Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Фитохромзависимая регуляция устойчивости хлопчатника к засолению на ранних стадиях онтогенеза

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Фитохромзависимая регуляция устойчивости хлопчатника к засолению на ранних стадиях онтогенеза"

С©

о

О. АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН О ^г ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ И БИОФИЗИКИ

- с-у \

На правах рукописи

УДК 58.035:577.34:633.511:342.193

ЧЕЧУЛИНА Марина Владимировна

ФИТОХРОМЗАВИСИМАЯ РЕГУЛЯЦИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ХЛОПЧАТНИКА К ЗАСОЛЕНИЮ НА РАННИХ СТАДИЯХ ОНТОГЕНЕЗА

03.00.02 — Е -шка

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ташкент — 1998

Работа выполнена в Институте физиологии и биофизики Академии Наук Республики Узбекистан

Научный руководитель: д.б.н. Ахмеджанов И. Г.

Официальные оппоненты: д.б.н. Усманов Р. М. ,

к.б.н. Казаков И.

Ведущая организация — биолого-почвенный факультет ТашГУ

им. Мирзо Улугбека.

Защита состоится « » ¿'»¿1- Д998 года в

. часов на заседании Специализированного Совета Д 015.01.01 по защите диссертаций на соискание .ученой степени доктора биологических наук при Институте физиологии и биофизики АН РУз по адресу: 700095, Ташкент, ул. Ни-язова, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии и биофизики АН РУз.

Автореферат разослан «7 10 » За/иг- 1 дд ^гпгтя

Ученый секретарь Специализированного Совета доктор биологических наук

КАЛ И КУЛ О В Д.

СБЗАП УАРЙЯГОКША РАГОГО

Лптуйямжста 'xstsU. Известно. что с помомью Фигокромз срст. прямо щм косвенно контролирует осиовшда процессы зшзнелеятель-нэсти ррстителг-ного организма и. преяше всего - . процессы его роста, дифференциации и корфогенеза i Hohr. 1972. 1983: Ro.nc-товский, 1992, 1995]. П .основе этого контроля, лёяот Фотоиндуии-рованный перемол неактивной СРк) в активную (Рдк) Форму Фитох-рома. Именно. фмтокроимая система во многий случаям опосредует связь расттеяыгого организма с условиями окружакией сголы f Конев, Волотовский, 19793, что определяет возмодаость es участия в Фоторегуляции Фнзирлогическкх процессов , в растениях [Ахкелт-нов, 19941, в частности побыдания Устойчивости и влагггешг к негативным воздействиям.. Вполне обоснованным в этой сгяэи является предположение о важной роли Фитохромно'й системы в noBwws-нии устойчивости растений и к действии солового стресса.

Вместе с тем, имеются многочисленные данные о норушеии;< внутриклеточного гомеостаза в рдститсльиых клетках кок основного механизма .многих повреждающих_ внешни« воздействий, что наиболее убедительно доказано в случав засоления ГАзиков. 1973, 1989: Строгонов и яр. . 1989;' Greenväv et al., 1980: Катаев и Др...1985]. Однако и эта группа фактов хорошо -согласуется с отмеченной пыи5 возможной ролью Фитохромной системы при повышении устойчивости пасгеннГ! к засолении , т. к. доказано несомненное участие Ca2* в коитголируемих Фитокромом пропессах Фотоморфогенеза t-Tretyn et,.al.. 15191: Оолотовскнй, 1992.1, а также эффективный контроль со сторон» Фитонромтея системы гомеостаза Ca" в протопластах растений CRonx, 1984].

Повышение-'солеусчойчквобти растения может быть достигнуто методами селекшш с использованием новых генотипов - доноров генов устойчивости, в результате чего может был- изменена экспрессия гонов, отретственннх за синтез фитохвомной системы. Разработка чувствительных биофизических методов для целенаправленного отбору-) гговмч' мутантов с измененными механизмами устойчивости приобретает - в свете вияеизло.^нного особую актуальность.

Цель и залетят работе. Целью настоящей работы было исследование функционального состояния фитоигомной системы хлопчатника и ее роли в регуляции'устойчивости растений в условиях солевого стресса.

Б процесса •исследования решались еледушие задачи: ~ осуществить анализ возможный взаимосвязей Функциональной активности Фитохроьшой системы хлопчатника и его устойчивости'к солевому стрессу:

- исследовать состояние фитохроыной системы и ряда физио-' логически« параметров у .контрастный по солеустоичивости ' сортов хлопчатника:- на модёльнмх растшдьи.мн объектах С мутанты) исследовать

влияние мутация на Фитохром-опосредоваиную устойчивость к засолению: ' •

- исследовать взаимосвязь состояния Фитохромной 'системы, солеустойчивости и чувствительности к экзогенным.биорегуляторам у мутантов хлопчатника. '

Научная новизна работы. Впервве установлено участие Фитохромной система хлопчатника в ; процессе адаптации при солевом, стрессе, показана взаимосвязь между, параметрами- салеустойчивос-ж и состоянием Фитохромноя системы, а таюке возможность ' Фотогагу ля1ши; устойчивости'хлопчатника на начальны« этапах развития путем облучения семян красным светом. Выявлена схожесть взаимодействия Фнтокрсыа с экзогенными Фнтогормонзми в -иэвес-ш мутантах томата и хлопчатника. ' •

Подтверждено крайне низкое содержание Фитохрома в мутанта» томата и установлено. что различия в состоянии .фитохромной системы растения имеют непосредственное отношение к гормональному контгвлю прорастания семян. (Ъказана' э4фэктивность использования метода низкотемпературной • дшинеепенции для выявления мутаций, затрагивавших биосинтез Фитохрома.

