Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Фоторегуляция физиологических реакций в хлопчатнике

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Фоторегуляция физиологических реакций в хлопчатнике"

* а*

и АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ И БИОФИЗИКИ

На правах рукописи

УДК 58.035 : 577.34 : 633.511 АХМЕДЖАНОВ Искандар Гулямович

ФОТОРЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В ХЛОПЧАТНИКЕ

03.00.02 — Биофизика 03.00.12 — Физиология растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Ташкент — 1994

Работа выполнена в Институте физиологии и биофизики АН РУ.

Научные консультанты: д. б. н. Гуссаковский Е. Е.

д. б. н.,

проф. Авазходжаев М. X.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, проф. Рахимов М. М.

чл.-корр. УзАСХН,

доктор биологических наук, проф. Рахманкулсв С.

доктор биологических наук Салахутдинов Б. А.

Ведущая организация — Институт генетики АН РУ

Защита состоится «. » Ц-^ и % 1 пдд года в ^ ® часов на заседании Специализированного совета Д 015.01.21 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте физиологии и биофизики АН РУ по адресу: 700095, Ташкент, ул. Ниязова, 1.

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

Автореферат разослан «_»_1994 г.

/ Ученый секретарь

Специализированного совета д. б. н„ проф. МАХМУДОВ Э. С.

- 3 '«валя характеристика работы

Актумвность TCHIi.

В настоящее время все более актуальными становятся неследования регуляторного действия света на процессы жизнедеятельности. Важное значение в этой проблеме стволится фотоморфогенезу, контролируемому специфическим хромспротеидом фитохрсмом, погло-изювшм свет в красной области спектра.. Морфогенетическое действие красного света, опосредованное- Фитохромом, определяется способностью хремопротеида находиться в двух формах - активной (Рдк) и неактивной (Рк). ЭДфектиывсть фотоконверсин фитохрома из неактивной в активную форму определяет интенсивность протекания, различных физиологических процессов в развивающемся организме, -'его физиологическое состояние. Кроме морфогенетических реакций., этот пигмент принимает такле участие в регуляции устойчивости растений к.влиянию неблагоприятных фчктороп среди, т.е. выполняет важную физяолого-зкологическую роль. Механизм фотоконверсии фитохрома является предметом многих исследований, однако исследования гю изучению фитохрома . 'хлопчатника практически не педутся. Тем самым, проблема выявления и изучения фитохромной системы хлопчатника различных- сортов. и исследование Фисиологи--¡еских проявлении действия фитохрома в семенах и проростках клопчатника имеет большую актуальность. Решение этих вопросов Юлий'... определить пути опосредованного фитохромом направленного злияния. на рост, развитие и устойчивость хлопчатника к воздействию факторов внешнего окружения, которое в практическом плане должно. привести к повышен!® урожайности этой ценной сельхозкультуры и будет экологически чистым. . •

. Ощутимый Урон хлопководству наносит вертициллезный ьилт слопчатника, вызываем«! грибом Vert.iclUlum dahllae Kleb. Приме-иекие в'настоящее время разнообразные методы борьбы с вовбуди-гелем этого заболевания недостаточно эффективны, что определяет юиск новых высокоэффективных и экологически безопасных подходов yin повышения вилтоустоичцвости хлопчатника посредством как регуляции защитных реакции самих растений, так и через влияние на ¡войства патогена. Учитывал многочисленные далнче о регистрации «пвискмгчяи тех или иных йдекслогическюс Функций гриба от характера освевдлгая, а тагах наличия в его составе микоуремзнх с;;с-•ем, яапеминэщвх Фитохрочше высших растений, есм'стзенно пред-юлекпть, что исследование регуляторногс влияния света на гриб

позволят, во-первых, приблизиться .к пониманию природы его фоторецептора, н, ео-вторых, наметить пути воздействия на вирулентные свойства посредством красного свеса.

В связи с этим, основной цалыз работы явилось изучение механизма регуляторного действия красного света на протыкание физиологических процессов в хлопчатнике, и том числе взаимоотношений в системе хлопчатник-грис У.е1аЬ11ао, и выявление роли фита1 хромной системы в такой регуллции.

Основные задачи заключались в следующем:

1. Изучить закономерности действия красного света на прорастание семян, рост и развитие хлопчатника для выявления природы фоторецептора, ответственного за морфогенетическое действие света в этой облает спектра и методом низкотемпературной люми иесценции установись наличие фнтохромной системы в хлопчатнике.

2. Выявить значение фнтохромной систем!, в регуляции физиологических процессов в хлопчатнике и показать ее роль на примере известных мутаций, изменяют« активность фитохрома;

3. Исследовать действие красного света на физиолого-биохи-иические механизмы взаимодействия в патосистеме хлопчатник-гриб УегИоППиш йаЬНае.

4. Разработать экологически безопасный способ предпосевной обработки семян растений красным светом.

Научная новизна работа.

