WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Объектом при изучении влияния аммиакатов на фотосинтетический метаболизм 14СО2 в лабораторных условиях выбран лен-долгунец сорта Новоторжский. Исследования выполнялись в условиях вегетационного опыта, заложенного в 2002 году на растениях льна-долгунца выращенных, на вегетационной площадке Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН при естественных условиях температуры и влажности воздуха. Закладка опытов проводилась по методике З.И. Журбицкого (1968) на растениях, выращенных в вегетационных сосудах Вагнера, вмещающих 9 кг 450 г почвы. Для исследования использовалась серая лесная среднесуглинистая почва со следующей агрохимической характеристикой: pH – 6,0, гумус – 3,3%, N щелочно-гидролизуемый - 86,6 мг/кг, P2O5 и K2O – 161,8 и 127,8 мг/кг соответственно.

Перед посевом в почву вносили Р, К в расчете 105 мг/кг почвы каждого элемента. Азотные удобрения вносили в виде аммиачной селитры (NН4NО3) в дозе – 1 г азота на сосуд. Посев осуществлялся сухими семенами по 60 шт./сосуд. Оптимальное увлажнение осуществляли путем полива сосудов по весу до 70% ППВ. Все опыты с 14СО2 проведены с 10 до 12 часов, когда интенсивность фотосинтеза достигает максимума, а полуденная депрессия еще не возникает.

В исследованиях использована смесь аммиакатов цинка и меди в сочетании 1:1. Полученный в ходе синтеза препарат представляет собой водный раствор, в котором формируется смесь комплексных ионов переменного состава молекулярных формул:

n1NH4+ + n2CO32 + n3[Cu(NH3)4]2+ + n4[Zn(NH3)4]2+ + n5[Cu(NH3)3]2+ + n6[Zn(NH3)3]2+ + n7[Cu(NH3)2]2+ + n8[Zn(NH3)2]2+ + n9[Cu(NH3)]2+ + n10[Zn(NH3)]2+ + n11Cu2+ + n12Zn2+ + n13HCO3, где n1-13 число соответствующих ионов в растворе. Все комплексные соединения устойчивы только в водном растворе и при упаривании разлагаются.

В опытах изучали два способа применения аммиакатов: первый – введение раствора в побег льна-долгунца и второй – опрыскивание растений.

Для выяснения метаболитной судьбы, меченая глюкоза вводилась с транспирационным током воды в растение с помощью специальной установки (рис.3). Исследование 14С-глюкозы в различных тканях льна-долгунца проводили в период бутонизации. Аммиакаты (в концентрации 10-6 М) вводили в срезанный под водой побег льна-долгунца (высота растений 50-60 см) и закрепляли в специальном приспособлении, с помощью которого раствор можно было подавать под давлением 0,1 атм., равным обычному корневому давлению пасоки. Предварительные опыты показали, что в такой системе растение может функционировать в условиях июльской температуры и освещенности в течение нескольких дней без видимых повреждений.

Рис. 3. Схема введения в побег льна-долгунца воды или экзогенной 14С-глюкозы через транспирационный ток воды

Обозначения: 1 - разъемная обкладка с резиновым уплотнителем; 2 - силиконовая трубка с раствором; 3 - погруженный в воду моностат для стабилизации давления воздуха; 4 – компрессор

Необходимый эквивалент корневого давления создавали воздушным компрессором. При этом избыток давления сбрасывался через моностат, погруженный в воду на глубину 100 см. Таким образом, создавалось постоянное давление подаваемого в растение раствора. В качестве контроля в побег вводили дистиллированную воду. После 40 мин поступления раствора в побег на верхнюю часть растения надевали фотосинтетическую камеру, в которую с помощью компрессора подавали из газгольдера 14СО2.

Через 3 мин экспонированную в 14СО2 часть побега срезали, расчленяли на листья, луб и древесину, также фиксировали верхушку, которую отделяли от побега в характерной «точке слома» (Gorshkova et al., 2003).

Фиксированные пробы растирали 60% этанолом, после нанесения гомогената на диски хроматографической бумаги определяли радиоактивность на сцинтиляционном счетчике "Дельта-300" (США).

