Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биохимические особенности формирования хлоридно-натриевой солеустойчивости у подсолнечника

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Биохимические особенности формирования хлоридно-натриевой солеустойчивости у подсолнечника"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДЛРСТПЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кб од

Специализированный сопст К 063.52.09

На правах рукописи

ЛЫСЕНКО Владимир Сергеевич

ИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ХЛОРИДНО-НАТРИЕВОЙ СОЛЕУСТОЙЧШЮСТИ У ПОДСОЛНЕЧНИКА

03.00.04. — биологическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону 1993

Работа выполнена в отделе биохимии ВНИИ масличных культур г.Краснодара и на кафедре ботаники Ростовского госпединститута

Научный руководитель: доктор биологических наук

7АРЧЕНК0 Л.Н.

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой биохимии Кубанского государственного университета ПРОСКУРЯКОВ М.Т.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НПО "Дон" СУЛЕЙМАНОВ А.К.

.Ведущая организация: Институт экспериментальной

ботаники АН Республики Беларусь г. Минск

Защита диссертации состоится ^'октября 1993 г. на заседании специализированного совета К 063.52.09 в Ростовском государственном университете (г.Ростов-на-Дону, ул. Б.Садовая, 105, ауд. 304, в )

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ Автореферат разослан "23-" сентября 1993 г.

Ученый секретарь специализированнного доктор биологических

совета наук

В.Н. Кирой

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АК1Халь]1асть_11ВОбД!!1Ш^ Подсолнечник является важнейпей масличной культурой, выращиваемой на территории Российской Федерации. Климатические и почвенные условия роста этой культугы имеют значительные региональные различия. Среди наиболее распространенных отрицательных природных Факторов, снижающих урожайность подсолнечника, паяное иесто занимает засоление почин, которое охватывает существенную честь территории страны, в т.ч. многие сотни тыспч гектаров в Ростовской овяасти [Валькбв, 1902; Ливв-ровский, 1984 J.

Необходимой предпосылкой успешной работы по созданию солв-устойчивых сортов подсолнечника и других сельскохозяйственных культур является изучение биохимических особенностей формирования солеустойчивости висиих растений. Однако, вопросы биохимии и селекции такой важной группы растений, как масличные культуры, мало изучены в отноаеник устойчивости к засолению. Биохимическим аспектам солеустойчивости подсолнечника посвящоно относительно небольшое количество работ, опубликованных как в нашей страна, так и за рубежом. Это исследования Шепяковой (1982: 1988], Белецкого с соавт. [199Э], Эахарнна с соапт. 11990], Дхейхандрана и Георга [1687], Кавари-Нелада с соавт. (1988| 1990], Солдатини [1989].

Как показано в работах Тевени [1877], Эарроука [1983; 1984], решающим эвеном, определяющим чувствительность растений к засолению и другим неблагоприятным факторен окружающей среды часто является клеточная мембрана, фазовое состояние ее жидкокристаллической структуры, обусловленное, в свою очередь, нчсыненностью полярных мембранных липидоп, их жирнокислотнми составом.

В то же время многие исследователи подчеркивали роль фотосинтетической активности в адаптации растений к солевому стрессу. Так, например, еще Новиков в 1840 г. показал, что снижение интенсивности освещения хлопчатника увеличивало его солсустойчи-вость.

Согласно данный других авторов [Итумпф 1082; Fulko, 1974; Jlithcoek, 1971; Shapiro 1987], насыщенность жирных кислот мембранных липидов растений в значительной степени определяется уровнем энергометаболиэмя, особенно Фотосинтеза.

Таким образом, имчптся основания считать, что адаптационная значимость функциональной пели "Фотосинтез - мембранные липиди -

- солеустойчивость" весьма высока. Однако неизвестно, существуют ли реально механизмы адаптации высших растений к засолению почвы, основанные на регуляции липидного состава мембран и уровня энергометаболизма. Представляют значительный интерес конкретные биохимические пути их реализации.

11ель_к_эада'Ш_исслодовання.. Целью наших исследований было изучить особенности полярных липидов вегетативных тканей подсол-ночника, их взаимосвязь с солоустойчивостью, измененной функцией Фотосинтетического аппарата и проницаемостью мембран. Ставилась также цель исследовать солеустойчивость форм подсолнечника, имеющих повышенное содержание олеиновой кислоты в запасных триацил-глинеролах семян, которые, согласно результатам экспериментов Харченко с соавт.[1976; 1978; 1979; 1900] имеют заведомо измененный характер метаболизма липидов.

Исходя из поставленной цели были сформулированы следующие эксперинентпльные задачи:

- Изучить хириокислотный состав свободных и связанных липидов тканей листьев, корней и каллюсоп растений подсолнечника разных сортов в норме и при засолении хлористым натрием.

- Исследовать солеустойчивость этих сортов, линий и гибридов и в связи с этим определить в их тканях содержание таких Фотосинтстических метаболитов, как адениловые нуклеотнды и углеводы .

- Определить проницаемость мембран клеток листьев и корней сортов подсолнечника различной солеустойчивости для меченых соединений: СИ-лейцина, трнтиевой воды, ионов С1-38, скорость синтеза белка в тканях.

Иаулная. 11оиизнй.л_практическвя_эна.чинос1ь_мбош^

Впервые проведено сравнительное изучение хириокислоЬюго состава полярных липидов вегетативных тканей сортов подсолнечника, различающихся по солеустойчивости. Полученные экспериментальные дашше позволили выявить взаимосвязь нежду скоростью десатурпции исследованных Фракций полярных липидов листьев и хлоридио-натриевой солеустойчивость») подсолнечника. Эта взаимосвязь проявляется в том, чтп взрослые растения (с 15 дней) соле-устойчипых пллстомннх мутантных линии, в отличие от несолеус-тойчивцц ллпстомнмх и нормальных линий имеют в полярных липидах листьев повышенное содержание более насыщенных жирных кислот,

что также связано с замедленной их десатурацией!

Обнаружено торможение десатурации важнейших жирних кислот полярных липидов листьев сортов подсолнечника с высоким содержанием олеиновой кислоты в запасных триацилглицеролах семян. Показано, что такие высокоолеиновые сорта имеет повышенную биологическую хлоридно-натриевую солеустойчивость. В то же пргмя межсортовые различия хирнокислотного состава полярных липидоа отсутствовали у проростков и нефотосиитезируюцях каллюсои изученных сортов и линий подсолнечника.

Впервые проведены межсортовые сравнительные биохимические исследования уровня продукции первнчных фотосинтетических метаболитов тканей подсолнечника - моносахаридов, АТ4, а также энергетического потенциала (ЕС). Полученные данные свидетельствуют о сниженной фотосинтетической продуктивности зеленых тканей солеустойчивых сортов.

Установлено, что у солеустойчкпых сортоп, характеризующихся увеличенной насыщенностью свободных полярных мембранных липидоа. проницаемость клеточных нембрян для хлорид-иона я условиях повышенной его концентрации снижена. ,

Результаты проведенных экспериментов позволили предложить схему.механизма формирования хлоридно-матрневой солоустойчивости у подсолнечника, согласно которой устойчивость растений к РвС1 определяется уровнем фотосинтеза и зависимой от него скоростью десатурЗЦЪй мембранных липидов листьев.