На основе систематического изучения фотовоеде'йствия на прорастание семян и развитие растений впервые показана рель биологически активного красного света в«регуляции процессов роста и формирования хлопчатника. Установлено, что эффективность фотостимуляции зависит от сорта хлопчатника, состояния семян, дозы и способа облучения, температуры окружающей срецы.

С целью эффективного исследования ньтивного фитохрома в клетке сконструирован высокочувствительный сп-зктролюминометр, позволяющий производить измерения спектров юзбуэдения низкотемпературной люминесценции с ошибкой 3-4%, что дает возможность сравнения спектров различных образцов не только по форме, но и по интенсивности. Установлено, что при измерении спектров следует учитывать кинетику темноьой активации фитохрома.

Детальным исследованием чувствительности прорастания семян хлопчатника к действию красного (КС) и дальнего красного света (ДКС) и установлением характерного антагонизма между КС и ДКС, а

- о -

также методом низкотемпературной люминесценшш вперши выявлено наличие фитохромной системы в этиолированных проростках хлопчатника. Кроме того подтверждено крайне низкое содержание фитохрома

в мутантах томата "aurea" и установлено, что различия в состоянии фитохромннх систем томата сорта "ДИза Craig" и мутантной формы "procera" имеют отношение к гормональному контролю прорастания семян.

Исследовано сравнительное содержание (с зависимости от возраста растений) и распределение фитохрома в корейках и гипокоти-лях этиолированных проростков хлопчатника.

Разработан эффективный метод идентификации здоровых и пораженных вилтом растений по динамике синей люминесценции основной .жилки листа в процессе развития хлопчатника.

Впервые установлено участке фитохромиой системы.в фоторегуляции физиологе-биохимических процессов в растениях хлопчатника, в том числе устойчивости к различным видам стресса, а также.в регуляции физиологических механизмов взаимоотношений в системе хозяин-гриб Y.dahllae посредством индуцирования красным светом в интактных тканях хлопчатника физиологических параметров сверхчувствительности, в частности, синтеза постинфекционных ингибиторов- фитоалексинов. Тем самым показано, что процесс оптимизации физиологического состояния 'хлопчатнтса под действием красного света является фитохромозависимим. ' ■

Исследована регуляция красным светом морфологических проявлений в грибе - возбудителе вертициллезного вилта хлопчатника. Показана эффективность фотовоздействня на физиологическую активность V.dahlias, что приводит к изменению токсических свойств патогена в сторону повышения толерантности хлопчатника. Результаты этих исследований использованы для регуляции интимных механизмов взаимоотношений в системе хозяин-паразит.

Маучио-прантичесаая ценность. Результаты теоретических разработок, связанных с фоторегуляцией процессов"роста, развития и устойчивости растений к различным неблагоприятным факторам, могут быть использованы при дальнейшем развитии такого рода исследований биофизического, биохимического, молекулярно-биологичес-ксго, генетического и сельскохозяйственного профиля. Показанная есвмояность метгдом низкотемпературной люминесценции этиолированных тророетков тестировать функциональное состояние фитохромиой системы растений может найти применение для отбора мутантов,

характерные признаки которых обуславл'пш нарушениями в фитохром-ной регуляции физиологических процессов.

.Разработан и внедрен а ряде Хозяйств Таиюблаоти иауано-обоснованный и экономически эффективный способ предпосевной обработки красным светом семян томатов и огурцов с целью повышения урожайности в закрытом грунте (Удост. ТашоблагропроМа на рац. предл. N 12, 1968 г.). Получено авторское свидетельство И178£3в? Гсокомизобретешш СССР на способ повышения вилтоустойчнвости хлопчатника при облучении семян красным светом.

Апробация работы. По результатам исследований опубликовано 3-1 работы. Материал» диссертации были долокены на: 5-м Международном симпозиуме по вертициллиуму (Ленинград 1900); 2-м Веесо-юэном совещании но генетик?, развития (Ташкент 1990); б-й конференции биохимиков республик Средней Азии и Казахстана: (Ташкент 1991); 1-м съезде физиологов растении .-Узбекистана (Ташкент

1991); 4-м съезде физиологов Узбекистана (Ташкент 1988); Бессоюзном координационном совещании по вилту хлопчатника (Ташкент

1992); Международном симпозиуме по физиологии, биохимии и генетике солеустойчивости растений (Ташкент 1992); Научной конференции по современным проблемам общей физиологии и биофизики (Ташкент 1993); межлабораторном научном семинаре; Института фиаиоло гии и биофизики АН Узбекистана (1994); расширенном заседании ла боратории иммунитета хлопчатника Института экспериментальной биологии растений НПО "Биолог" АН РУ. (1994)..

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 3й1 странице машинописи, содержит 5? рисунков и 28 таблиц. Библиография содержит 424 источника.' Работа состоит из введения, обзора литературы (4 главы), главы с списанием.материалов и методов исследования, четырех глав с изложением собстБеиих.результатов и их обсуждением, а также заключения.и выводов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Облучение красным светом семян, проростков и инфекционных структур гриба У.с1аМ1ае проводили люминесцентными лампами,, излучающими в области 590-660 нм (мощность 15 Вт/м^-) .дальним красным светом - л^ипой накаливания в сочетании со светофильтром КС19 (мощность 7,5 Вт/м2). Доза КС и ДКС варьировала в -зависимости от времени облучения.

