WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Эксперименты выполняли в 3-х и более биологических повторностях, каждый вариант не менее 3-х аналитических повторностей.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Изучение влияния эпибрассинолида и амбиола на ростовые процессы и гормональный баланс растений картофеля 1.1. Действие эпибрассинолида на покой и рост клубней картофеля Брассиностероиды - фитогормоны с широким спектром биологической активности, влияющие на различные физиологические процессы растений [Хрипач, 1993; Clouse, Sasse, 1998]. Представляло интерес выяснить, можно ли с помощью брассиностероидов, в частности, эпибрассинолида (ЭБ) воздействовать на покой клубней картофеля.

Продолжительность глубокого покоя клубней связана с высоким уровнем фитогормона абсцизовой кислоты. В связи с этим, было изучено действие ЭБ на продолжительность глубокого покоя клубней, выделение этилена целыми клубнями, уровень свободной и связанной абсцизовой кислоты в точках роста клубней, а также на отдельные ультраструктурные параметры клеток 0,апикальных меристем клубней.

2001 г.

Обработка клубней картофеля с.

0,2002 г.

Бронницкий в состоянии глубокого покоя в 0,08 2003 г.

широком диапазоне концентраций ЭБ в 0,течение нескольких сезонов позволила 0,установить ингибирующие (10-5-10-2 мг/л) и стимулирующие (1-5 мг/л) рост 0,концентрации препарата (рис. 1).

0 Обработка клубней картофеля с.

10-5 10-4 10-3 10-Концентрация ЭБ, мг/л Невский ЭБ в концентрациях 10-4 – 10-Рис. 1. Влияние эпибрассинолида мг/л перед закладкой на хранение приводила на рост апексов клубней картофеля сорта Бронницкий (обработка в к сокращению их способности к состоянии покоя).

прорастанию (рис. 2). Способность месяцы от обработанных клубней к прорастанию начала хранения определяли после окончания глубокого 0 покоя у контрольных клубней (90 дней).

Длительность глубокого покоя у клубней, обработанных ЭБ, заметно увеличивалась – наибольший эффект был отмечен при концентрации 10-2 мг/л (36-38 суток).

10-10-3 10-Клубни опытных вариантов отличались от Концентрация ЭБ, мг/л контрольных задержкой прорастания в разное время после начала хранения.

Рис. 2. Влияние эпибрассинолида на продолжительность глубокого покоя клубней картофеля сорта Невский.

Вес апексов, г сутки Продолжительность глубокого покоя, Величина этой задержки зависела от концентрации ЭБ и составляла 38, 36, 17 и 7 суток спустя 2, 4, 5 и 7 месяцев после закладки на хранение соответственно (рис. 2). Таким образом, обработка клубней ЭБ перед 2,время закладкой на хранение понижает их после обработки, способность к прорастанию и удлиняет cутки период глубокого покоя.

1,Опыты показали, что под действием 30 ЭБ усиливалось выделение этилена целыми клубнями картофеля (рис. 3). Интенсивность 0,выделения этилена клубнями изменялась в зависимости от физиологического 10-0 10-4 10-состояния (глубокий покой, окончание Концентрация ЭБ, мг/л глубокого покоя, прорастание) и Рис. 3. Влияние ЭБ на интенсивность выделения концентрации ЭБ. Контрольные клубни этилена клубнями картофеля выделяли этилен в наименьшем количестве во время глубокого покоя и в максимальном — при активном прорастании. Стимулирующее действие ЭБ на выделение этилена в наибольшей степени проявлялось при концентрации 10-2 мг/л на 1 и 7 сутки после обработки. На 30 и 60 сутки все обработанные ЭБ клубни выделяли этилен в приблизительно одинаковом, но в большем, чем в контроле, количестве. На 150 сутки ЭБ не влиял на выделение этилена клубнями.

Определение содержания свободной и связанной абсцизовой кислоты (АБК) в точках роста клубней картофеля показало, что изменения в количестве этого фитогормона, как и этилена, зависят от времени анализа и концентрации ЭБ (табл.1).