Практическая ценность роботы. Подученные эксперимент тшьные данные по исследованию взаимосвязи'Ляоиологичоских характеристик солеустойчивости и параметров Фитохромной системы, . а также результаты по возможности' фоторегуляиий устойчивости : хлопчатника к солевому стрессу могут быть использованы при рейку ши прикладных- белвско'хозяйстве.ннын задач в области, солеустойчивости растений.

В работе показана применимость метода низкотемпературной пюшнесшнцни для отбор«, генотипов - новый лонороч генов соле-устопчи&ости в целях использования их'в селекции. .

Апробация работы. Результаты работы были доложены на II Всесоюзном совещании по генетаке развития (Ташкент,. 1690); I с/,езде физиологов растении Узбекистана (-Ташкент, 1991): Между-

- ь

народном симпозиуме по Физиологии, биохимии и генетике солеус-тойчивости растений С Ташкент, 1932): научной конференции по современным проблемам обией Физиологии и биофизики С Ташкент 1993): научноп конференции по структуре и Функциям биологических мембран С Ташкент. 5995): ежегодном совещании ботанического общества Израиля СХайФа: Израиль. 1995): научной конференции по биологическим основам оптимизации скороспелости и продуктивности растений (Ташкент, 199S).

Структуре и об-ъеи диссертации. Работа изложена на 123 страницах машинописного текста 'и состоит из введения. обзора литературы, главы "Материалы и методы исследования", изложения результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитированной литературы, содержащего 167 наименований. Диссертация содержит 12 рисунков, 15 таблиц.

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены ь 13 печатных работай. •".-•■

ГЛАВА 1. ОБЗОР ШГЕРАТУга

В данной главе обобщены современные представления а Фото-реиепторе Фитохромноя системы - Фитохроме: его строении, свойствам: о взаимоотношении мсзду Фитохромсм и фитогормонами: а также об экологическом значении данного Фотопигмента.

Обзор литературы включает в себя следуицие основные разделы: "Локализация и состояние Фнтохрома в растении", "Строение фитохрома", "Флуоресценция Фитохромэ ln vivo и ln vltro", "Фи-тохром и функции Фито гормонов". "Повышение устойчивости растений к неблагоприятным Факторам среды". "Механизмы действия Фи-■гохрома".

ГЛАВА II. toTEFWUIJ И ílETOItá

• В опытах использованы семена следующих растения: хлопчатника сорта 108-Ф вида GosslpJíaé hirsatum L.. хлопчатника сортов Ашкабад-25, С-6034, Сурхан-2, Карши-2 вида G. b-arbsdense L.: ?лу тентов хлопчатника линий Л-650, JI-525 из генетической коллекции хлопчатника TajiilV им. М. Улугбека С линии получены М. Ф. Абзаловим й Г. И. Фатхуллаевоп): мутантов томатов двух линии: Аигаа и Prócera и коммерческого copra Ai Isa Crajff рмда L. escnJputit* ¿.

Использовали этиолированные проростки растений, которые проращивали во влажной камере в полной темноте при температуре-2&~27°С. Семена растений для опытов по исследованию влияния фи-тогормонов на состояние Фитоярошоа' системы растения инкубировали 18 час в растворах Фитогормонов: 0.1 мкМ гиббеиеллина Аз (51бта) и 0,1 мкМ фузикокцина (Рс), после чего семена проради-вали во влажной камере так же при температуре 26-27° С.

• Облучение красным светом С КС) семян, проростков проводили люминесцентными лампами, излучьшими в. области 590-660 ни (мощность 15 Вт/кв.м). Облучение дальним красным светом СДКС) проростков растений проводили лампой накаливания С 400 Вт) в сочетании со светофильтром КС-19 с максимумом 730 нм С мощность 7,5 Вт/кв.м).. Длительность облучения семян и проростков КС и ЖС составляла соответственно ¡5 мин и 10 мин.

Измерение спектров возбуждения низкотемпературной люминесценции (НГЛ) этиолированных проростков .и расчет Фотообратимосчм' фитохрома С Я) осуществляли по методу В.А.Синещекова 119873. Расчет коэффициента относительного содержания активной Формы Фитохрома СР) проводили согласно рекомендациям И. Г. Ахмеджанова и Е.Е.Гуссаковского С1990-19941. Спектры возбуждения НТЛ этиоли- . рованнын проростков растений измеряли на специальном спектроло-миномбтре, собранном,в Институте Физиологии и биофизики АН ЁУз и позволяющем производить измерения спектров возбуждения НТЛ с ошибкой не более 7 X. ■

Засоление среды создавали 1% раствором ЫаС1. который ио- . пользовался при проращивании в течение 66 час опытных лйрггий семян хлопчатника. Защитный эФ4ект солей кальция осуществляет предварительной замочкой семян на б час в О,7 ^ растворе азот-.• нокислого кальиия [ Азимов, 1973]. "

Контролем служили проростей семян хлопчатника, выращенные . в воле. .