Нативные растения льна-долгунца опрыскивали раствором аммиакатов (10-6 М), а затем в срезанный побег вводили раствор 14С-меченой глюкозы. Через 2 часа растения фиксировали паром кипящей воды, с последующей досушкой при температуре 60°С. Размолотый фиксированный и высушенный материал анализирован на содержание 14С в различных по растворимости фракциях веществ: извлекаемых безводным ацетоном (липиды и пигменты), извлекаемые водой (низкомолекулярные соединения), с последующим диализом через мембраны фирмы Baxter (США и Канада), пропускающими вещества с молекулярной массой менее 6000 кД (водосолерастворимые белки). Оставшиеся в диализных мешках вещества далее экстрагированы 0,2 М NaCl; 80,0%-этанолом (спирторастворимые белки); горячей водой для экстрагирования растворимых пектинов, 0,1 М КОН (щелочерастворимые белки) и тритон-Х100 (труднорастворимые белки). Осадок обрабатывали -амилазой (Sigma, США) в концентрации 1 мг/л для гидролиза крахмала и определения в нем 14С. Радиоактивность конечного осадка рассматривали как включение 14С в нерастворимые полисахариды (целлюлоза).

Для изучения влияния аммиакатов на распределение 14С среди низкомолекулярных продуктов фотосинтеза применяли хроматографию на бумаге с последующей радиоавтографией. Радиоактивность проб и пятен на хроматограммах, соответствующих меченым соединениям, определяли на сцинтиляционном счетчике "Дельта-300" (США).

Полевые опыты на сахарной свекле проведены в хозяйствах Буинского района на разных сортах: ЛБМС-1, Крокодил, Ахат, Рамонская односемянная. Продолжительность вегетационного периода сахарной свеклы в республике 130-140 дней.

Почва опытного участка – выщелоченный тяжелосуглинистый чернозем со следующей агрохимической характеристикой: pH – 6,39, гумус – 7,46%, P2O5 и K2O –175 и 234 мг/кг соответственно.

Схема опыта (двухфакторного). Формула опыта АБ – 4х2; число вариантов – 8; количество делянок – 24. Фактор А – дозы азота под сахарную свеклу, кг/га д.в.: 1-N75, 2- N90, 3- N105, 4 - N120. Фактор Б – обработка посевов сахарной свеклы аммиакатами: 1 – без опрыскивания аммиакатами, 2 – опрыскивание аммиакатами.

Размеры делянок: первого порядка – 4мх25м=100м2, второго порядка – 4мх12,5м=50м2. Размещение вариантов – метод расщепленных вариантов.

Содержание сахара в выжатом соке сахарной свеклы определяли на рефрактометре РЛУ.

На Апастовском и Заинском госсортоучастках РТ совместно с ОАО "Красный Восток" были проведены испытания влияния аммиакатов на урожайность и качество ячменя сортов Раушан и Данута. Опрыскивание растений аммиакатами проводили сразу после цветения. Белковость ячменя проверяли на аппарате «Инфратек» (Чехия).

Почва Апастовского госсортучастка – выщелоченный тяжелосуглинистый чернозем со следующей агрохимической характеристикой: pH – 5,5, гумус – 6,2%, P2O5 и K2O – 192,0 и 174,0 мг/кг соответственно.

Почва Заинского госсортучастка – выщелоченный чернозем. pH – 5,5, гумус – 7,38%, P2O5 и K2O – 132,0 и 130,0 мг/кг соответственно.

В почвенных образцах определяли: рН солевой вытяжки – потенциометрически; содержание гумуса – по Тюрину; содержание подвижного фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О) – по Чирикову.

Испытания на томатах сорта Валет проведены в ООО «Агрокомбинат «Майский». В совхозе используются системы капельного полива: датская - Volmatic и израильские - Eldar Gall и Netafim. Во всех цехах на оставшихся площадях успешно работает автоматизированный растворный узел российской фирмы «Фито».

Субстрат тепличного грунта – природный цеолит. Семена томатов высевали в кассеты, заполненные цеолитом. Рассаду из кассет пикировали при наличии двух настоящих листьев в горшки емкостью 0,9-1,0 л. Растения томатов по достижении 50-55 дневного возраста высаживали в грунт. Субстрат перед высадкой рассады в грунт насыщали растворами удобрений, дозы которых зависели от состава субстрата.

Питание растений, размещенных в грядках или контейнерах, велось в течение всей вегетации томатов через систему капельного полива по капельницам, подведенным к корням каждого растения. Концентрация питательного раствора, его объем, время подкормки регулировались на компьютере по специальной программе.

