought-resistant hybrids. The study of the water regime of introduced Chaenomeles plants showed that the level of water deficit in the wet period of vegetation in the leaves of all species and hybrids was within acceptable limits, and in the dry period the highest level of water deficit did not cross the critical limit. In the period of moisture supply restoration, the lack of moisture remained the most in the leaves of Ch. cathayensis and Ch. × californica. In general, the leaves of Ch. japonica, Ch. speciosa and Ch. × superba plants showed the fastest recovery of the water balance after drought and the most effective regulation of transpiration intensity with the onset of drought and after it.

Research papers

Lykholat, Y. V, Khromykh, N. O., Lykholat, T. Y., Didur, O. O., Lykholat, O. A., Legostaeva, T. V., Kabar A. M., Sklyar, T. V., Savosko, V. M., Kovalenko, I. M., Davydov, V. R., Bielyk, Y. V., Volyanik, K. O., Onopa, A. V., Dudkina, K. A., Grygoryuk, I. P. (2019). Industrial characteristics and consumer properties of Chaenomeles Lindl. fruits. Ukrainian Journal of Ecology, 9(3), 132–137. https://doi:10.15421/2019_720

Lykholat, Y. V., Khromykh, N. O., Didur, O. O., Okovytyy, S. I., Sklyar, T. V., Davydov, V. R., Lykholat, T. Y., Kovalenko, I. M. (2021). Soluble cuticular wax composition and antimicrobial activity of the fruits of Chaenomeles species and an interspecific hybrid. Biosystem Diversity, 29(4), 334–339. DOI: https://doi.org/10.15421/012142.

Лихолат Ю. В., Дрегваль О. А., Дідур О. О., Хромих Н. О., Скляр Т. В., Давидов В. Р., Лихолат Т. Ю. (2022). Ендофітні ізоляти мікроміцетів із плодів Chaenomeles thibetica та їх фунгістатична активність. Екологічні науки, 5(44), 218–223. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2022.eco.5-44.33

Lykholat, Y. V., Khromykh, N. O., Lykholat, O. A., Didur, O. O., Davydov, V. R., Kovalenko, I. M., Trotska, S. S., Vergolyas, M. R., Verholias, O. O., Marenkov, O. M., Sklyar, T. V., Lavrentieva, K. V., Kurahina, N. V., Zaytseva, I. O., Legostaeva, T. V., Panfilova, H. B., Haponenko, S. O., Bila, O. V., Lykholat, T. Y. (2021). Use of introduced low-wide fruit plants as a paradigm of functional nutrition: psychological attractiveness for consumers. Ukrainian Journal of Ecology, 11(6), 85–93. https://doi: 10.15421/2021_228

Лихолат Ю. В., Давидов В. Р., Хромих Н. О., Дідур О. О. (2022). Особливості водного режиму інтродукованих рослин роду Chaenomeles в умовах степової зони. Ecology and Noospherology, 33(1), 9–14. DOI: https://doi.org/10.15421/032202.

Кабар А. М., Лихолат Ю. В., Лучка Я. О., Давидов В. Р., Бородай Є. С., Тропанець В. Ю (2017). Активність каталази як показник інтродукції гібридогенних форм кісточкових в умовах степового Придніпров’я. Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель, Т. 46. C. 92–97. DOI https://doi.org/10.15421/441715

Lykholat Y. V., Khromykh N. O., Didur O. O., Lykholat T. Y., Davydov V. R. (2022). Biologically active compounds of non-traditional fruit plants, their antioxidant activity and antimicrobial ability. In: Y. V. Lykholat (Ed.), Optimization of the fruit plants species composition and improving the quality of plant materials under climate change: Monograph. LIRA, Dnipro. pp. 6–106

Лихолат, Ю. В., Давидов, В. Р., Дідур, О. О., Лихолат, Т. Ю. (2021). Характеристика водного обміну представників роду Chaenomeles Lindl. в умовах степового Придніпров’я. Інтеграція освіти, науки та бізнесу в сучасному середовищі: зимові диспути: Тези доп. II Міжнар. наук.-практ. інтернет-конф., 4-5 лютого 2021 р. Дніпро. Т. 2. С. 79–80

Давидов, В. Р., Лихолат, Ю. В, Лихолат, О. А. (2021). Показники водного обміну інтродукованих рослин із роду Сhaenomeles Lindl. в умовах ботанічного саду ДНУ. Рослини та урбанізація: Матеріали 10-ї Міжнародної науково-практичної конференції «Рослини та урбанізація» (Дніпро, 3 березня 2021 р.). Дніпро. С. 208

Лихолат, Ю. В., Хромих, Н. О., Давидов, В. Р., Дідур О. О. (2020). Метаболічна відповідь представників роду Chaenomeles Lindl. на умови зростання. Відновлення біотичного потенціалу агроекосистем: Матеріали ІV Міжнар. конф. (8–9 жовтня 2020 р., м. Дніпро). Середняк Т. К., Дніпро. С. 77–78

Давидов, В. Р., Лучка, Я. О., Лихолат, Ю. В., Недзвецька, М. І. (2018). Активність окисно-відновних ферментів представників роду Persica Mill. за змін клімату. Сучасні питання фізіології та медицини: Збірник тез Всеукр. наук.-практ. заочної конференції, присвяченої 100-річчю Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара. ДНУ імені Олеся Гончара. Дніпро, 2018. С. 26–28

Шевченко, В. А., Гордієнко, О. В., Давидов, В. Р., Здор, А. А. (2016). Особливості водного обміну газоноутворюючих трав в умовах промислового міста. Актуальні питання розвитку екології та біології: Матеріали Міжнар. наук.-практ. конф. Донецький національний університет імені Василя Стуса, м. Вінниця, 3–7 жовтня 2016 р. С. 352–354.

Хромих, Н. О., Лихолат, Ю. В., Давидов, В. Р., Алексєєва, А. А., Лихолат, Т. Ю. (2020). Лабораторні заняття з дисципліни «Садівництво, квітництво та рослинництво в школі»: Метод. рекомендації. Дніпро. 33 с.

Files

Similar theses