Этиолированные проростки растений получали проращиванием семян во влажной камере в полной темноте при температуре

26-27°С. Семена мутантов томата проращивали в присутствии гиббе-реллина Аз (Sigma) в концентрации 10~6 М при температуре 24-25°С. , ■

Культуру гриба V.dahllae выращивали на твердой- питательной среде Чапека в чашках Петри при температуре 27°С. В качестве посевного материала использовали отдельно конидии или микросклеро-ции микромицета, а также смесь этих грибных структур. Бедко-во-липоидно-полисахаридный комплекс (БЛПК) из культуральной жидкости гриба выделяли по .методу К.М.Малышевой и С.Ш.Зелъцер (1968).

Заражение растений хлопчатника в фазе 5-6 настоящих листьев проводили путем введения в зону корневой шейки дозированной суспензии конидий гриба (2,5 млн/мл) с помощью стерильного капилляра. Этиолированные проростки инфицировали нанесением на гипоко-тили суспензий котгидий гриба, а в некоторых вариантах опыта 0,022 растворов БЛПК культуральной жидкости патогена (Авазходжа-ев.Зельцер, Д980).

Контроль за прорастанием и дальнейшим развитием введенных п растения конидий осуществляли по образовании и продвижению фронта флуоресцирующих зон в тканях инфицированного хлопчатника. Реакция сверхчувствительности хлопчатника изучалась по скорости накопления фитоалексина-изогемигоссипола (ЮТ), фитоалексин-зк-вивалента. и сопутствующих им веществ иэ системы полифенол-поли-' фенолоксидаза методом тонкослойной хроматографии на пластинах СилуфоЛ УФ-254 (Авазходжаев, Зельцер, 1980).

Бислойные лилидные мембраны (БЛМ) формировали по методу Мюллера (Mueller et. al. 1963) из 2Z-него раствора липида В н-ок-тане. Электрические параметры мембран измеряли в режиме фиксации-' потенциала.

Измерение спектров возбуждения низкотемпературной люминесценции этиолированных проростков и расчет фотообратимости-фи-гохрема осуществляла по. методу В.А.Синещекова <1987).

' Спектры люминесценции основной жилки листьев хлопчатника измеряли па спекгрофлуориметре, собранном по традиционной оптической схеме при наблюдении под углом 90° с автоматической регистрацией. Экспериментальные данные обработаны на ЭВМ ЕС-1022 с целью вычисления коэффициентов корреляции.

Спектры люминесценции и кинетические кривые замедленной Флуоресценции хлорофилла семядольных листьев хлопчатника измеря-

ли на установи; ЛИДаР, наготовленной в Институте физиологии и бисхризшси All РУ. Работа комплекса оеуцоотвлялаеь. под контролен

пэьи.

И'ЛУЛЬТАТМ И ОБСУИДОННЕ I. ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ ФИТОХРОМ1М'.$ СИСТЕМЫ В РОСТЕ Н ЫОРФОГЁНЕЗЦ ХЛОПЧАТНИКА. ШШЁНИЁ 4Й10РКГУЛИРУЕМа!Х СИСТЕМ ХЛОПЧАТНИКА.

Несмотра на значительный прогресс, достигнутый с области изучения функционирования фитсхрзма как универсального оптимизатора жизнедеятельности, способного регулировать протекание практически всех фиаиологич&еких процессов i онтогенезе растений, до сих пор не известна не только роль этого светочувствительного пигмента в ростовых и моК'Огенетическнх процессах хлопчатника, но и не очевидно наличие фитохромьой системы в этой культуре. Между тем, проведение исслздоьачий но ы.яв^зни» фитохрома хлопчатника и особенностей его функционирования позволит целенапраь-ленно и эффективно ис1юльз< вать возможности светового управления морфогенезом и продукционном процессе!« этой ценной сельхоикуль-туры.

Влияние красного света на эффективность ростовых и формат. IE них. процессов хлопчатника Регуляция роста и развития растений при облучении семян КО происходит за счет активации фитохроыной система (Конев, Еоло-товский 1979). При этом эффективность оотсжонверсии фитохрома зависит как от состояшш семян, так и от факторов окружающей среды. В этом ряду можно выделить следующие моменты: Возбуждение низкоэнергетических реакций, контролируемых активной Рдк-формой пигмента, эффективно при кратковременном ни.чколмтедс.вдном облу-ченйи КС (Кузнецов и др. 1986); Су№С?#у$р с--даздмда® фитохроы-ного контроля прорастания семян от темаератуРУ {Elsenstadt 1974, Hsiao, Vldaver 1984); Регуляторноэ действу ItC зависит от состояния семян, которое определяет .их светочувствительность (Кефели 1987, Choi et al. 1989, Hou, Simpson 1990). В сеяви с этим исследовали влияние облучения семян КС на интенсивность ростовых и формативных процессов хлопчатника в зависимости от дозы КС, температуры окружающей среды при прорастании семян и их физиологического состояния.