Образцы для измерения Сгипокотили) готовили на зеленом свету с целью максимального предотвращения синтеза хлорофилла и, деструкции .Фитохрома. От проростков отделяли изолированные ги-; ' покоти.пи, разрезали на части длиной 15-20 ш для помещения ик в сп<чшапьную кювету на держателе люминесцентного спектромсгтра, монолроматор йорбуудемия которого содержит яиф1>экимонную' решет- ' v 600 штр.'им.

- у —

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЗДЕНИЕ

III.1. Состояние фитркромной системы клопчетшка вида G. hlrsut.ua L. в условиях засоления.

Засоление Негативно влияет на ростовые процессы большинства сельскохозяйственных растений. Прорастание семян хлопчатника значительно ингибировалось в условиях солевого стресса. Предварительная замочка семян хлопчатника в раствора азотнокислого кальция показала в нашх экспериментах повышение устойчивости семян к солевому стрессу, что согласуется с результатами, полученными• ¿занее P.A. Азимовым [19893.

Пятиминутная экспозиция семян КС перел эамочкоп также оказала стамулйрушее влияние на прорастание и рост проростков при солевом строссе. что указывает на взаимосвязь интенсивности ростовых процессов семян в условиях засоления и состояние Фи-тохромноп систош. растения.

Влияние засоления среяы отразилось как на интенсивности спектра, которая заметно палала, так и на Фотообратимости Фи-тохромной системы С табл. 1).

Таблица 1.

Интенсивность спектров возбуждения НТЛ и параметры Фотоактивности фитохрома этиолированных проростков хлопчатника сорта 108-ф при различных условиях проращивания семян

Вариант опьгга : 1инт : 1дкс : Ikc : P : R

Контроль 32 56 21 0,.43±0,13 0,63+0,04

КС 38 67 24 0. 43+0,02 0,64±0,04

ffeCl 20 So 13 0 0.35±0,07-

KC+ffeCi 24 40 12 0,40±0,03 0,70+0,03

CaCN03)g*NäCl 27 40' 20 0,33+0, 02 0,50+0, 04

KC+Cat N033 2+WaCI 33 55 gl 0, 40+0, 01 0,62,tO, 04

. fipmevsmte: Р~(1дкс-!инт1/1дкс, R=(Jskc-IkcJ/Tmkc. .гдо Iu.ht интенсивность Сотн.ёл.) основной полосы спектра при 675 ны. низкотемпературной люминесценции гипоко ~ тилей этиолированных проростков до облучения, 1кс -лос.вр облучения красном,. fjrxc - дальним красным свитом, 7о же и 8 других таблчичч.

Из таблицы 1 видно, что эффективность Фотообратимости снижалась в 2 раза. В случае смягченного стресса, т.е. пои предварительном обогащении семян Са^*, этот показатель; практически йе отличался от такового для контроля.

Значительно изменился поя влиянием жесткого засоления коэсИмииент Р а н.чтактныи (без облучения) проростках. Практически весь фотообратимцп пул Фитсжрома при засолении находится в неактивной' Рк-Фррме. Таким образом, присутствие в среде 1 X Ш£1 негативно влияет на функциональное. состояние Фитохромной системы растений»- что может быть причиной угнетения ростовой активности. '-,.

344».-кт КС сравним с действием ионов Са«2"*". Облучение КС семян активирует. Фитохромную систему. Активация внутриклеточных процессов, ответственных эа морфогенез хлопчатника в условиях засоления, требует повышения концентрации Са2* в цитоплазма, что достигается либо предварительной замочкой семян в растворе СаС N03)2. либо Фйтостимуляцией семян КС.

1 И.2. Исследование темНовой конверсии Фитохрома при

солевой стрессе хлопчатника вида 6. ЫгвиЫж X.

Методика измерения спектров НТЛ этиолированных проростков хлопчатника предусматривает нарезание гипокотилей'перед'.их. помещением ь жидкий азот, что приводит к раневому повреждению тканей проростка. Пои атом изменяется соотношение активной и неактивной ¡}орм Фитонрома СРдк/РкУ. В ответ на раневое повреждение растительной ткани происходит темповая активация • Фмтох-ромноп системы. Темновой характер возможной конверсии Фитохро-ма определяется тем. что. во-первых, в период от нарезания проростков до поношения их в жидкий азот, они находятся в темноте. во-вторых, помещение нарезанных проростков в жидкий азот замораживает какие-либо превращения биомолекул в клетке, что дает возможность Фиксировать время протекания конверсии фитохрохга.

Приведенные на рисунке 1А зависимости НТЛ отракалуг Изменения содержания Рк-Формы 4«тохрсма, которая обуславливает такую люминесценнию." Независимо" от того, просолилось или нет 'облучение этиолированных проростков семян хлопчатника перед их. поме-кайием в жидкий азот после раненого повреждения тканей происходит существенное изменение содержания Рк-формы в течение 15-30 »-гинут, лишь потом наступает период стабилизации. При предвари-

Ii9Avótti.'o¿; 1шт,ота.вд.

Rife. • i. Зависимость интенсивности HTJÍ этиолированных пророс-коп плопчопшка при возбуяяешш (G75 им) от времзнй с .шмгнта нарезки гипокотилев яр Помйкення их в яйдкил азот* - 1 - необлучеиныэ, 2 -• облучайнка КС. ; 3 - .облученные ЖС ПРОРОСТКИ.