Пожученные экспериментальные данные позволили выработать практические рекомендации, в соответствии с которыми зкспресс-оценку и отбор растений подсолнечника иа солеустойчнвость можно осуществлять, определяя жирнокисжотиый состав полярных липидов листьев, начиная с 15-дневиого возраста, и не прибегая при этом к действию самого засоления. Установлено, что высокоолоиногые сорта и линии подсолнечника можно использовать как перспективный исходный материал при создании сортов с повышенной солгус-тойчивостью.

Апрпбяния работы. материалы диссертации были доложены на Всесоюзной совещании "Создание новых сортов сельскохозяйственных культур на основе химического мутагенеза"(Носква. 1Р90) и на XVII конференции молодых ученых ВНИИМК (Краснодар, 1ВР1).

Публикации^ По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы и получено Авторское свидетельство СССР на изобретение.

С1РУК1УРа.и_ой1ем.диссертации^ Диссертационная работа состоит из впадения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, ИЗЛОЖЕНИЯ полученных результатов и их обсуждения, ригодон и списка использованной литературы. Диссертационная paGojn изложена нп 117 страницах машинописного' текста, содержит 21 таблицу н 6 рисунков. Список цитируемой литературы включает 187 наименований. из которых 95 на иностранных языках.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты ..исследования. В качестве объектов исследований использовали два биотипа сорта подсолнечника Первенец (85 и 81* олеиновой кислоты в триацилглиперолах /ТАГ/ семян), пысокоолеи-нопую линию ВК-404 <80Х), обычные низкоолеиновые (от 28 до 32Х олеиновой, кислоты) гибрид Почин, сорта Наяк, ВНИИНК В540, ВНИИМК 88Q3, линии ВК-455, ЗВ29, а также 6 пластомных мутантных линий Chlorine, отличающиеся между собой по солеустойчивости и содержащие от 15 до ЗЗХ олеиновой кислоты в ТАГ семян. Растения выращивали в половых условиях, Фитотроне или в зачищенных от осадков вегетационных сосудах, заполненных прокаленным песком, который смачивали средой Гельригеля с добавлением НаС1 или без него.

Исследовали листья и корни 5, 15, 30 и 50-дневных растений и растений в Фазе цветения, я также каллюсы, выращенные в культура ткани. Использовали навески корней но 1 г. (терминальные нити, толщиной но более 1 ми) и писечки из третьей пары листьев (сверху).

Моголы._бИОХИМИ.'тслнл_НсслодоааииА^ Свободные и связанные полярные липиды корней и листьев экстрагировали согласно методу Ясудо и Оно [1967]. В отдельных опытах каждую из этих фракций дополнительно разделяли методом тонкослойной хронатографии на фосфолипиды и гликолипиды. Запасные липиды семян экстрагировали гексаном.

Количественный анализ соотношений выделенных фракций липи-дов (ТАГ, фосфолипидов, гликолипидов) производили методом высокотемпературной газовой хроматографии [Popov, 1976].

Жирнокислотный состав липидов вегетативных тканей и гомян анализировали методом капиллярной газовой хроматографии. р корнях и листьях определяли содержание углеводов и аденилопик иук-леотидов методом колоночной газовой хроматографии в пил« трн-метилсилильных производных. Использовали газовый хроматограф "Цвет-560", оснащенный «истомой автоматизации анализа ПАЛ (Ш.

Мембранную проницаемость клеток корней и листьев подсолнечника изучали In vitro изотопными методами. Обраэни «нкугиропали 20 мин. в засоленных и незасоленних HeCl срлдях на оспоп» смеси Гельригеля, содержащих различную нотку; анионы С1-ЗЯ, тритн<»пую воду, С14-лейцин. Далее пробы отпивали от радиоактивной среды, подвергали их тканевому растворению и определяли аккумулированную радиоактивность метолом жидкостного скингнлляцнониого счета [Hattori, 1980; Horrock, Peng, 1971J на счетчике 5L-3Cino.

Определение биологической солеустойчивости. сортов и линий подсолнечника осучестпляли по Строгонопу (1987] и в соотг^гст-вии с методическими укаэаниянм ПНРа ССост.:Семушнма и др..1977J. по показателям прироста высоты и сухой массы растений.

Повторность опытов 10-12 кратная. Результаты обрпбатигались статистически: расчитывали доверительные интервалы по гтьрдонту для Фиксированного уровня значимости. В отдельных случаях производили определение достоверности различий между выборками с помочью непараметрического критерия Ван-дер-Вадена.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ 0БСУ«ЛШ!К

3.1. Фракционный состав липидов листьев подсолнечника

В экспериментах с использованном высокотемпературной газовой и тонкослойной хроматографии установлено, что содррллнив нейтральных липидов в тканях листьев подсолнечника непллнхо и составляет менее IX. Исследования свободных и связанных липидов семядольных листьев этими методами показали также, что они состоят преимущественно из полярных липидов (гликолипидол и фосфо-липидов). Фракционный состав липидов изученных форм подсолнечника (Почин, ВК-464) на разных возрастных стадия* развития растений претерпевает не только количественные, но и качестпеннмп изменения. Почти полное отсутствие у семядольных листьев 5-и дневных проростков Фракции свободных полярных липидов, которая, как

известно [Ясудо и Оно, 1967] представляет собой динамический яи-пидный бислой, указывает на особые свойства мембранных структур тканей семядольных листьев проростков подсолнечника малых возрастов.

В то хе преия, линиям листьев растений подсолнечника в возрасте 15 дней и старее обнаруживают значительное содержание свободных полярных липидов, что лает возможность оценивать "текучесть" лнпидного бислоя по косвенным показателям, таким как его жирнокислотный состав.

3.2. Хирнокислотный состав фракций полярных липидов вегетативных тканей подсолнечника.

Изучение жирнокислотного состава липидов листьев высокоолеиновой линии ПК-464 и низкоолеинопого гибрида Почим показало, что у 5-и дневных проростков подсолнечника жирнокислотный состав свободных полярных липидов семядольных листьев соответственно близок к составу триацнлглнцеролов исходных семян. Связано это с тем, что для синтеза полярных липидов 5-и дневные проростки используют преимущественно запасные липиды семян.

Иная закономерность в изменениях состава дипидов наблюдается у растений более старших возрастов.

Кирнокислотный состав различных Фракций полярных липидов листьев 15 дневных растений гмсокоолеинопого подсолнечника ВК--4Б4 <табл.1) отличается от такового обычного гибрида Почин тем, что у ПК-464 от 1,5 до 3 раз выве содержание насыщенной пальмитиновой кислоты, от 3 до 5 раз больве насыщенной стеари-нопой кислоты, ныне концентрация олеиновой кислоты (с одной двойной связью). Однако, в липидах линии ВК-4В4 намного меньше высохоненаснщонной лнмолоновой кислоты - до 10 раз по фракции свободных ФОСфОЛИПИДОВ.

Аналогичная картина наблюдается для 30-и дневных растений и растений в фазе цветения.

Полученные результаты плзполили предположить, что сорта подсолнечника с высоким содержанием олеиновой кислоты в запасающих липидах семян характеризуются поливенной насыщенностью всех изученных фракций полярных лннмдоп листьев.