Исследование фоторегуляции прорастания семян показало (табл.1), что доза КС, равная 4,5 к?&к/м2 является наиболее эффективно стимулирующей начальцые этапы роста хлопчатника. Про-

Таблица 1. Прорастание семян и удлинение проростков хлопчатника в зависимости от дозы облучения

семян краевым светом

Доза КС, Сорт хлопчатника

"Ташкент-8" "юа-Ф" "С- 60-37" "Юлдуг"

прорастание Д средняя длина проростка, мм прорастание , 7. средняя длина прсрссткз, мм прорас-таяие.7. средняя- длина проростка, мм гторас-тание, 7. средняя длина проростка, мм

■ 0 74 16,7+1,3 60 13,0+2,0 72 25,1+2,4 62 22.3 + 3.0

1.8 80 17,3+1,4 87 27,6+3,6 34 £5,2+2,3 86 30,4 + 2,8

4,5 90 19,8+0,3 98 23,1+1,8 98 36,4+2,9 95 44.5 1 4,1

9,0 76 23,1+2,7 8« 30,4+3,5 04 34,7+3,3 40,4 + 3,6

Таблица 2. Действие одно- и двустороннего сДяуч-гякя красным ететсм ка пворастаякз семлн и

развитие пр-сростксз хлопчатника сорта ■'

N Лоза КС кДж/м2 прорастание , 7. средняя длина проростков, мм отношение длин опыт/ контроль Средняя длина,мм Отнесение длин опыт/контроль Масса ростков

гипокотиль керекок Г'ЛПОКОТИЛЬ корезок и мг %

1 0 79 23,2+2,4 9,7+1,3 13,5+1,1 32+8 100

2 4,5 89 " 27,4+1,7 1,13 11,0+0,9 16,7+1,2 1,13 1-.24 108+9 132

3 1,8 91 28,7+2,0 1,24 10,2+0,3 18,7+1,5 1,05 1,39 109+10 ' 23

4 4,5 98 32,2+1,9 1,30 13,1+0,8 19,1+0,9 1,35 1,41 120+10 146

Примечание: в вар. ^-семена облучали с одной стороны их поверхности, N3 и N4-0 обеих сторон.

цасс насыщается при этой дозе облучения - удвоение дозы КС не изменяет ростовые показатели. Эффективность светообработки повышается -при одновременном облучении семян с обеих противоположных сторон их поверхности (табл. 2). при этом рост, корешка интенсифицируется в большей степени, чем гипокотиля. По-видимому, этот факт объясняется тем, что фоточувствительный участок фитохромза-ьисимого прорастания семян локализован в области гипокотиля зародыша, от которого сигнал фогоиндукции прорастания распространяется, в первую очередь, л направлении, зародыщевого корня (Inoue et al. 1891).

•..Вегетационные опыты показали, что сорт хлопчатника "108-Ф" более чувствителен к действию КЗ, чем "Таткент-8". При этом, двустороннее облучение значительно эффективнее, по сравнению с . односторонним, влияет на Бсхожесть семян, развитие семядольных и настоящих листьев растений. Известно, что эффекты КС возникают при кратковременном (3-5 мй;0 облучении.светом низкой интенсивности. Возбуждение аналогичных решсций в семенах хлопчатника, учитывая такие особенности их строения, как относительно крупные размеры и достаточно плотная наружная оболочка, плохо "пропускающая свет, определяет необходимость воздействия на семена" более мощнам световым потоком одновременно с двух противоположных сторон, ■ • > •

Наиболее эффективно, светорегуляциа прорастания семян хлопчатника сорта "108-Ф" проявлялась при температуре 27-28°С, хотя небольшое повышение процента прорастания и значительное увеличение длины проростков отмечается и*при более низших значениях температурь) (18-19°С). Причем-, во всех случаях оптимальной является доза, равная 4,5 кДж/м2.

- - Каждому виду свойственны специфические температурные границы, в рамках которых происходит оптимальный рост и развитие растений. Соответствующие температурные оптимумы для роста и развития обычно находятся в диапазоне температур, где лучше Been, скоординированы скорости метаболических реакций, принимающих участие в ростовых процессах (Либберт 1976). Как следует из данных по влиянию ¿температуры -на прорастание необлученных КС семян, для сорта хлопчатника "108-Ф" также характерен аналогичный температурный оптимум, причем облучение семян КС сдвигает нижнюю границу более, чем на Ю°С (табл.3).

Показана зависимость прорастания семян в разных условиях (в

Таблица 3.