Прорастание 'сея я» - в воде, контроль С А)

~ & условиях з&соленмя, IX NàC h СБ J Предобработка сбиян НС - в контрольных условиях (В) ~ в условиях засоления (ГJ Лрннвча.чмв: tú' лгя в pup. S. ■

тельной Фотоактииации семян хлопчатника красным светом раневое поражение ткани также приводит к изменению' содержания Рк-Формы, но уже в течение первых 40 мин после стресса, затем наступает период стабилизации С рис. 1ВЭ.'

В ответ на стресс, вызванный раневым повреждением проростка. в его' клетках происходит Фитохрамзависимыа сдвиг биохимических реакции репарационного характера в сторону оптимизации Физиологического состояния тканей.

Солевой стресс вызывает резкое изменение характера кривых временной зависимости интенсивности люминесценции этиолированных проростков. Приведённые данные свидетельствуют о более .глубокой темновой активации Фитохрома в этиолированных проростках при солевом стрессе хлопчатника, что, вероятно, связано с практически полным отсутствием Рдк Срис. 1Б).

Предварительное облучение семян КС предотвращает нарушение кинетики темновых переходов Фитохрома в гипокотилях хлопчатника. подвергнутого действию солевого стресса, - в течении 5 мин после препарации проростков наблюдается повышение интенсивности низкотемпературной люминесценции, как и в случае пророс-• тков, неподвергшихся действию солевого стресса Срис. 1П.

На рисунке 2 показано изменение коэффициентов фотообратимости Фитохроновой системы и относительного содержания активной Формы пигмента этиолированных проростков хлопчатника в течение времени от нарезки гипокотилей до помещения их в жидкий азот. •

Я. ота. ед.

0.80-

0.70 -

... .а

0,50 -

о.зо-

0.10-

Р, от ед.

20

-1— 40

—г* 80

0,90

Г

А 0,70 В

0.50

В

0.30

0,10 и Й1п

20

—,— ■АО

60

Рис. 2. Зависимость'значений Р. и Р от времени нарезки гйпокоти-лео до помещения их в жидкий азот ■

Отличия в форма кривых А и В объясняется сложным характером кинетики тестовая активации Змтохгюма проростков, выращенных мз Фотостимулированннх семян. Солевой стресс вызывает резкое ингибирование Фотообратимости Фитохрома. однако предварительное облучение семян КС препятствует проявлению негативного влияния соли на Фотоактивность пигмента. Аналогичная картина Наблюдается при исследовании динамики изменения относительного содержания активной йорчы ¿.мтохрома: если при солевом стрессе значения коэффициента Р практически равны нулю, то фотостимуляция семян предотвращает ингибирушее воздействие соли на активность Фнтохромной, -системы.

II 1.3. Фитохрсмная систека и физиологические показатели солеустойчивоста хлопчатника G. barbedense L.

Корреляционный анализ комплекса характеристик солетолераг-тности генотипов и Фотоактивности трехдневных этиолированных проростков хлопчатника показал наличие высокой положительной связи между ними. Максимальные величины коэффициента корреляции С г я 0,97: г = 0.95) отмечены мехду индексом солэустойчм-вости трехдневных проростков, а такте относительным содержанием Рдк-Формы Фитохрома в этиолированных проростках и коэффициентом Фэтообратнмости R (рис. 3.1. %

100 1

80

40

20 -

\

/

/

/

Л

i >2 3 4 сорт

Рис. 3. Значения индекса солеустсйчивостн, коэффициентов Ри R : хлопчатника сортов Карши-2 С1), Сурхан-2 (23, С-6037

(33, Ашхаба.п-25 С 43 £3- относительное ссд°рканиа активной форЯм Фитохрома; <1отообратимость: индекс солеустоПчивости.

Высокмэ шложтельныв корреляции выявлены также ме&ду продуктивностью и выживаемостью растения на засоленной почве, с одной стороны, и показателями Р и Р..

^зультаты проведённых исследований позволили установить . . Физиологическими параметрами,

харектермзушими солёУстойчивость хлопчатника. и активностью фитохромной системы этиолированных проростков, а также показать перспективность использования метода низкотемпературной лшинесценции этиолированных проростков для диагностики солеуо-тойчивости. ■ ; ■

111.4 Влшгпю экзогеннкх йнтогормэнов на функциональную Активность ЩтлпхлсюЯ системы шгаЦчеггаика в норме : ц гаи эйетдазний.

Известно, что солевой стресс, нарушая гормональный баланс растительной .клфпси. ингибирует процессы роста и разбития рао? текия. Предпосевная обработка семян фитогормснами повьшиет им . . . способность прорастать в условиях засоления среды СКабуземко, •. 1997] . В то же время, эффективным пютектороы роста семян от • действия этого стресс-фактора является красный свет, который препятствует интабирушемУ влиянию соли на фотоактивность &и-тохромной системы [Ахмеджанов й до.* 1993). Учитывая' существование связи между физиологической активностью и Фитргдрмонайи исследовали влияние ббрайотки семян АЗ и Рс на функциональную активность Фитохромной-системы проростков хлопчатника. подвергнутых действию солевого стресса. .: ;

Обработка семян хлопчатника сорта 108-Ф Фита гормонами отражается на лшинесценции этиолированных проростков. Расчет пэ-раматров Фотоактивности показал существенное уменьшение относительного содержания активного Фитохрома (показатель Р) в слу-. чаэ с АЗ и незначительное при действии Рс, в то время как мзме-кение Фотаобратммости Споказатель Ю отличалось в пределах " ешбки во всех вариантах опигга- Отмечено некоторое повышение соотношений Рд!УРк при предварительной обработке семян КС в случай с АЗ. Однако ни в одном Из вариантов опыта при совместной обработке фйТогорионами и светом не постигнут контрольный й *' уровень пойёэалвЛя'Р С'твв*..- 2?. Даннье результаты показывают,"-что экзогенные АЗ и Рс главным образом влияюг на соотношение активной и неактивной Форм Фитохрома в интпктных проростках ■хлопчатника.