Сравнительное изучение суммарного состава свободных полярных липидов листьев разных сортов также свидетельствует о более высокой их наеыдениости у вмсокоолеинового типа подсолнечника

Яирнокислотный состав фракций полярных липидов листьев подсолнечнкика с обычным (гибрид Почин) и повышенным (линия ВК-464) содержанием олеиновой кислоты в триацил-глицеролах семян (растения 15-дневного возраста)

жирная Почин ВК-464

кислота свобод.л. связ.л. свобод ; • л. связ.л.

ФЛ ГЛ «Л ФЛ ГЛ ФЛ

10:0 0,05 0,15 3,7 0,09 0,03 1,11

12:0 0,22 0,08 3,4 0, 12 1,31 1,00

14:0 0,12 0,17 3,1 1,08 1,29 5,24

14:1 0,06 0,11 0, 18 0,26 0,24 0,25

15:0 0,33 0,02 0,04 0,11 0,04 0,38

15:1 0,35 0,01 0,06 0, 17 0,05 3,63

16:0 15.39 5,53 17.49 25.34______ 17.50 32 г В5

16:1 1,02 1,39 0,91 9,17 1,50 3,02

16:2 0, 16 0,55 0,45 0,14 0,01 0,25

17:0 0,40 0,09 0,36 1,15 1,06 2,50

17:1 0,36 0,07 0,91 0,72 1,66 0,43

10:0 2.46 1 . 1В 8.Д2 8.30 5.84 1В.В5

10:1 5.67 1.27 25.74 17.34 12^67 18, 15

10:2 27.24 10. В5 14.71 20.42 19.15 4.04

10:3 40.87 ...78,25 13,41 4.21_

19:0 0,32 0,00 0,72 0,46 0,01 1,05

20:0 0,07 0,0 0 0,01 0,05 0,03 0,55

20:1 0,08 0,03 0, 15 0,09 0,03 0,00

■ 20:2 0,66 0,03 3,04 0,95 0,78 0,10

20:3 0,02 0,00 0,17 0,53 0,05 0,00

20:4 0,02 0,00 0,00 0,50 0,00 0,00

-22:0 0,71 0,2 0 0,50 2,21 0,80 0,98

22 :Н 3,38 0,24 2,14 6,42 0,90 2,57

22: - .....0,04 0,00 0,79 0,18 0,01 0,16

Относительная ошибка от 3 до 6Х при уровне значимости

Р = 0,95, N = 12.

В * относительно суммы жирных кислот.

Обозначения: свобод.л. - свободные липиды; сппз.л. - связанные липиды; ФЛ - фосфолипиды; ГЛ - гликолипиды; 22:Н - иеидентифицированная жирная кислота с 22 атомами углерода.

Подчеркнуты численные данные, соответствующие доминирующим жирным кислотам.

(табл.2). Содержание пальмитиновой кислоты в липидах высокоолеиновых сорта Первенец, линии ВК-484, Гибрида 8Э5 колеблятся от 13,8 до 14,2*. тогда как у обычных сортов подсолнечника оно составляет от 7 до Iii. Таким образон, скорость десатурации полярных липидоп листьев у йысокоолеииовых типов подсолнечника снижена, однако неизвестно, наменяна ли у них солеустойчивость по сравнению с обычными типами.

Связь между жирнокислотнын составом полярных липндов вегетативных тканей и солоустойчипость» подсолнечника прослеживается в экспериментах, проведенных на нескольких линиях пластомных мутантов Clilorinit, среди которых были линии различной солеустойчи-вости (табл.3).

Еолее солеустойчигые линии - en;Chlorina-3 и en ¡Chlorina-5 имоют_гппактериые изменения в содержании важнейших жирных кислот, .входящих в состав Фракций свободных полярных липидов листьев. В них обнаруживается повыяение уровня высоконенасыценной линолено-вой кислоты (с тремя двойными связями) и понижение линолевой (с двумя люДными связями). Содержание насиненной пальмитиновой кислоты у вп¡Chlorina-З и en¡Chlorlna-5 ненамного ( в 1,1 - 1,2 раза), но достоверно выве по сравнению с несолеустойчнвыни en;Chlorin«-l, R;en;Chlorlna-3, en¡Chlorina-5, njChlorlna-5 и исходной линией 3628.

В корнях солеустойчивых линий en;Chlorina-3 и en¡Chlorina-5 наблюдали аналогичные сдвиги жирнокислотного состава свободных полярных липидов, но слабее выраженные.

И целом, изменения жирнокислотного состава свободных полярных липидов вегетативных тканей изученных солеустойчивых линий выражаются в увеличении насыщенности этик липндов по сравнению с соответствующими липндами несолеустойчивыл линий.

Также как и свободные, связанные полярные липиды листьев солеустойчивых линий еп¡Chlorlna-З и en¡Chlorina-5 имеют пониженное содержание линоленовой и повышенное содержание линолевой кислоты по сравнению с несолеустойчивыми линиями Chlorina. Однако, количество пальмитиновой кислоты в составе связанных липидов листьев не зависит от солеустойчивости этих линий.

Жирнокислотный состав связанных полярных липидов корней исследуемых пластомных мутантов имеет межлинейные различия, не коррелирующие с устойчивость» растений к засолению грунта.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том,

_ Таллинн 2

Характеристика жирнокислотного состава свободных

полярных липидов листьев сортов, линий и гибридов подсолнечника селекции ВНИИНК

Сорт, линия, гибрид Содержание основных жирных кисжот . *

18:0 18:1 1в:0 18:1 18:2 1Я: 3

Первенец 13,8 1.1 1.4 3,1 32,0 48,8

Гибрид 885 14,2 0.0 8,8 17.0 20.В 31,8

ВК-464 14,0 2.1 5,3 14,0 30.5 33,2

Полевик 9,0 1.8 8,5 7,0 12,0 63,9

ВК-455 9,4 1.3 8,4 8,7 15,1 61,1

Передовик 10,5 2.2 5,4 8,3 14.9 6 0,7

ВНИИНК 6540 9,2 1.3 8,1 7,0 16,2 60,2

ВНИИНК 8Э8Э 11,2 1.1 7,5 7,8 15,0 57,8

Наяк 7,3 0.5 4,8 5,8 12,5 69,3

Относительная ошибка не более 4Х при уровне значимости Р = 0,05

ВысокоолеиховыЯ подсолнечник - Гибрид 883, сорт Первенец, линия ВК-464.

Высоколинолевый (обычный) подсолнечник - гибрид Полллнк; сорта: Передовик, ВНИИНК 6540, ВНИИНК 8883, Маяк; линия ВК-455.

Жирные кислоты: 18:0 - пальмитиновая. 16:1 - пальмитооле-иновая, 18:0 - стеариновая, 18:1 - олеиновая, 18:2 -линолепая, 18:3 - линоленова».