Влияние температуры на регулируемое кранным светом прорастание семян хлопчатника сорта "108-Ф"

Облучение КС, мин Доза КС, кДл/м2 Прорастание, Of /. Средняя длина 2-х дневных проростков, мм Отношение длин проростков, опыт/контр. Температура прорастания семян

0 2 5 10 0 1.8 4.5 9,0 73 86 86 83 18,3+2,1 15,2*1,6 16,5*1,9 20,4*2,2 0,83 0,90 1,11 14-15°С

0 2 5 10 15 0 1,8 4,5 9,0 13,5 78 82 89 89 8.6 18,5+1,3 17,7*1,1 26,6*0 9 24,9*1,6 19,9*1,3 0,96 1,44 1,35 1,08 1В-19°С

0 2 5 10 15 0 1,8 4,5 9,0 13,5 83 90 100 93 ' 94 33,7+2,8 36,9*3,1 49,9*3,7 41,7*3,1 40,2*4 5 1,09 1,48 1 24 1 19 27-28°С

том числе при облучении КС и ДКС) от интенсивности синтеза фито-хрома (Manchtnolll, Tolkowsky 1968), который был наиболее интенсивным при температуре 25°С. В этой связи, учитывая спектрально-энергетические хврактеристики действующего КС и ДКС и выявленную зависимость изучаемого процесса • от температуры окружающей среды, модно предположить наличие фотоконтроля прорастания семян хлопчатника фитохромной системой. По-вэдиисму, температура эффективно регулирует синтез фитохрома фотостимулированных семян, а с другой стороны влияет на кинетику внутриклеточного перераспределения и связывания Рдк с различными клеточными мембранами, как это следует из работ Takaki (1981), Ma, Curdy, Pratt (1.986).

Учитывая отличия в степени светочувствительности свежесобранных и старых семян (Hilton 1987), сухих и влажных семян (Вlauw-Jansen, Sewtnar 1986, Hou, Simpson 1990) исследовали действие КС на прорастание свежесобранных и хранившихся в течение двух лет семян сорта "108-Ф" до и после их замочки в воде. Фотостимуляция интенсифицирует ростовые процессы в сухих отлежавшихся семенах, но не в свежесобранных. Сравнительно большая способность к прорастанию старых семян объясняется их меньшей оводнен-ностью и большей относительной чувствительностью к возбуждению активной формы фитохрома (Chol et al.. 1989) из-за полного отсутствия в них Рдк, либо его незначительного содержания (Kendrlck et al. 1969). Поэтому облучение КС перед замачиванием стимулирует прорастание старых семян в большей степени, чем све-

несобранных (табл.4). •

Таблица 4.

Влияние предварительного заманивания на регуляцию красным светом прорастания семян хлопчатника сорта "108-Ф"

Вариант облучения "старые" семена свежесобранные семена

7. прорастания средняя длича проростка. мм отношение слит/ контроль £ прорастания средняя длина проростка, мм отношение опыт/ контроль

Сеа облучения КС 67 16,7+1,1 72 16,9+1,3

КС + замачивание 79 27,4+0,8 1,64 73 18,0+2,6 1,07

замачивание + КС 68 21,5+1,7 1,29 89 26,2+1,5 1,59

С другой сторсны, предварительное в;шачивание в корне- меняет реакцию семян на световое воздействие. По мнению Гэлстони с соавторами (1983), свежим семенам ряда растений для прорастания свет не нужен, но потребность в нем возникает при помещении их в почву, особенно переувлажненную. Предполагается, что в таких семенах фитохром, в основном, присутствует в форме Рдк. В условиях избытка влаги пигмент частично гидратируется, что способствует темновой реверсии (Рдк->Рю. Видимо, с этим'связана эффективность облучения КС замоченных в темноте свежесобранных семян. Это объяснение экспериментальных результатов подтверждает мнение Хилтона (Hilton 1987) о том, что ; прорастание Блалшых семян в большей.степени, чем сухих, зависит от формы фитохрома, поглощающей ДКС. Замачивание сухих семян в темноте приводит к быстрому увеличению содержания фитохрома в начальный период набухания (Konomi et al. 1985), который исходно синтезируется в нефотоак-тивной форме. Концентрация фотоактивного пула"продолжает падать вплоть до окончания набухания семян. Следствием этого (если в семенах хлопчатника имеют место аналогичные процессы) является неэффективность действия КС на набухшие в воде семена старого урожая.

Итак, экспериментальные данные показывают прямо противоположную реакцию* "сухих" и свежесобранных семян хлопчатника сорта "108 -Ф" на кр'асный свет: у свежесобранных семян, не прошедших фазу покоя, реакция на свет появляется после периода набухания, ■Тогда как отлежавшиеся семена стимулируются в отношении прорастания КС без предварительной эамочки.

Выявление фитох'ромной системы'в сомонах хлопчатника

Установлено, что пятиминутная экспозиция КС оказывала существенное стимулирующее влияние на прорастание семян хлопчатника. Последующее облучение ДКС в течение 10 мин не только снимало стимулирующее воздействие КС, но и приводило к заметному отставший развития проростков. Аналогичная картина наблюдалась пр.; освещении покоящихся семян дас, которая также обращалась поел:' обработки семян КС, причем прорастание их л результате достигл;-уровня 150Х по отноиению с гонтролга. Таким образом, в результат, чередования КС и ДКС реакция семян хлопчатника зависела от того, КС или ДКС действовал последним, что является определением действия фитохромной системы (Конеп, Ешгатовекий 1970).