Таблица 2.

Параметры Зотоактивности Фитохрома этиолированных проростков хлопчатника сорта 108-Ф при обработке семян экзогенными Фи~ тогормонами и красным светом

Вариант опыта : Р . : й

Контроль 0.43 ±0,10 0.63 ± 0.11

АЗ • 0.14 ± 0,03 0.49 ± 0,03

Кс 0,29 ± О,10 0,52 ± 0,10

КС 0,44 ± 0,09 0.64 ± 0,10

КС + АЗ : 0.25 ± 0.02 0.58 ± 0,09

КС + Тс. 0.24 ± 0,05 0,44 ±0.10

Если обработка КС семян полностью предотвращает ингибирув-щее влияние ¿»левого стресса на Фотоактивность Фитохромноп системы этиолированных проростков хлопчатника; то эффективность комбинированного геиствия КС и Фитогормонов С как и влияние только одних Фитогррмонов) значительно ниже, Данныэ. приведенные в таблице 3, подзывают, что низкие значения показателя Р яаляитея следствием неэффективности действия ЖС на люминесценции проростков и некоторого падения общего уровня низкотемпературной лйлшесцэнцйи при обрабоке семян ф-лтогормонами до солевого стресса. .'•.•■'.

Таблица 3.

Влияние солевого стресса на интенсивность спектров ИТЛ и параметры фотоактианости фитохрома этиолированных проростков семян хлопчатника сорта 103-Ф, предварительно обработанных экзогенными Фи^гогормонами и краеньйд светом

Вариант,опыта: Iлит : 1дкс : Гкс : Р : й

Контроль 32 56 . 21 0.43±0,1.3 0,бЗ±б.04

N«¿1 20 20 13 О 0,35±0,07

КС + йаСГ 24 40 12 О, <Ю±0.03 0.7040.03

АЗ + Ыг£1 29 31 ./,; 7 0,0б±0.03 0,77±0.03

; КС+АЗ+№С1 . 22 . 25 7 0.12*0.02 ; 0,72*0,05 .

Рс+МэС1 24 . 27 9 0,11 ±0.03 0.66±а03 .

КС^Яс^аС! . "23 26 /11 0,1й±0,03 0,57*0.10

Полученные результаты указывают, что как A3, так и Fe в полной маре препятствуют ингибированию Фотообратимоста фитохрома при солевом стрессе и в некоторой степени предотвращают резкое падение отношения Рдк/Рк. В целом, полученные результаты по антистрессовой активности Фитогормонов согласуются с данными других авторов [ Муромцев. 19963.

III.5. Применение метода НТЛ для выявлешя мутаций, затрагивали« функционирование ©итохромной системы.

1. Изучение Фотообратидасти и активности Фитохрома в мутантах томата методом низкотемпературной лиминссценции. Наличие мутантов растений с нарушениями в Фитохромной регуляции физиологических процессов расширяет возможности проведения исследований как теоретических, так и прикладных. Мутанта являются удобными моделями для углубленного изучения Фитохромной системы растений при различных неблагоприятных Факторах среды, как и при разработке тестов на устойчивость к стрессовым Факторам.

Одним из примеров мутаций, затрагивают« биосинтез Фитох-рома, является блзднозеленып мутант томата - Aurea, особенности прорастания семян которого рассмотрены в работе Paixks et al. t19873. Для прорастания семян этого мутанта под действием ДКС необходим экзогенный гиббереллин. что связыеактг с низким содержанием эндогенного Фитохрома.

Полученные данные показывает наличие Фитохрома в проростках томата сорта Alisa Craig и мутантНой Формы Procera. Отсутствие люминесценции при 670 нм указывает на краппе низкое содержание Фитохрома в гипокотилях мутанта Aurea С табл. 43, что не противоречит данным иммуноферментного анализа Г Hunt.. 19793.

Таблица 4.

Интенсивность спектров возбуждения НТЛ и параметры Фотоактивности Фитохрома этиолированных проростков мутантов и сорта томата Alisa Crälg

Вариант опыта: 1инт : 1дкс : 1кс : Р : R

Alisa Craig 8.6 10,0 3.2 0,14¿0.02 0,58+0,10 Aurea ' - - -

Procera 3.5 5.8 1,5 0,39+0,05 0,74.-tD,10

Проведенные исследования и полученные результаты дают основание предположить, что прорастание семян Aurea и Procera под действием ДКС в присутствии АЗ и Fe зависит не только от содержания Фитохрома. но и от соотношения Рк/Рдк в тканях этих мутантов. Кроме того, была продемонстрирована возможность использования метода низкотемпературной люминесценции для диагностики состояния Фитохромной системы в мутантах растений.

2. Исследование ймтохроыиой системы ростовых мутантов . Xтапчапшка. Исследовали низкотемпературную люминесценцию этиолированных гипокотилей некоторых мутантных Форм хлопчатника из коллекции ТашГУ на фоне контрольной Формы (сорт 108-Ф).