ЯириокнслотннА состав спободных полярных липидов тканей пластонных мутантиых линий полсолнечника

линия Содержание основных жирных кислот

16 :0 16:1 18:0 18: 1 18:2 18:3

Л И С Т

3629 12.8 1.9 2.4 2,3 11,6 69,0

еп; Cli 1ог 1 Ii п -1 121 ,9 2.6 1.3 1.7 9.6 71,9

en;Chlorliia-3 И ,6 2.8 1.6 2,7 38,6 41,9

R;еп¡Chlor ina-3 13,0 2.5 1.2 1,7 12,6 69,0

еп;Chlorinn-5 14.1 2.4 1.8 2,3 26,9 52,5

п;Chlor ine-5 12.1 2.2 1.8 5,3 8,6 70,0

еп¡Chlorlnn-6 18, ,2 2.7 1.1 1,9 8.1 68,0

К 0 р г II Ь

3629 25, ,8 0,5 1.9 3,7 56,7 11,6

en;Chlorine-l 25, ,2 0.6 1,6 4,3 56,3 12,0

еп¡Chlorinn-3 28, ,5 0,5 1.3 4.4 57.4 7,9

R;еп;Chlorina-3 26, ,4 1.2 2,3 5,8 52,0 12,3

еп ¡"Chlor ln«-5 27, ,6 0.8 1,4 4,2 . 57,2 9,0

n;Chlorlna-5 26, ,7 0.3 0,8 2,4 57,8 12,0

en¡Chlor ina-6 26, ,9 0,7 1,3 4,8 55,2 11,1

При уровне эначииости F=0,05 относительная овибка 2Х. Обозначения:

еп - пластонннй (неядерный) мутант; п - ядерный мутант 3629 - нормальная линия, послужившая исходной для нутант-ных,

*В X от суммы представленных.

что с солеустойчивость» подсолнечника связаны (по своему составу) преимущественно свободные пояярмые липнди, м в гораздо м»нь-вей степени - связанные. В то ае время именно фракция свободных полярных липидоп соотвествует динамическому липидному бислою клеточных мембран, фазовое состояние которого может во многом определять физиологические Функции клетки. Следовательно, аирно-кислотный состав этой Фракции липидов, регулируя текучесть мембран, их фазовое состояние, способен оказывать влияние и на соле-устойчивость растительного организма.

Однако межсортовые различия насыщенности липидоп зеленых листьев и энергозависиных от них органов (корней, семян) сами по себе не могут свидетельствовать о роли фотосинтетической активности в их происхождении. Следовательно, но ясна я данном случав и связь нежду фотосинтезом и солеустойчивостью. Вследствие зтого возникла необходимость проведения исследований липидов безхлоро-филльных каллюсов подсолнечника, т.е. нефотосинтеэирующих, изолированных тканей.

Нами не было найдено никаких существенных межсортовых различий жирнокислотного состава свободных полярных липидов каллюсов подсолнечника. Так, содержание пальмитиновой кислоты отличается между разными сортами не более, чей в 1,1 - 1.2 раза; стеариновой - 1,3; олеиновой - 1,2; линолевой - 1.1 - 1,2 и линоляновой в 1,2 раза. Полученные результаты, наряду с данными жирнокислот-ного состава полярных липидов корней (табл. 3) свидетельствуют о отсутствии значительных различий скорости двсатурации основных жирных кислот пефотосинтеэирующих тканей подсолнечника, принадлежащим к сортам (линиям, гибридам) с неодинаковой солеустойчивостью. В то же время, повышенная насыщенность свободных полярных липидов листьев солеустойчивых пдастонных линий Chlorine дает основания сделать два следующих предположения;

- Солеустойчипость высокоолеиновых сортов и линий подсолнечника межег оказаться увеличенной я связи с тем. что у них. как и у солеустойчивых Chlorine, понижена насыщенность свободных полярных липидов листьев

- Солеустойчипость линий Chlorine обусловлена особенностями функционирования их фотосинтетического аппарата.

Однако, для подтверждения такой трактовки необходимы экспериментальные данные, характеризующие состав и содержание жирных

кислот свободных полярных лииидов растений, выращенных при повышенной концентрации соли в грунте.

3.3 Изменения сирпокислотного состава полярных липидов Листьев подсолнечника, выращенного в условиях засоления грунта хлористым натрием.

Установленные нами межсортовые различия кирнокислотного состава полярных липидов листьев имеют несто не только в норме, но и при засолении.

Увеличение концентрации хлористого натрия в питательной среде приводило к изменении жирмокисдотного состава полярных липидов листьев лятидесятидневных растений сортов подсолнечника (рис. 1,2,3).

В условиях незасоленного грунта суперолеиновый биотип Первенец 1 (содержащий 85* олеиновой кислоты в ТАГ семян), наряду с солеустойчивой en;Chlorinn-3 имеет в свободных полярных липидах листьев повышенное содержание пальмитиновой кислоты (>14Х от суммы основных жирных кислот) и пониженное (<48Х) - линоленовой (рис.1). Низкоолеинопый гибрид Почин (содержащий 35* олеиновой кислоты я ТАГ семян) обнаруживает самое низкое содержание пальмитиновой кислоты (<10Х) и самое высокое содержание линоленовой кислоты в липидах листьев (65Х). Среднеолеиновый биотип Первенец 2 (61Х олеиновой кислоты о ТАГ семян) занимает по этим показателям промежуточное значение.

При засолении и дальнейшем увеличении в среде концентрации хлористого натрия (0,5 и 1Х-ные растворы; рис. 2 и 3) у всех сортов в липидах листьев наблюдается рост содержания пальмитиновой кислоты, уменьшение линоленовой.

Здесь следует отметить, что с увеличением засоления грунта хлористым натрием до IX, по-прежнему наиболее высокий уровень насыщенных жирных кислот обнаруживается у суперолеинового биотипа Первенец 1 и солеустойчнвоП линии en;Chlorina-3 (рис. 3); концентрация пальмитиновой кислоты в липидах листьев этих сортов составляет соответственно 43 и 46Х, в то время как ниэкоолеино-вый гибрид Почин содержит ее в количестве 22Х.

Концентрация высоконенасыщеииой линоленовой кислоты в липидах листьев Почина при 1Х-ном засолении составляет более 40Х Она резко падает у супероленнового Первенца 1 и солеустойчивой en; Chlorlna-3 - монее 21Х, что является саиым низким значением

*ирныа кислоты,X

50_

40_

30_

20_

10_

0_

1 2 3 4 5 8 Почин, 35Х 16:1; 5Х 18:0 В ТАГ сенян

Первенец, 61* 10-1; 4Х 18'0 п ТАГ сеням

60_

50.

40_

30_

20_

10_

0_

Первенец, 65Х 10:1: 4Х 18:0 В ТАГ сенян

еп;СМог1па-3, 1Г.Х 1(1:1; 0Х 16:0 в ТАГ сини

Рисунок 1. Характеристика жнрнокисяотного состава полярных липидов листьев (третья пара) сортов подсолнечника в

условиях незаселенного грунта Кислоты: 1 - пальмитиновая (15:0), 2 - пальмитоолеиновая (16:1), 5 - линолевая (18:2), В - лкноленоваи (18:3). Минорные кислоты не учитывались. Данные приведены в X от учтенных лирных кислот. Относительна* ошибка 6Х при Р<0,05 и п = 10.

■ирные кислоты,*

50_ 40_

30_

2С1_

10

1 2 3 4 5 6 Почин, 35* 10:1; 5* 16:0 п ТАГ семян

Первенец, 61* 18:1; 4* 18:0 в ТЛГ семян

60_

50.

40_

30..

20_

Первенец. 05* 18:1; 4* 18:0 В ТАГ С^НПН

еп;СЬ1ог1па-3, 15* 18:1; 9* 16:0 в ТАГ семян

Гисунок 2. Характеристика жирнокисяотного состава полярник липидов листьев (третья пара) сортов подсолнечника в УсловШ* засоления 0,5*-ннм хлористым натрием Кислоты: 1 - пальмитиновая (18:0), 2 - пальмитоолеиновая (18:1), 5 - линолевая (18:2), б - линоленовая (18:3). Минорны" кислоты не учитывались. Данные приведены в * от учтенных жирных кислот. Относительная овибка 6* при Р<0,05 и п = 10.