Таблица Б.

Влияние облучения красным и дальним красным светом на прорастание семян хлопчатника сорта "108-Ф" '

Характер облучения средняя длина , мм отношение длин (опыт/контроль) Проросшие семена, X

Контроль (темнота) 18,5Ц,7 1 92,0

КС 26,0+1,9 1,4110,16 94,0

КС+ДКС 14,9+1,7 0,01+0,12 80,0

ДКС 15,9+2,2' 0,80+0,14 36,6

ДКС (через еоду) 15,1+1,7 ' 0,82+0,12- 66,0

ДКС+КС 28,0+1,8 1,51+0,15 96,0

ДКС+КС+ДКС 15,9+1,8 0,86+0,13 84,0

Приведенные в табл.5 абсолютные значения средней длины проростков варьировали от эксперимента к эксперименту, что видимо, обусловлено вариацией эффективности прорастания семян в разных партиях 'и ее зависимостью от влатаости и температуры ркрупиющего воздуха (Кефели 1987, Такак1 еЬ з1. 1981), колебавшейся в пределах 25-35°С. Несмотря на это, описанные результаты качественно повторялись ео всех 12 проведенных экспериментах. Следовательно, отмеченные эффекты являются результатом действия КС и ДКС, а не внешних условий среды.

Таким образом, прорастание семян хлопчатника чувствительно к действию КС и ДКС,а наличие характерного антагонизма позволяет утверждать, что зтот процесс в семенах находится под контролем фитохромной системы.

- 14 -

Люминометр для изме рения'ниако'?емпературной люминесценции биологических объектов. Низкотемпературная люминесценция -эффективна при исследовании таких биологических объектен, как белки (Бурштейн 197?).проростки семян (Синещеков, Синещеков 1987). Предложенный ранее (Синещеков, Синещеков 1D87) спектролюминометр для измерения низкотемпературной люминесценции проросгкои семян позволяет производить измерения с точностью около Такой высокий уровень ошибки,

возможно, обусловлен тем, что свет в этом опектролюминометре со-

Таблица 6.

Зависимость интенсивности гизкотемпеоатурной люминесценции этиолированных проростков семян хлопчатника сорта 108-Ф, облученных даг.ьним красным светом или [фасным светом от длины волны возбуждающего сьета

длина волны, нм ДКС КС

ц m m

абс. JTH. абс. отн.

600 610 620 630 640 650 660 670 680 16,4 19.1 23,3 28,7 36,6 50.2 70,0 100,0 80 1 0,68 1,10 0,63 3 641,2? 2 00 Об 1^82 о ооооооо 1 о ооооооо ГО СО^ОЗГО^О^ 32,6 25.8 22.5 20.9 33,3 55.6 92.7 100,0 48,0 2,05 1,25 1,41 0,94 1,07 Л 69 l!20 S — 1,16 0,06 0,05 0 06 0,04 0 03 0,03 0|01 0,02

сред.U,U3 сред.0,1)4

Примечание: Миш- среднеарифметическое значение и ошибка определения интенсивности по 12 (ДКС) и 8 (КС) измерениям. Перед усреднением спектры нормировали по максимальной интенсивности.

Оирается под углом 90° к направлению луча возбуждающего света", тогда как образец (проростки семян) сильно гетерогенен. Этот недостаток можно упразднить, производя измерения люминесценции с лередней поверхности образца. Это достижимо, если угол между направлением луча возбуждающего света и направлением, в котором собирается свет люминесценции, является острым. Исходя из этого, од сконструировали люминометр для измерения спектров возбуждения низкотемпературной люминесценции, в котором этот угол составляет 35°. На рис.1 Доказан типичный спектр возбуждения низкотемпературно^ люминесценции этиолированных проростков семян, характерный для фитохрома. Ошибка измерения интенсивности низкотемпературной люминесценции этиолированных проростков семян включала: а)ошибку измерения интенсивности люминесценции (ошибка прибора),

б)ошибку, связанную с неоднозначностью, помещения проростков п кювету, в)ошибку неоднозначности.установления кюветы с проростками в сосуд Льюара и г)разброс результатов, обусловленный неоднородностью разных проростков, выращенных в одних и тех же условиях. В табл.6 показаны результаты измерения интенсивности низкотемпературной люминесценции. Люминометр позволяет производить измерения спектров возбуждения низкотемпературной люминесценции с ошибкой 3-4Х, что дает (Синещеков, Синещеков 1987) возможность 'сравнения спектров различных образцов не только по форме, но и по интенсивности. Низкая ошибка измерения спектров возбуждения оказалась возможной именно вследствие измерения люминесценции с передней поверхности, что существенно расширяет возможности использования низкотемпературной люминесценции для изучения таких гетерогенных биологических объектов, как этиолированные проростки семян.