Сутки от начала хранения Концентрация 30 60 120 ЭБ, мг/л А В А В А В А В 0 6.1 ± 0.8 1.6 ± 0.1 5.2 ± 0.5 1.7 ± 0.1 1.9 ± 0.1 0.8 ± 0.1 1.1 ± 0.1 0.8 ± 0.10-4 6.8 ± 0.7 2.2 ± 0.2 5.4 ± 0.6 2.1 ± 0.1 2.2 ± 0.2 1.2 ± 0.2 1.3 ± 0.1 0.9 ± 0.10-3 8.4 ± 0.9 2.6 ± 0.2 6.2 ± 0.4 2.7 ± 0.3 3.8 ± 0.5 2.4 ± 0.3 2.3 ± 0.3 1.6 ± 0.10-2 12.5 ± 1.0 2.7 ± 0.3 9.8 ± 1.1 2.6 ± 0.2 7.6 ± 0.9 2.5 ± 0.3 4.2 ± 0.8 2.4 ± 0.Табл. 1. Влияние эпибрассинолида на содержание свободной (А) и связанной (В) абсцизовой кислоты [мкг г-1] (сырой массы) в апикальных меристемах клубней картофеля при хранении (сутки). Первоначальное содержание: свободной АБК – 8.4, связанной АБК – 1.8 [мкг г-1 ] (сырой массы).

-(см / г /сут) x Интенсивность выделения этилена, В тканях точек роста контрольных клубней максимум свободной АБК отмечен во время глубокого покоя (30 и 60 суток после уборки). После окончания покоя (120 и дней после уборки) содержание свободной АБК в тканях точек роста уменьшалось более чем в 3 и 5 раз соответственно. Изменения в содержании связанной АБК менее выражены;

ее количество снижалось в точках роста контрольных клубней примерно в 2 раза при активном прорастании. ЭБ вызывает увеличение в содержании свободной АБК при концентрациях 10-3 и, особенно, 10-2 мг/л. Этот эффект сохраняется во время глубокого покоя, после его окончания и при прорастании (табл.1). Под действием ЭБ несколько увеличивалось содержание связанной АБК, что наиболее выражено при прорастании (и 150 дней хранения). Следовательно, обработка ЭБ целых клубней картофеля сразу после уборки приводит к усилению образования АБК в точках роста клубней и к изменению соотношения свободная АБК/связанная АБК. Изменение этого соотношения играет важную роль в регуляции покоя клубней картофеля и переходе к активному росту, поскольку повышение содержания свободной АБК приводит к ингибированию ростовых процессов.

Таким образом, обработка эпибрассинолидом в рост-ингибирующих концентрациях целых клубней картофеля приводит к усилению выделения этилена, повышению содержания абсцизовой кислоты, изменению соотношения свободная АБК/связанная АБК и удлинению периода покоя клубней.

1.2. Действие амбиола на ростовые процессы клубней картофеля Амбиол принадлежит к одному из 14 классов химических соединений, действующих как антиоксиданты и является препаратом комплексного действия с рост-регулирующими и адаптогенными свойствами [Смирнов и др., 1984; Rajasekaran, Blake, 1999]. Однако до начала наших исследований не было данных о действии амбиола на растения картофеля.

Покой Прорастание 1,Испытания амбиола на клубнях картофеля. с.

Невский показали следующее (рис. 4). При обработке 0,клубней в состоянии покоя препаратом в концентрациях 0,5, 20, 40 и 60 мг/л не было установлено, заметного 0,влияния на рост апексов. После окончания глубокого 0,0 покоя чувствительность клубней к амбиолу возрастает.

0 5 20 40 Так, в концентрации 5 мг/л он подавляет прорастание, а Концентрация амбиола, мг/л Рис. 4. Влияние амбиола на при 20 и 60 мг/л – стимулирует. Из приведенных данных рост апексов клубней следует, что влияние амбиола на клубни картофеля картофеля сорта Невский зависит от их физиологического состояния и становится Вес апексов, г более выраженным при переходе от покоя к активному росту.