Жирные кислоты,X

60_ 50_ 40_ 30_ 20_ 10_ 0_

С0_ 50_ 40_ 30_ 20_ Ю_

1 2 3 4 5 В Почин, 35Х 16:1; 5Х 18:0 в ТАГ секям

ш

Первенец, 61Х 18:1; 4Х 16:0 в ТАГ семян

Первенец, 85Х 18:1; 4Х 16:0 в ТАГ семян

бп;СЫог1пп-3, 15Х 18:1; 8Х 18:0 в ТАГ сенян

Рисунок 3. Характеристика жирнокислотного состава полярных липидов листьев (третья пара) сортов подсолнечника в Условиях засоления 1,0Х-ним хлористым натрием Кислоты: 1 - пальмитиновая (18:0), 2 - пальмитоолеиновая (18:1), 5 - линолевая (18:2), 8 - линоленовая (18:3). Минорные кислоты не учитывались. Данные приведены в X от учтенных жирных кислот. Относительная ошибка ВХ при Р<0,05 и п = 10.

концентрации г>той кислоты, установленным для липидов листьев подсолнечника.

СреднеолеиновыЯ биотип Первенец 2 в условиях 1Х-ного засоления грунта хлористым натрием по содержанию насыщенных и ненасыщенных жирных кислот также занимает промежуточное положение (рис. 3).

Колол убодителыю сдвиги в концентрации жирных кислот полярных липилов 50-и дневных рлстениП можно наблюдать-при расчете соотношений линоленопля/гмльмитинопля и линоленовая/линолевая кислоты (табя. 4)

Таблица 4.

Соотношения жирных кислот свободных полярных липидов листьев различных сортов подсолнечника при засолении грунта

Соотношение жирных кислот липидов листьев при Сорт, линия, засолении грунта хлористым натрием,*

гибрид О,ОХ о,5Х 1,0*

10: 3/ 10:3/ 10:3/ 18:3/ 18:3/ 18:3/

/16:0 /10:2 /16:0 /18:2 /18:0 /18:2

Почин 8,36 5,4В 3,25 3, 13 2,08 2,40

Первенец 2 4,40 1,94 2,49 1,22 0,88 1,04

Первенец 1 3,52 1.52 2,08 0,94 0,28 0,84

en;ChlorIna-3 2,07 1,20 2,04 1,05 0,45 0,91

Относительная ошибка < 5Х при уровне эначиности Р = 0,05

У сорта Первенец 1 и линии еп;Chlorlna-З соотношение линоле-новая/линолепая кислоты в спободных полярных липидах листьев в 3-4 раза неныпе по сравнению с другими сортами, как в условиях засоленного, так и незаселенного грунта. Это соотношение уменьшается с ростом засоленности грунта у всех сортов. Соотношение линоленопля/ппльмитиновля кислоты претерпевает сходные изменения.

Таким ог.рлзом, результаты экспериментов с растениями, выращенными на грунте с разной степенью засоления, показывают:

- у всех сортоп подсолнечника, с увеличением концентрации HaCl п грунте, наблюдается снижение скорости десатурлции важнейших жирных кислот свободных полярных липидов листьев.

- независимо от степени засоленности грунта Н«С1, биотипы подсолнечника с большим тдоржяиием олеиновой кислоты в запасных

липидах семян обнаруживают меньиую, по сравнение с сбычиын ено-типом, скорость десптурации пйлярных лнлилов листьев.

Сделанные выводы хорошо согласуются с даинымн Зарроткп и lo-рифа [Zarrouk, sherlf, 1983, 1904], похадавпими увеличение насыщенности «ирных кислот липидоп вегетативных тканей других р»стп-ний при действии на них повышенных концентраций хлористого натрия, а также спиленную скорость десагурации жирных кислот полярных липидов тканей солеустойчивых растений.

В "ЦЗХЪм, результаты проведенных нами исследований жирнпкис-лотного состава полярных липидов вегетативных тканей pnnirniux сортов подсолнечника дают основания предположить наличие еолеус-тойчивости у высокоолеиновых биотипов »той масличной культуры.

3.4. Показатели устойчивости пысокоолеинопмх сортов подсол-

»

ночника к засолению хлористым натрием.

Биологическая солеустойчнвость вмеокоэлеиновмх сортов подсолнечника обнаружена в вегетационных опытах на на М)-днопных растениях, результаты которых приведены я таблицах 5 и 6.

Установлено, что более высокое содержание олеинояой кислоты в триаиилглицеролах семян подсолнечнике соответствует и Гю*ео высокой солеустойчивости, оцениваемой по проценту гибели растений относительно контрольной солеустойчивой линии еп¡ChlorInn-3.

Как видно из таблицы 5, в условия* незаселенного грунтч количество погибяих растений (в X к общему их количестпу) равно нулю у сорта Первенец 1 и по 51 у других сортов. Достоверных различий между группами нет.

В условиях засоления 0,5Х-нын растворон НаС1 накгимплмшк гибель обнаруживается у гибрида Почин и составляет 1Г>Х. Минимальная - у контрольной солеустойчивой линии rn;Chlor1пя-Э. что являетя достоверным различием.

В условиях засоления 1Х-ным раствором НаС1 максимальная гибель (55Х) обнаруживается у ннзкоояеииового гибрида Почип (ЗОХ). минимальная - у суперолеинопого биотипа сорта Первчнт 1 и контрольной солеустойчивой линии - 10Х. Средний уровень гичечи растений (ЗОХ) отиечен у средиеолеинового биотипа сорта Первенец 2 Этот показатель у сорта Первенец 2 достоверно отличается как от _ минимального, так и максимального.

Увеличение концентрации хлористого натрия в питательной среде подавляет рост и накопление сухой массы у изученных copiot

1В

Влияние засоления хлористын натрием на устойчивость растений подсолнечника, отлйчакцихся по жирнокислотному . составу липидов

. - _

Содержание жирных Гибель растений <X) при кислот п исходник концентрации N»01, X

Сор г, линия ___сененахл..*--------------------------

Олоннопая Клльми- 0 0,5 1

типовая

Первенец (1) В5 4 0 5 5

Первенец (2) 81 4 5 10 30

Почин 35 5 5 15 55

вп;СЫог1п»-3 15 9 5 0 10

Достоверность межгрупповых отличий при концентрации МаС1 = I*

Первенец (1) Первенец (2) Почин СЫог1па-3

Первенец (1) - 0,05 0,05 0,05

Первенец (2) - 0,05 0,05

Почин - 0,01 еп ;С)>1 ог 1пя-3

к Число погибяих растений по отношению к числу высеянных семян.

При уровне эначиности Р = 0,05 относительная ошибка -- В* (п = 20)

Изменение показателей роста сортов подсолнечника, различающихся ЖК-составом лнпидоя семин в таиисиности от засоления грунта хлористым иатгием

Содержание ДК Сорт, гиврил. линия в исходных ------------------------------------------- -семенах, % Первенец (1) Первенец <2) Почин en;Chlorlnn 3MV

Олеиновая 05 61 35 15

Пальмитиновая 4 4 55 9

Показа- Сорт, гибрид, линия

тели ¥ НаС1, -----------------------------------------------

роста X** Первенец (1) Первенец (2) Почин en;ChlorInn-3

0,0 1.11 1.20 1,30 l,ri(i

по вы-

0,5 . 1,06 0,92 0,81 1.00

соте .