Определение фитохрома в проростках семян хлопчатника методом собственной люминесценции

Спектры возбуждения люминесценции проростков семян хлопчатника включали две полосы: интенсивную в области 670 нм и слабую в области 600-620 нм (рис.1). Такие спектры возбуждения наблюдаются для многих растений и их идентифицируют с наличием фитохрома в "красной" форме (Рк), характеризующейся спектром поглощения с максимумом при 660-670 нм.

При облучении проростков ДКС повыгоется интенсивность основной полосы возбуждений, что соответствует увеличению пула фитохрома в Рк -форме за счет перехода РДк ->Рк. Напротив, облучение проростков КС понижает интенсивность, этой полосы, что соответствует, уменьшению пула Рк-формы за счет фотохимического перехода Рк .. -> Рдк. Если проростки сначала облучать КС, т.е. осуществлять переход Рк -> Рдк, а ваТем - ДКС (переход . Рдк "-> Рк), то интенсивность основной полосы увеличится почти до значения , полученного _ для интактных проростков, облученных ДКС. Тем самым, интенсивность.' полосы возбуждения с максимумом в области 670 нм при облучении проростков красным и дальним красным светом изменяется в полном соответствии со схемой Гк ~ Рдк, специфической именно для фитохрома. Интенсивность люминесценции также проявляла температурную зависимость, характерную для фитохрома, -ее выход резко пэдал при'повышении температуры с 77К до комнатной. Таким образом, измеренные спектры возбуждения люминесценции

Уии.*. ыгектри возбуждения низкотемпературной (77 К) люминесценции гипоко-тилей этиолированных проростков хлопчатника сорта "1С8-Ф": 1-4 - трехдневные, 1 '-4* - шестидневные Проростки. 110-

облучеиные отреекл гшюкотидей, 2,2' -после облучения ДКО, 3,3' - после обучения КС, 4,4'- после Повторного облучения ДКС.

1,-отн.ед.

100

80

60

40

£0

X, 11»:

600 620 640 660 680 700

Проростков, семян хлопчатника определится наличием в них фитох-роыа, что выявляетсячс помощью его собственной низкотемпературной люминесценции. .

Использование метода низкотемпературной люминесценции на этиолированных проростках хлопчатника позволило выявить различил между трех- и шестидневными растения!,щ (рис.1),а также гююкоти-дяыи и корешками в уровне содержания в них флтохроыа. Содержание пигмента падает с возрастом растения, а гипокотили содержат его более, чем в два раза больше, по сравнению с корешками. Полученные результаты согласуются с известным фактом о неравномерности распределения и количественного содержания фитохрома в тканях различных органов растений (Кузнецов и др. 1980), а также коррелируют с данными, представленными в цикле работ Синененова с соавторами (1907, 1989, 1990) об изменении концентрации и фотоактивнрет^ пигмента в ходе роста проростков. Это соответствие свидетельствует о правомерности использования метода низкотемпературной люминесценции при исследовании фитохрома в этиолированных тканях растений, а такде подтверждает вывод о существовании фитохроыной системы в проростках хлопчатника.

Изучение содержания фитохрома в гипокотилзх мутанта томата "аигеа" методом низкотемпературной хуминесцеиция

Кутания "аигеа" (аи) у томата нарушает .контролируемые фи-тохромсм физиологические процессы (КогппеоГ еЬ а) 1985), что связано со значительным уменьшением содержания пигмента р гипо-котилях''аи (Рагкз еЬ а1. 1937, ЗЬаггоск еЬ а1. 1980) по сравнению с нормальными томатами (почти в 20 газ). В данном' разделе иелпгпются результаты поиска фитохрема и ппкжотилял аи методов низкотемпературной люминесценции.

Спектр вегбуждения люминесценции птокогклей нормального иемутантяого тсмата (рис.2 ) имел форму. тксичиув для фитохрома. Яри облучении отрезков гяпокотиля КС шл^и-ншй спектра практически не наблюдалось. Облучение ДКС привело к сильному увеличению интенсивности спекгра возбуждения, чю характерно для перехода Фитохрома в неактивную (Рк) форму. Ути данные свидетельствуют о наличии фитохрома в иемутаитной форме томата. Спектр ле мутанта аи практически не тлел полосы при 670 им, отвечающей Фи-тохрому. Аналогичные спектры получены после облучения 'гипскоти-дей КС и ДКС. Контрольными измерениями, когда вместо ироростксв в ячейку помещали воду, регистрировали такси яе спектр. Следовательно,- гипокотяли аи не караетегнзуются спектром возбуждения низкотемпературной люминесценции, определяемым г;нтохрсмом.

Рис.2. Спчктры возбуждения низкотемпературной (77 К) люминесценции ги-покотилей этиолированных проростков томата: 1-3 -немутантная (нормальная) форма томата, 4 - мутант.' аи; 2,4 - необдученныо, 1 - облученные КС (5 мин), 3 - ДКС (10 мин) отрезки гипокотилэй.