Спектры возбуждения НТЛ этиолированных гипокотилей мутантов хлопчатника имеют характерную для Фитохрома Форму. Однако, если интенсивность спектров 'возбуждения необлученных гипокотилей Л-650 и сорта 108-Ф практически одинакова, то у проростков Л-525 она значительно меньше. В то же время облучение ДКС гипокотилей этиолированных проростков обеих линий не влияет на интенсивность люминесценции, что в конечном итоге определяет отмеченные отличия параметров фотоактивности Фитохрома от контрольного уровня; При этом более глубокие изменения параметров характерны для карлика Л-650 С табл. 5), что свидетельствует в пользу существования возможной взаимосвязи показателей Функционального состояния Фитохромной системы и морфологическими ха-■ рантеристаками изученных сортов и мутантов хлопчатника.

Полученные дйнные указывают на перспективность использования метода низкотемпературной люминесценции для поиска новый мутантов с нарушениями в активности или биосинтезе Фитохрома.

Таблица 5.

Интенсивность спектров возбуждения HTJ1 и пара!,«три . Фотоактивности '{мтохрома этиолированных проростков мутантных . Форм хлопчатника

Вариант опыта: Í инт : 1дкс : 1кс : Р t R

108-Ф . 32 56 21 ■ о,4з±о.11 0,63*0.11

' Л-650 32 35 24 0,08*0,02 о, з1*о;о7

Л-525 21 25 15 0,16*0.01 0,40+0. РЗ .

3- Влияние экзогенным &гшгошоноа на функшонайьнуа ш-■швность фитохроиной систака ß кутеитных ©орцах тошта и хлап-чяшика. Данные этого раздела показывают. что обработка семян томата и хлопчатника Фитогормонами влияет на соотношение активной и неактивной Форм фитохрома (табл. 6). Однако, характер этого влияния различен в исследуемых родительский и мутантами Формах томата и хлопчатника: у Aurea и Л-650 происходит увеличение в значениях параметров Фотоактивности, в то время как у Alisa Gralg и 108-Ф происходит уменьшение этих значений. Обращает на себя внимание появление регистриуемого пика при 675 им а йпектрах HTJ1 этиолированных гипокотилей при обработке семян A3. •.:•"■..'

Таблица 6.

Параметры фотоактивности Фитохрома этиолированных •

проростков хлопчатника и томата при обработке экзогенными йито-

гормонами

Вариант опыта

AI1sa Cralg

Aurea

Л-650

Alisa Cralg Aurea Л-650 ; Alisa Cralg Aurea Л-650

+ A3 + A3 + .A3 + Fe Fe + Fe

0.14 ± 0,02

0.08 i 0.02 0.11 ä 0.02 0.10 0. 35 ± 0,02 0,13 ± 0.01

0,18 ± 0,07

0.63 ± 0,10

0.31 i 0,07 0,55 ± 0,07 0.10 0,52 ± 0,02 0,50 ± 0,10

0.72 ± 0. iö

Эти результаты позволяют предположить сходство в механизмах гормональной регуляции уровня Фотоагстивности Фнтохромнои снстеш мутантаьп Форм томата Aurea й ялопчатняка Л-650.

III.в. Озстояниз Фитохромгюй системы мутанта хлопчатника Л-650 при засолении на ранних стадиях онтогенеза.

Характерной особенностью фитохромной системы мутантов хлопчатника Л-650 является крайне низкое содержание активного £Рдк) Фитохрома в тканях этиолированных проростков. Принимая во внимание, что в норме происходит резкое паление соотношения ак-товноп и неактивной 4орМ пигмента пр!1 солевом стрессе, представляло интерес изучить действие засоления на состояние Фитох-ромибй системы мутанта хлопчатника. Из приведенных в таблице 7 данных, видно, что В условиях засоления наблюдается отличное от нормальной родительской Формы поведение Фитохромной системы Л-Б50. Если коэффициент Р при засолении в норме уменьшается до нуля, то в случае с мутантной Формой тенденция прямо противоположная. Аналогичным образом при засолении среды изменяется Фо-тообратамоетъ Фитохрома: эти данные указывают на существенные отличия в реакции Фитохг»мных систем изученным нормальных и му-тачтшх форм хлопчатника на солевой стресс. Анализ действия предпосевного облучения красным светом семян на параметры Фо-тоактивноеш фитохрома мутанта в условиях засоления не противоречит этому выводу;,

Таблица 7.

Интенсивность спектров возбуждения низкотемпературной люминесценции и параметры Фотоактибности йитахрома этиолированных проростков мутанта хлопчатника Л-650 при засолений

Вариант опыта: 1инт : 1дкс : 1кс : Р , : й

Л-650 32 35 24 0.08±0,02 0,31*0.07

Л-650 + КС 40 , 47 23 0,15±0,10 0,51±0,09

Л-650 + ЫаС] 20 31 14 0,35*0,09 0.55±0,10

Л-650+КС+МаС1 25 40 10 0,38*0,05 0,75±0,10

Таким образом, использование метода НТЛ на исследованных сортах и мутантных линиях хлопчатника показало перспективность его применения с целью выявления ' форм с измененной чувствительностью (сяк к спектру света, так и к засолению.