1,0 1,02 0,65 0.30 1.00

0,0 1,17 1,28 1,37 1.00

по сух.

0,5 1,12 0,98 0,68 1.00

массе

1,0 1.10 0.77 0,ЗЯ 1.00

*Яано отношение соответствующих величии исследуемого сорта и контрольной линиии

Уровень засоления грунта хлористым иатриеи ^^Контрольная солеустойчнвая линия; принята за 100* (1,0). Снижение показателей ее роста составляли не более 20*. Относительная оиибка - 6* при уровне значимости Р ^ 0.05 (п = 20).

подсолнечника» (табл. 6). Принятая эа 100* контрольная солеус-тойчипая линия en ;Chlor1пя-3 растет п условиях неэасоленного грунта медленнее всего. Уровень засоления грунта раствором NaCl, равный 0,5*, пррнводит" к выравниванию у всех сортов показателей по сухой массе и писать растений. Засоление 1Х-нын раствором NaCl выявляет больвие различия по этим показателям между указанными сортлми. Так, en;Chlorln«-3, наряду с суперолеиновым биотипом Первенец 1 , имеет санне высокие показатели рос.та по массе и высоте. Минимальный прирост сухой массы и высоты растений обнаруживается у гибрида Почин, где коэффициенты подавления по высоте и К = 0,30 и накоплению сухой массы К = 0,39. Промежуточное значения коэффициентов накопления роста и накопления массы, соответственно К = 0,65 и К 0,77 - у среднеолеииового биотипа сорта Первенец 2. Эти промежуточные значения достоверно отличались от минимальных и максимальных.

Итак, повышенное содержание олеиновой кислоты в запасных ли-пидпх семян может являться одним из факторов, обуславливающих большую солеустойчивость сортов подсолнечника, которая учитывается с помощь» коэффициентов подавления роста и сухой массы.

Однако, результаты опытов с пятидневными проростками этих же сортов показали отсутствие межсортовых различий по скорости роста в норме и в условиях засоления. У всех сортов, с увеличением концентрации хлористого натрия в среде, происходит одинаковое подаплтше роста. Из этого следует, что длина пятидневных проростков изученных сортов не может служить критерием определения солеустойчивости. Это согласуется с ранее полученными нами данными и объясняется тем, что жнрнокислотный состав липидов семян и семядолей пятидневных проростков блнэох. По существу, в липи-дах пятидневных семядолей плястомной линии и высокоолеинового сорта еще отсутствует характерное для них перераспределение ненасыщенных жирных кислот, связанное с биохимической адаптацией растений к засолению.

Следовательно, непосредственной причиной формирования хло-ридно-нптриепой солеустойчивости изучаемых сортов подсолнечника является снилоние уровня ненлсыценности полярных (т.е. Фактически мембранных) липидов, обусловленное уменьшением скорости их десатурации.

В свою очередь, согласно известным данным [Гудвин, Мерсер,

1888; НтумпФ, 1882; Stunph, 1975] скорость десатурации жирных кислот липидов листьев 8 значительной степени зависит от количества фотосинтетическн восстановленного НАЛ*И и продукции АТФ хлоропластами. В связи с этим, наиболее вероятной причиной увеличения насыщенности мембранных липидов листьев линии en;Chlori-па-3 является свойственный для нее низкий уровень фотосинтеза.

Сходство сдвигов жирнокислотиого состава полярных липидов вегетативных ткпкей солеустойчивих пластониых мутантов линий Chlorlna_H высокоолеиновых сортов подсолнечника позволяют предположить, что возникаюяая у последних солеустоЯ<Л«восгь также обусловлена снижением активности образования фотосинтетических НАДФН И АТФ.

Однако, это предположения требует пряного экспериментального подтверждения, в связи с чем нами била проведена серия экспериментов иа листьях подсолнечника по измерению концентрации адени-ловых нуклеотидов и углеводов, которые, как известно [Гаврилемко и др., 19B8J являются надежмыии показателями интенсивности фотосинтеза.

3.5. Содержание адениловых нуклеотидов и углеводов в листьях сортов подсолнечника, отличающихся по солеустойчивости.

Уровень моносахаридов в листьях является одним важных биохимических показателей функционирования фотосинтетического аппарата [Nicoila, 1982].

Результаты измерений содержания углеводов в тканях листьев подсолнечника представлены в таблице 7. Установлено, что несоле-устойчивые Формы - гибрид Почин и линия ВК-455 обнаруживают больвий по сравнению с солеустойчивыми Первенцем, BK-4R4 уровень моносахаридов. По глюкозе отличия между формами разной устойчивости составляют 1,2 - 1,5 раза, по фруктозе они е*е внве 1,8 - 2,0 раза. Содержание сахарозы у солеустойчивых форм, напротив, увеличивается в среднем в 1,5 раза за исключением линии en¡Chlorina-З, у которой эта величина близка к уровню месолеус-тойчивых форм. Получении«! результаты свидетельствуют о дефиците моносахаридов как нопосрсдственных продуктов Фотосинтеза у солеустойчивых Фом подсолнечника, причем еакопленне дисахарида -сахарозы можно рассматривать как реакция на этот дефицит, направленную на создание тронспортно-метаболитичвского резерва данного соединения.

Содержание углеводов в листьях различных по солеустой-чивости сортов и линий подсолнечника

Концентрация углеводов, нН

Сорт, линия, гибрид Глпкозя фруктоза сахароза

Почин 12.0 + 0.7 17,71 1,2 30,5 £ 2,0

ВК-455 13.4 * 0.5 20,6 t 0,8 29,7 ±0,5

Первенец 9,Щ 0,7 11,4 + 1.0 38,8 2,0

ВХ-4С4 8,1± 0,5 8.4 1:0,5 41,5 £ 1,5

еп;С(11ог1па-3 8,3+0,3 7.51 0.3 28,0 1 1,0

Доверительные интервалы доны для уровня значимости Р=0,05

Таблица 8

Содержание аденнловых нуклеотидов и энергетический потенциал (ЕС) листьев различных по солеустойчивости сортов и линий подсолнечника

Концентрация нуклеотидов, нМ

Сорт, линия, ---------------------------- ЕС

гибрид АТФ АЛ* АНФ

Почин 1,02 0,098 0.085 0,89

ВК-455 0,900 0, 107 0,091 0,87

Первенец 0,713 0,207 0,230 0,71

ВК-464 0,558 0, 180 0, 182 0,70

еп;СЬ1ог1пя-3 0,790 0.209 0,234 0,73

Относительная ояибка не более 8* для аденнловых нуклеотидов и не более ЗХ для ЕС при уровне значимости Р-0,05

/АТ*/ ♦ 1/2 /лм*/

ЕС = .......................

/АТФ/ ♦ /АД*/ ♦ /АН»/

Эти данные согласуются с результатами экспериментов по измерению содержания адениловых нуклеотидов в листьях исследуемых сортов и линий подсолнечника (табл. 0).