Статистическая обработка результатов. Измерение всех параметров проводили не менее чем в трехкратной повторности. Экспериментальный материал обработан статистически (Лакин, 1990). В таблице представлены среднеарифметические данные со стандартной ошибкой.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Влияние введения раствора аммиакатов в апопласт побега льна-долгунца на фотосинтетическую ассимиляцию 14СО2 листьями

Результаты исследований показали, что введение аммиакатов во внеклеточное пространство льна-долгунца вызвало стимуляцию фотоассимиляции 14СО2 всем побегом. В большей степени это проявилось на ювенильных листьях, что связано с трудностями экспорта сахарозы из молодых листьев из-за несформированной флоэмы. Большее накопление у опытных растений меченого углерода в стеблевой части побега происходило в связи с большим экспортом ассимилятов из зрелых листьев-экспортеров. Анализ распределения 14С среди меченых продуктов фотосинтеза в зрелых листьях-донорах ассимилятов обнаружил повышение соотношения метки сахарозы/гексозы в опытном варианте, что свидетельствует о снижении степени гидролиза сахарозы. С этим же, по-видимому, связано и увеличение содержания 14С в ювенильных листьях, куда меченые продукты фотосинтеза могут попасть после их выхода в апопласт с током транспирационной воды (рис. 4).

Рис. 4. Влияние введения в апопласт побега льна-долгунца раствора аммиакатов (10-6М) на ассимиляцию побегом 14СО2

Обозначения: К - контроль (введение воды), О - опыт (введение аммиакатов)

Меньшее содержание метки в монозах объясняет и пониженную радиоактивность олигосахаридов у опытных растений. Увеличение у них радиоактивности малата и глицерата было связано с тем (рис. 5), что ион калия транспортировался из корней в листья с нитрат-ионом, а возвращался обратно в корни за следующей порцией нитрата с анионом малата (Липс, 1997).

Более успешный экспорт "свежих" ассимилятов (в виде сахарозы) из листьев опытных растений несколько снижал включение 14С в продукты гликолатного пути (образование серина). При этом увеличивалась фиксация 14СО2 по темновому типу (образование с помощью ФЕП-карбоксилазы малата и аспартата).

Рис. 5. Схема регуляции аммиакатами фотосинтеза и взаимоотношения между корнями и фотосинтетическим аппаратом растения

Обозначения: РБФ - рибулозобисфосфат; РБФК - рибулозобисфосфат-карбоксилаза/оксигеназа; ФЭС - фосфорные эфиры сахаров; ИНВ - инвертаза (фермент гидролизующий сахарозу в апопласте); [М +] - ион металла аммиаката

Уменьшение поступления у опытных растений меченого углерода в органические кислоты и аминокислоты снижало синтез белков. Меньшее образование количества моноз, в результате снижения гидролиза сахарозы, приводило к уменьшению радиоактивности олиго- и полисахаридов (табл. 1).

Таблица 1

Влияние введения аммиакатов (10-6 М) с транспирационным током воды в апопласт побега на распределение 14С среди меченых продуктов 3 минутной фотоассимиляции 14СО2 зрелыми и ювенильными листьями льна-долгунца (в % от радиоактивности)

Соединения

Зрелые листья

Ювенильные листья

вода

СтО

Вода

СтО

Сахароза

59,4± 1,6

59,3± 1,1

40,1± 1,5

45,4 ±1,7

Гексоза

4,3± 0,5

3,3± 0,1

8,3 ±0,6

6,1 ±0,7

Сахароза/гексоза

13,8

18,0

4,8 ± 0,5

7,4 ± 0,6

ФЭС

3,2 ± 0,4

5,2± 0,4

4,5± 0,5

3,2± 1,1

Аминокислоты

21,1 ±1,2

19,3 ± 1,1

30,0 ±1,7

27,3± 1,6

В том числе: серин

5,7± 0,1

4,8± 0,3

9,5 ±0,4

7,2± 0,5

малат

1,8± 0,1

3,9± 0,3

4,5 ±0,2

5,6± 0,3

глицерат

0,8 ± 0,1

2,0 ± 0,2

1,7 ± 0,3

3,6 ± 0,3

пигменты

2,7± 0,2

2,2± 0,2

4,2± 0,3

2,6± 0,1

олигосахара

2,9± 0,2

2,3± 0,1

4,0± 0,3

0,6 ±0,1

Прочие

3,8

2,5

2,7

5,6

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»