ВЫВОДЫ

1. Выявлено наличие определенной связи Между степенью подавления ростовых процессов пои засолении среды и Функциональным состоянием (Фотоактивностыо) Фитохромной системы, что обеспечивает возможность регуляции устойчивости хлопчатника к солевому стрессу в раннем онтогенезе путем облучения семян красным светом. ЭКективность светообрпботки сравнима с защитным действием предпосевного обогащения их колышем.

2. Установлено крайне низкое содержание активной Формы Фи-тохрома в этиолированных гипокотилях при солевом стрессе хлопчатника, что определяет необходимость более глубокой темповой активации фотопигмента при раневом стрессе. • Облучение КС вдвое увеличивает длительность темновоп активации Фотопигмента при раневом стрессе этиолированных проростков хлопчатника, а также препятствует нарушению кинетики этого процесса в условиях солевого стресса.'

3. Выявлена положительная корреляция между Физиологическими и биометрическими показателями, характеризушими солеустой-чивость хлопчатника, и активностью его Фитохромной системы Cr » 0,97: г - 0,95Э. Показана перспективность использования метода низкотемпературной люминесценции зтиолированнных проростков для диагностики солеустойчивости генотипов хлопчатника.

4. Методом регистрации низкотемпературной люминесценции подтверждено крайне низкое содержание Фитохрома в гипокотилях мутанта. томата .Aurea.. Показана возможность использования метода низкотемпературной люминесценции для.выявления новых вдтан-тов среди разных видов растений с нарушениями Фитохромной регуляции Физиологических процессов, происходящих на ранййх ста лиях онтогенеза.

5. Выявлена взаимосвязь между мутацией, влияышел на рост стебля хлопчатника и чувствительность к экзогенным биорегуляторам, и нарушением Фотообрятнмоста; и Фотоактивноста ¡Ьитохромп как в нормальных условиях, так и. при засолении.

Список работ, опубликованный по теме диссертации.

1. Ахмеджанов Й.Г., Джолдасова К. Б. г Чечулина М. В.. Гуссаков-ский Е.Е. Влияние раневого поражения этиолированных проростков семян хлопчатника на темповую конверсию Фитохрома// Физ. и биох. культ, растений. - 1382. - N 5. - С. 472 - 476.

2. Наджимов У.К., Ахмеджанов И.Г., Чечулина М. В., Гуссаковский Е.Е., Ckorr М., Джуп С. О взаимосвязи между мутациями отдельных гёнов и действием экзогенного гиббереллина A3. Фузи-кокцина и дальнего красного света на прорастание семян томатов "aurea" и "procera"// Генетика. - 1992. - N 5. - С. Í03 - 108. .

3.. Ахмеджанов И. Г.. АгиивВ В. С., Алиев Р. Р.. Чечулина М. В., Плеханова Л. С., Ташмухамедбв Б. А. Влияние красного света на индуцированную лазером Флуоресценции хлорофилла хлопчатника, подвергнутого действию солевого стресса// ДАН ЬУз. - 1993. -N 8. - С. 55 - 57.

4. Ахмеджанов И.Г., Плеханова Л. С., Чечулина М. 8-, Злобина Т.В. Роль красного света и кальция в повышении устойчивости хлопчатника к солевому стрессу// ДАН {"Уз. - 1993. - N 11. - С. 49 - 52..

5. Чечулина М.В., Наджимов У. К., Ахмеджанов Й. Г., My cae в Д. А. Содержание и активность Фитохрома в этиолированных пророс^ тках линий хлопчатника с разным типом габитуса куста. // ДАН РУэ. - 1994. - N 8. - С. 50 -51.

6. Чечулина М. В., Ахмедканов И. Г. Исследование темновой конверсии Фитохрома при' солевом стрессе хлопчатника. // Узй.библ. журнал. - 1997. - N 4. - С. 25 - 28.

7. Наджимов У.К.. Ахмеджанов И .Г., Гуссаковский Е. Е., Чечулина М. В. Скотт И. М. Мутанты томатов как модели для изучения взаимосвязей между содержанием фитохрома, действием Фитогор-монов и дальнего красного света//Тез. докл. 2'Всес. сов. по генетике развития. Ташкент: 1990.-Т. 1.4.1.-С. 115.

8. Ахмеджанов И.Г.V Чечулина Н.В., Дшлдасова К.Б., Гуссаковский Е. Е. Темновая -эктипация Фитохрома при раневом стрессе проростков- хлопчатника/-'/ Тез. докл. 1 съезда физ. растения Узбекистана. - Тлпксрнт: 1991. - С. „104.

9. Chechuí irá И. V., Flr-hanova Ь. S.. Zloblna'T. V.Akhraedshanov l.G. Thp reRulatlon of tolerance оГ cotton to NaCl salinity bv. reel IJglit. lvmllatlon of seed's// Internationa! • svnt4»s!.um

on physiology, biochemistry and genetics of. plant salt resistance. Tashkent:' 1992. -,P. 79. .

10. Чечулина M. В., "Ахмелжанов И. Г. Влияние облучения семян красный светом на темповую активацию Фитохрома в этиолированных проросткам хлопчатника // Тез. докл. науч. конференции "Современные проблемы обшей Физиологии и биофизики", Ташкент: 1993. - С. 86, .

11. Чечулина М. В., Анмеджанов. И. Г. Влияние красного света на темновую активацию фитохрома при Солевом стрессе хлопчатника// тез. докл. науч. конФер. "Структура и функции • биологических мембран". Ташкент: 1995. - С. 115.