Содержание АТФ в листьях солеустойчивых форм по сравнению с несолеустойчивымм существенно снижается, в то время как содержание АДФ и ЛНФ увеличивается. Наглядно проявляются и изменения энергетического потенциала (ЕС) - наиболее важного показателя макроэргического метаболизма и состояния аденилатного пула. Для листьев солеустойчивых форн он почти на 0,2 ел. ниже, что по данным Гавриленко с соавт. [1В9(Н, Николлса [N1 ко 11 я, 1942), считается достаточно серьезным отклонением.

В корнях подсолнечника межсортовые различия по уропню углеводов и адениловых нуклеотидов отсутствуют. Так. содержат!» глюкозы колебалось п пределах от 10,2 до 11,0 мМ, фруктозы от 10,0 до 11,5 мН, энергетический потенциал от 0,69 до 0,74.

Различия показателей продукции фотосинтетических метаболитов в листьях солеустойчивых и несолеустойчивмх сортов, наряду с отсутствием межсортовых различий в корнях, свидетельствуют о неодинаковой Фотосинтетической активности листьев сортов подсолнечника, отличающихся по солеустойчивости.

3.6. Включение моченых соединений в тжани солеустойчивых и несолеустойчивых форм подсолнечника.

Специфика физиолого-биохимнческих сдвигов в листьях солеустойчивых сортов подсолнечника проявляется и в особенностях акку-нуляции клотками радиоактивного хлорид-иона.

Результаты экспериментов по изучению скорости включения С1-36 в клетки корней и листьев форм подсолнечника различной солеустойчивости показаны в таблице 9.

Скорость включения метки из незасоленной среды в листья мало отличается .у Почина и Первенца.

Включение С1-ЭВ из незаселенной среды в жи:тья обнаруживает очень небольшие различия между всеми тремя исследуемыми формами подсолнечника. Так, если скорость включения С1-36 в листья песо-леустойчивого Почина снижается при переходе в незаселенную среду в 1,5 раза, т.е. эквивалентна аккумулированной за время эксперимента метки активностью около 2000 расп/нин*мг, то для солеустойчивых форм такое снижение равно 3,5 раза (т.п. 10П0 раел/нип* »мгГГЧГодобная закономерность имеет место и в отношении корней.

Включение радиоактивного хлора (С1-36) в клетки тканей

различных по солеустойчивости сортов подсолнечника

-----------------------------------------------------------

Радиоактивность тканей, расп/мин * нг

Гибрид, сорт, --------------------------------------

линия Незаселенная среда Среда, засоленная

0,5* ИаС1

Л И С 'Г

Почин

Первенец

en;Chlorina-3

3500t 130 3450 £ 120 2600 t 120

2020i 210 968 ± 70 875 t100

К

О

E

H

Почин

Первенец

вп:ChlorInn-3

13301±1400 14 202 i 1500 15032+ 1600

4277 t 200 2039± 170 2343 ±180

жИстинное число распадов, рассчитанное по результатам калибровочных экспериментов (на 1 мг сухой нассы ткани) Доверительные интервалы приведены для уровня значимости P < 0,05 при N = 12. Фон счетчика 30i10 инм/мии

Сорт Перпеноц и линия en;Chlorina-3 - солеустойчивые; Гибрид Почин - несолеустоПчипыП.

Таким образом, изученные солвустойчивыо формы подсолнечника имеют пониженную проницаемость мембран тканей листьев и корней для хлорид-иона, проявляемую в условиях 0,5Х-ной концентрации «аС1.

Проницаеность мембран клеток тканей подсолнечника для трити-евой воды и С14-лейцина может бить количественно охарактеризована на основании данных, приведенных в таблице 10.

В засоленной и незасоленной среде включение тритиевой и углеродной метки как в клетки листьев, так и корней подсолнечника не обнаруживает межсортовых различий. Между тем, аккумуляция метки_тк#чями корней линии en¡Chlorina-3 п незаселенной среде немного снижена.

Из таблицы 11 следует, что включение меченой волы в белки листьев сортов подсолнечника, отличающихся по солеустойчнпости, приблизительно одинаково в том случае, если мотка поступала из незаселенной среды. В условиях применения засоленной инкубационной среды белки тканей листьев нвсодеустойчявого Почина вкючают тритиевую метку приблизительно в два раза медленнее, чем белки солеустойчивых Первенца и en;Chlorina-3. углеродной метки

это отличие является приблизительно Э - 4 кратным. Точно такие же особенности включения тритиевой метки в белки наблюдаются и в отноиении корней. Тем не менее, на засоленной среде для корней, в противоположность листьям, не характерны межсортовые отличия скоростей включения в белки СН-лейцина.

Учитывая показатели мембранного транспорта иоиоп. следует обратить внимание на гораздо большее подавление скорости синтеза белка листьев несодвустойчивых Форм подсолнечника в незаселенной среде по сравнению с солеустойчивыми Формами. По-видимому, а данном случав, засоление инкубационной среды индуцирует определенную адаптационную реакцию солеустойчивых сортов.

Исследованные особенности аккумуляции изотопной метки, как и весь исследованный комплекс биохимических показателей ь целой, обнаружили специфические сдвиги в отношении признака солеуетой-чивости. Такие сдвиги более выражены в листьях по сравнению с корнями. Таким образом, полученный экспериментальный материал убедительно демонстрирует специфику листьев как органов Фотосинтеза.

У солеустойчивых форм подсолнечника повышенная насыщенность

Включение тригиевой (из ТдО) и углеродной (из С-14 лейцина) метки в клетки тканей различных по солеустойчи-, вости сортов подсолнечника

_

Радиоактивн.тканей; расп/мин * мг

Гибрид, сорт, Метка ---------------------------------

линия Незасоленная Среда, засоленная

среда 0,5* НаС1

ЛИСТ

Т2 О 135000 ± 10000 61000± 3000

С-14 12000 ± 1000 5700±500

То О 125000 ± 10000 63000 ± 3000 Первенец —------------- -----------

С-14 15000 ± 1500 5900 ± 500

О 104000 ± 10000 58000 ± 3000 еп;СЬ1ог1па-3 ---- ------------- ----------—

С-14 11900 ± 1000 4600±500

К О Е> Е Н ОЬ

т2 0 2600001:20000 88000± 10000

С-14 19300 ± 2000 7900 ±1000

Тд О 255000± 20000 92000±-10000 Первенец ---- ------------- ------------

С-14 20300 ±2000 7740±500

ТдО 217000±20000 81000 ±10000 еп;СЬ1ог!па-3 ---- --------------------------------------

С-14 18000 ±2000 7200 ±1000

^•Истинное число распадов, рассчитанное по результатам калибровочных экпериментов на 1 мг сухой ткани Доверительные интервалы приведены для уровня значимости Р = 0,05, И =12 Фон счетчика 30+10 имп/мин

Включение тритиевой (из Т 0) и углеродной (из С-14 лейцина) метки в белки тканей различных по солеустойчивпсти сортов подсолнечника

..............