В качестве модели для изучения механизма действия амбиола особый интерес представляют трансгенные растения картофеля, несущие ген антимикробных пептидов - дефензинов. Установлено, что эти соединения обладают фунгицидным и антибактериальным действием, что имеет большое значение для повышения фитоиммунитета и продуктивности растений картофеля.

Обработка клубней исходных и трансгенных 0,растений картофеля сорта Дезире амбиолом показала, 0,Исходные 0,что препарат в концентрации 5 мг/л ингибирует рост Трансгенные 0,апексов. При концентрациях 20 и 60 мг/л амбиол 0,0,1 стимулировал рост апексов только на клубнях 0,трансгенных растений, а у исходных - подавлял (рис.

0,5). Обнаруженные различия ростовых реакций 0,0,клубней исходных и трансгенных растений в контроле и под действием амбиола хорошо 0 5 20 Концентрация амбиола, мг/л коррелируют с данными о связи стимуляции Рис. 5. Влияние амбиола на прорастания с усилением активности Н+-зависимой рост апикальных меристем клубней исходного и АТФ-азы плазмалеммы клубней, и снижении трансгенного картофеля активности фермента при подавлении роста сорта Дезире [Ладыженская и др., 2001].

1.3. Изучения влияния амбиола на гормональный баланс и продуктивность растений картофеля Для изучения действия амбиола были проведены эксперименты в вегетационном домике и полевых условиях. Опыты показали, что обработка растений амбиолом в фазу бутонизации изменяет гормональный баланс, как листьев, так и клубней, что выражается в повышении уровня ауксинов (ИУК) и цитокининов (зеатин+зеатин-рибозид (З+ЗР)), снижении содержания АБК и изменении соотношения между этими фитогормонами (табл.2).

Соотношение фитогормонов Вариант ИУК З+ЗР АБК ИУК/АБК З+ЗР/АБК Контроль 25 ± 2 62.8 ± 4.4 2.50 ± 0.20 10 Амбиол 125 ± 11 198.6 ± 18.1 1.40 ± 0.09 89 Табл. 2. Влияние амбиола на содержание фитогормонов в листьях картофеля, мкг/г сухой массы Таким образом, обработка амбиолом растений картофеля изменяет баланс фитогормонов в листьях. Известно, что повышение уровня ИУК и цитокининов активизирует Вес глазков, г фотосинтетические процессы. Обработка амбиолом усиливала интенсивность фотосинтеза у молодых растений сосны и способствовала их росту, в том числе в условиях засухи [Rajasekaran, Blake, 1999]. Под влиянием амбиола на фоне изменения гормонального статуса листьев картофеля значительно возрастала интенсивность нециклического фотофосфорилирования и фотосинтеза [Кириллова и др., 2003]. Возможно, стимулирующее влияние амбиола на фотосинтетические процессы связано с его антиоксидантными свойствами.

В листьях растений, обработанных амбиолом, повысилось соотношение З+ЗР/АБК.

Это важный показатель, так как цитокинины и АБК регулируют величину открытия устьичной щели, а от работы устьиц во многом зависит водный обмен, интенсивность фотосинтеза и скорость роста растений. У растений картофеля, обработанных амбиолом, увеличивалась ширина устьичной щели и водоудерживающая способность листьев [Пузина и др., 2001]. Наши опыты подтвердили, что под влиянием амбиола соотношение З+ЗР/АБК возрастает почти в 6 раз (табл.2). Изменения гормонального баланса в листьях картофеля под действием амбиола могут отражаться на процессах дыхания, транспирации, фотосинтеза и, следовательно, на продуктивности растений.