12.Aiihmed2hanov I.G., Chechullna М.V., Gussakovsky ЕЕ. Hie , study of phytochrooie dark conversion In damaged etiolated cotton seedlings. Effect of salt stress and red light illumination of seeds // Isr. J. Plant Scl. - 1995. - V. 43.

- P. 167 (Abstracts of papers presented at the Annual Meeting of the Botanical Society of Israel: Haifa CTeohnlon), 2 March .1995). -

13. Ахмелжанов И. Г., Чечулина M. В.. Томаков А. А., Соколова Т,Б., Азимов Р. А. Исследование фнтохромной системы У контростнык по солеустойчивостм генотипов хлопчатника // тез. докл. научн. конФер. "Биологические основы оптимизации скороепе- j лости и продуктивности растений". Ташкент: 1996. - С. 70.

сэтиаж оотдаий

НТЛ - низкотемпературная люминесценция

Рк - Физиологически неактивная Форма фитохрома

Рдк - Физиологически активная Форма Фитохрома

КС - красный свет

ДКС - дальний красный свет

A3 - гиббереллин

Fc - фузикокцин

«• и »

Автор выражает глубокую благодарность к. б. я.

Надяымову Улугбеку Кадыровичу за ценные консультации и

помощь при проведении экспериментов.

0!ГГОГЕНЕ31МНГ ДАСТЛАБКИ БОСЦИЧИМ ГУЗАЛИНГ ПУРГА ЧШНЛШШйИ1Г (ЩТОХРОМ ЮЩЛРШМШ

ЧЕЧУЛИНА (1 В.

Иаашнг к^скача шзиуни

МУчитнинг шурланиш натикасида усиш жараёни даражаеининг суеайнши ва Фитоиром. системанинг Функционал нолати орасидя наълум бир бопиклик борлиги ани^ланди. Бу боглнклик дастлабки онтогенезда уругни цизил нур билан'нурлантириш йули билан кел-тирилган ыурли стг^эссга. гуза чидамлилигини бошкарилиш имкония-.тонн тагминлайди. Л'ругларнинг ёруглик билан ишланиш самарадор-лмги уларни экш рлдидан кальций билан туйинтиришнинг ^имоя тегьсири билан баробардиР- ■

Рузакинг шурли стрессга . учратилган пайтдаги этиолланган гипокотшида Фмтокром Фаол шаклининг энг. кам Ми^дори ани«;ланди. Бу каро^атли стресс пайгидаги фотопигмэнтнинг янада чукур кр-ро.чгилик ектиаациясининг зарурлигинм белгилайди. Кизил нур билан нурланЫриа этиолланган гуза ншрллипинг !жаро>{атли стресс Пййтидагн. Фэтопигиентнинг ^оронгнлнк активацияси взятии икки нарта оширади. чамда вдрли стресс ^олатида ушбу жа'раечнйнг ки~ нетикасиии б'узи'лишнга тускинлик цилади.

.Рузанинг tsypra чидашшлиги- ва унинг Фитояром системасн Фаоллигинп таесиФлоочн физйологик ва. биометрик; курсаткичлар орасидаги йхэбий богли^лик ани^ланди (г « 0,97: г 0>95). Руза ганотнпларининг шурга чидамлилигини диагностикаси учун зтиоллангел николларнинг паст температурали люминесценция усу-лйни к;уллаш самарадор зканлиги курсатилдм.

: Паст температурали люминесценшяда 1<айд килиш усули ёрда-кида Aurea томати мутанти гиггакоти'лмда Фйтонромнинг энг , кеч ыикдорда булиши аншутняи.

- Паст тедаературали люминесценция усулшш куллащ ор^али турлн усимлар орасид'а онтогйяезнннг дастлабки боскичида руй бе-радиган Физиологии 8!аг«&нл«рнинг Фитоиром бои^арилида бузилган ячги ■мутантларни алий мумкицлиги .курсатилди. ■.

Руза пзясининг усишн. экзоген биобошкарувчилйр Сбиорегуля-торлар) сезгирлигмга тйъсир килувчи мутация цаия& нормал ва еурли шароитда Фйтонромнинг Фото^айтарилим ва ФотоФэоллиги бу- . эилиши орасидаги узаро боглнклик аняютняи; ;

ANNOTATION

THE PHYTOCHROME DEPENDENCE REGULATION OF TOLERANCE; OF COTTON TO SALINITY IN EARLY STAGE

CHECHULINA M.V.

First of all, it.was established, that phytochrowe system of cotton takes part In adaptation during the salt stress. The interaction between salt tolerance parameters and condition of phytochrqme system was shown as well as the possibility or photoregulatlon of cotton stability, at the commencing stage of development through the lighting: the seeds by means of rod radiation.

Furthermore, it was proved that there is a small content of phytochrotne in tomato mutants .and the differences, in condition of phytochrotne system of tomato concern the hormone . control of seeds growing. '

The effect of using the method . of low temperature luminescence for mutants obtaining as far as biosynthesis of phytochrome is concerned was found.

The slmularlty of phytochromeAand/ijinteractlon in known mutants of tomato and cotton was estimated.

T- ~~~ JIoflTOtCBHO 'k ne<iam If Cl'<

3aK.- m: 3 9 TtipajK ¿.CO i&OtPr. C f, ¿,.4

Oraewaiio n ATI TIIIC

Tmmcem, Hamm, 30.