Рлдиоактивн.тканей; расп/мин * мг

Гибрид, сорт, Метка --------------------------- -------

линия Незаселенная Среда, заголенная

среда 0.5* HsCl

ЛИСТ

Тл 0 92271 600 2342 £ 150

Почин --— ----------------------------

С-14 3758 ¿300 500 ±50

Тл О 83551: 500 Э0ОП к 30О

Первенец -------------------------------------

С-14 41501:300 2112 1200

"Гя 0 7587 + 400 4457 1300

en;Chlorlna-3 --------------------------------------

С-14 3500 £ 300 1879 1150

К О JP В Н Ь

Тл 0 8454£ 500 2308 1150

Почин ---------------------------------------

С-14 30131 200 17871150

Г2 0 81051500 4333 i 300

Первенец -----------------------------------

С-14 3534 1 300 1028 1 200

ТпО 7088 ±400 41101ЭП0

en;Chlorlna-3 -----------------------------------

С-14 3217 i 300 2015 * 200

•^Истинное число распадов, рассчитанное по результатам калибровочных экпериментов на 1 иг белка. Доверительные интервалы приведены для уровня энпчнносги Р = 0,05, Н =12 Фон счетчика 30 i10 ими/мин

мембранных липидоя сочетается с пониженным уровнем содержания фотосинтетических продуктов, причем проникновение в клетку токсического хлорид-ионл алтруднено. Снижение поступления С1 в клетку, вероятно и обуславливает у солеустойчивых сортов большую скорость синтеза белка в засоленной среде.

3.7. Механизм формирования солеустойчивости у подсолнечника.

П целом, результаты проведенных нами экспериментов позволяют предложить схему механизма формирования хлоридно-Натриевой солеустойчивости у подсолнечннкя (рис. 4).

У высокоолоиновых форм подсолнечника отбор на повышенное содержание олеиновой кислоты рлилидах семян приводит к снижению уровня фотосинтеза. Это подтверждается установленным нами фактом снижения п листьях концентрации ЛТ* и моносахаридов. В пользу такого вывода косвенно свидетельствуют и результаты экспериментов Маэеука с соавт. [Нягеик е.а., 1988.), показавших обратную зависимость нежду содержанием олеиновой кислоты в семенах маслины и степенью подавления фотосинтеза под действием хлоридно-нат-риевого засоления.

Уменьшение скорости фотосинтеза должно также вызывать снижение концентрации восстановленного НАЛ*. Согласно данным Птумпфа [Птумпф, 18В?.; БЫюрЬ, 1975], скорость десатурации жирных кислот липидов п тканях пропорциональна концентрации АТФ и НАДФН. Таким путем можно объяснить установленное нами торможение десатурации жирных кислот полярных липидов листьев высохоолеиновых типов подсолнечника.

Увеличение содержания насыщенных кислот в мембранах неизбежно приводит к повышению температурной точки их фазового перехода, т.е. к "отверждению". Известно [Щ1 й я , 1000; Яаггоик, БЬегН, 19ВЗ], что фазовые жидкокристаллические свойства мембранных липидов в значительной степени определяют проницаемость самих мембран. В связи с этим обнаруженное нами снижение мембранного транспорта хлорид-ионов может быть интерпретировано как следствие "отверждения" мембран. Снижение поступления в клетки корней и листьев токсичного иона хлора и приводит к увеличеиию солеустойчивости подсолнечника.

Механизм возникновения устойчивости к засолению НаС1, на наш взгляд, близок у высокоолеиновых Форм подсолнечника и пластомных мутлнтных линий СМог1пя. Однако у СМог1пя другая причина сии-

ВЫСОКООЛЕИКОВНЙ ПОДСОЛНЕЧНИК

ЛИНИИ (ЖОМ НА

Рисунок 4. Механизм формирования хлоридно-матриевой солеустойчивости у подсолнечника

жения уровня фотосинтеза - ома связана с пониженным содержанием хлорофилла в листьях.

Предложенная схема (см. рис. 4) подтверждается отсутствием различий жирнокислотного состава полярных липидов каллюсов изученных солеустойчивых и несолеустойчигых сортов и линий и согласуется также с результатами Новикова [1949], который обнаружил значительное увеличение солеустойчнвостн растений хлопчатника при искусственном снижении освещенности.

В то же время, по-видимому, нельзя исключить существование других фиэиолого-биохимических неханиэмов увеличения устойчивости подсолнечника к засолению грунта. Они могут быть связаны, например, с солеиакапливаюцим типом галорезистентности или с осмопротекторными эффектами.

ВЫВОДЫ

1. У взрослых растений сортов подсолнечника (в возрасте 15 дней и старее) с высоким содержанием олеиновой кислоты в запасных липкдах семян, также как и у солеустойчивых (в отличие от нв-солеустоПчнпмх) пластрмнмх линий подсолнечника Chlorine прослеживается торможение десатурации важнейших жирных кислот полярных липидов листьеп.

2. Межсортовые различия солеустойчивости 5-и дневных проростков подсолнечника отсутствуют. Это связано с установленным нами фактом соответствия жирнокислотного состава зеленых семядольных листьеп жирнокислотному составу запасных липидов исходных семян, который не обнаруживал характерного для солеустойчивых сортов увеличения насыщенности. В связи с этим, 5-и дневные проростки не всегда могут использоваться для прогнозирования солеустойчивости взрослых растений.

3. Обнаружена биологическая солеустойчивость взрослых растений высокоолеинопого типа подсолнечника, выращиваеного на засоленном и незаселенном грунте, ожидавшаяся вследствие повышенной насыщенности свободных полярных липидов листьев.

4. С увеличением засоленности грунта возрастает насыщенность полярных липидов листьев всех сортов подсолнечника, причем у солеустойчивых - в больней степени.

5. В листьях солеустойчивых тилоп подсолнечника (Первенец, en; Chlorlna-З) снижен энергетически* потенциал (КС).уровень продукции первичных фотосинтетических метаболитов - моносахаридов, AT*, снижена проницаемость клеточных мембран для хлорид-иона в условиях повыяенной его концентрации, отмечено более сильнее торможение синтеза белка в листьях при воздействии на них токсического хлорид-иона. Солеустойчипые сорта но отличаются от несолеустойчивых по скорости проникновения в клетки меченой води и лейцина; этот показатель одинаково уменьшается у всех сортов с увеличением засоления.

В. Предложена схема механизма формирования хлоридно-натриевой солеустойчивости у подсолнечника, согласно которой устойчивость растений к НаС1 определяется уровнен фотосинтеза и зависимой от него скоростью десатурации менбраннмх липидоп листьев.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО НАТБРИАЛАН ДИССЕРТАЦИИ

1. К вопросу о селективности "кислородного" пламонно-ионнэацион-ного детектора. I. Применение в биохииическом анализе растительного материала/А.И. Харченко, П.И. Селедцов/.- // Леп. ВИНИТИ. 1987. N 1685 - В87

2. Гаэохроматографический анализ смесей моносахаридов в изотермическом режиме/ А.И. Черкасов, А.И. Харченко/.-// 9-я Всесоюзная конференция по газовой хроматографии: Тезисы докладов. 1989. С. 89.

3. Изменения хирнокислотного состава липидоп в тканпх пластомннх мутантов подсолнечника/ Харченко А.И., Яелецкнй Ю.Л./.-//Создание новых сортов с.-х. культур на основе химичегкого мутагенеза: Материалы всесоюзного совещания. Н., 1990; М., 1093, С. 111 - 117.

4. Механизм Формирования хлоридно-натриевой солеустойчивости у подсолнечника/.- // Научно-технический бюллетень ВПИИНК. Краснодар, 1091. Т. 113. Вып. 2. С. 3-7.

5. Способ определения солеустойчивости подсолнечника/ Л.Н. Харченко, А.И. Харченко /.-// А. с. 4881767 Россия, НКИ А 01,

И 1/04. 1992.