Обработка растений картофеля амбиолом имела пролонгированное действие, проявившееся в изменении гормонального баланса клубней (табл. 3). Амбиол повышал содержание ауксинов и цитокининов и Вариант ИУК З+ЗР АБК Контроль 3.0 ± 0.2 1.4 ± 0.1 44.7 ± 4.снижал уровень АБК в клубнях, но в Амбиол 12.5 ± 1.1 3.6 ± 0.3 17.8 ± 1.меньшей степени, чем в листьях. Это, поТабл. 3. Влияние амбиола на содержание видимому, связано с разной фитогормонов в клубнях картофеля (мкг/ г чувствительностью тканей к амбиолу и сухой массы, АБК - нг/г) эффектом последействия. Полученные данные согласуются с предположением о действии амбиола как препарата с цитокининовой активностью и фактора, ингибирующего окисление ауксинов, что способствует стабилизации в тканях растений этих гормонов и скорости регулируемых ими процессов [Дмитриев и др., 1986; Воронина и др., 2001].

Вегетационный опыт Полевой опыт Масса клубней Количество клубней Средняя масса Масса клубней Урожайность, Вариант в кусте, г в кусте, шт клубня, г в кусте, г ц/га Контроль 253 ± 17 5 ± 0.5 50.6 ± 4.0 393 ±11 161 ± Амбиол 312 ± 21 4 ± 0.3 78.0 ± 5.7 425 ±15 174 ± Табл. 4. Влияние амбиола на продуктивность картофеля Обработка амбиолом повышала продуктивность растений, причем на фоне снижения числа клубней в кусте увеличивалась их масса. Полевые испытания подтвердили результаты вегетационных опытов (табл. 4). Таким образом, повышение продуктивности картофеля под действием амбиола связано с увеличением содержания количества цитокининов, ауксинов и усилением процессов фотосинтеза.

Полевые испытания, проведенные в течение 3-х сезонов, подтвердили положительное влияние амбиола на продуктивность картофеля. Действие амбиола на урожайность было более эффективным в годы с повышенным температурным режимом и недостатком влаги.

Последнее подтверждает, что амбиол усиливает адаптацию растений к неблагоприятным условиям окружающей среды, выступая в роли антистрессового фактора.

2. Изучения влияния амбиола на морфогенез исходных и трансгенных растений картофеля Универсальность путей морфогенеза в опытах in vivo и in vitro позволило нам выбрать в качестве модели растения-регенеранты, выращенные с добавлением в питательную среду амбиола в концентрациях, установленных ранее. Изучение действия амбиола на развитие в онтогенезе морфогенетических признаков у регенерантов исходных и трансгенных растений картофеля с. Дезире показало следующее.

На 7 сутки выращивания в контроле у регенерантов трансгенных растений развивалась более мощная корневая система (рис. 6а). Присутствие амбиола в среде для выращивания изменяло интенсивность начальных этапов корнеобразования у регенерантов растений, однако в отдельных вариантах этот эффект проявлялся по-разному. Амбиол в концентрации 5 мг/л ингибировал рост корней регенерантов исходных и трансгенных форм, 20 мг/л - не влиял на их рост. При концентрации амбиола 60 мг/л в 2 раза увеличивалась длина корней у исходных и трансгенных растений (рис. 6а).

На 21 сутки культивирования рост корней у исходных и трансгенных форм под действием амбиола происходил уже с другой интенсивностью. Так, в контроле сырая масса корней регенерантов исходных растений была в 1,3 раза больше, чем трансгенных (рис.6б).

Амбиол вызывал уменьшение массы корней у исходных и трансгенных растений, особенно при концентрации 5 мг/л (в 3-4 раза).

Трансгенные растения на ранних этапах развития лучше и быстрее формировали корневую систему, но в дальнейшем отставали в росте корней от исходных форм. Действие амбиола на корневую систему на начальных этапах развития регенерантов было различным, но впоследствии рост корней подавлялся во всех вариантах опыта. Таким образом, на сутки культивирования усиливался рост-ингибирующий эффект амбиола на процесс корнеобразования у регенерантов исходных и трансгенных растений картофеля.

На 21 сутки культивирования регенеранты исходных растений в контроле были выше трансгенных (рис. 6в). Амбиол в концентрации 5 и 60 мг/л не влиял на высоту побегов, при 20 мг/л снижал её, а при 40 мг/л ингибировал рост исходных растений и стимулировал его у трансгенных.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






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