Таким образом, использованный нами метод подтверждает положение о низком содержании фитохрома в гипокотилях аи в исследованном материале. Фактически количество фитохрома в гипокотилях мутанта настолько низко, что зарегистрировать его данным методом не представляется возможным. Этот, метод можно использовать для

выявления новых мутантов среди, -равных видов растений, в том числе хлопчатника, с нарушениями в фитохромной регуляции физиологических процессов, происходящих на,-ранних стадиях онтогенеза.

II. ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ «1Т0ХРСШ0Й СЙСТЕШ НА РЕГУЛЯЦИЮ й',ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РАСТЕНИЯХ.

Материалы этой.главы рассмотрены в контексте-проблем физиологии действия фитохрома, в основу которой положены идеи о физи-олого-биохимической полифункциональности этого.эндогенного фоторецептора и оптимизирующей направленности его функционирования как регулятора процессов жизнедеятельности растений. Одно из проявлений оптимизирующей направленности действия активной формы фитохрома - его явное участие в процессах адаптации растений (Кузнецов и др., 1986). Ниже рассматриваются вопросы, связанные с зависимостью устойчивости растений хлопчатника к экстремальным воздействиям от -состояния их фитохромной системы. Кроме того, в отой главе рассматривается влияние некоторых нарушений в функционировании фитохромной. системы на регуляцию прорастания семян мутантных форм томата гормонами роста, что, в совокупности с остальными материалами главы, додано выявить определяющую роль исследуемого фоторецептора в регуляции физиологических реакций.

Влияние раневого- поражения этиолированных проростков семян хлопчатника на темповую конверсию фитохрома

Интенсивность протекания различных метаболических процессов в клетке обусловлена эффективностью фотоконверсии фитохрома (Рк * Рдк) под действием КС. или ДКС. ОтЕет такой фотоконверсии фитохрома на стрессовое воздействие при повреждении растительной ткани практически не изучен. Поэтому исследовали влияние раневого повреждения этиолированных проростков семян хлопчатника на уровень неактивной формы фитохрома (Рк). методом низкотемпературной люминесценции. . ' .

Раневое повреждение ткани приводит к существенному изменению содержания Рк-формы в течение первых 15-30 мин после стресса и лишь затем наступает период стабилизации независимо от того, были ли этиолированные проростки семян хлопчатника облучены перед их помещением в жидкий азот или нет (рис.3). Поскольку изменение содержания Рк б Данном случае не связано с облучением КС и происходит в темноте, то очевидно, что в этот период (15-30 мин) Имеет место темновая активадия фитохрома (повышение содержания

Рдк). При этом, если цроростки были предварительно облучены ДОС, темновзя активация оказывалась более значительной по сравнении с облучением КС или бев облучения. Тагам образом, полученные результаты указывают из существование темновой активации фитох-рома при раневом стрессе. С другой стороны, известно, что раневой стресс индуцирует деление клеток на раневой поверхности и образование утраченного органа на старом месте. В этой связи процесс активации фитохрома, вызванный раневым поражением растения, может быть причиной фитохромзависимого сдвига биохимических

Рис.3. Зависимость интенсивности низкотемпературной люминесценции этиолированных проростков хлопчатника при возбуждении при 675 им (максимум спектра возбуждения) от времени с момента нарезки гипсксшшей до помещения их в жидкий азот (1 - необдучешше проростки, 2 - проростки, облученные КС в течение 5 мин, 3 - проростки, облученные ЯКС п течение 10 мин).

реакций в сторону оптимизации физиологического состояния ткани репарационного характера.

С точки зрения измерения низкотемпературной люминесценции проростков полученные результаты показывают, что такие измерения следует проводить через ЕО-ГнО мин после нарезания проростков, если необходимо получить результат в период стабилизации. в противном случае необходимо учитывать кинетику темновой активации фитохромной системы в проростках, подверженных раневому поражению.

. Исследование влияния красного света на взаимосвязь ростовых процессов, активности фитохромной системы и индуцированной лазером флуоресценции хлорофилла (ИЖХ) хлопчатника, подвергнутого действ™ солевого стресса Эффективным способом повышения устойчивости растений к неблагоприятным Факторам среды .является .обработка семян и растений КС. С другой стороны, известна роль ионов Са б повышении еолеус-тоииивости хлпггм.тш'ка (Сгдаег а]. 1936, Азимов 19'39). Исходя из того, что кавьиий участвует в контролируемом фитохромом про-

Uôcce фотоморфогешаа (Roux 1Эд4,- îretyn 1991), последовали вли яние НС и кальция на эффективность прорастания семлн и рост проростков хлопчатника в условиях засоления (1%-ый раствор NaCI).

Таблица 7.

Интенсивность (в максимуме спектра отн. ед) до (1инт) и после облучения красным (1кс) и дальним красным светом (1дкс), фотоактивность фитохрома (R) и относительное содержание его активной формы (Р) в гипокотилях эти :>лкроьанныл проростков хлопчатника сорта "108-Ф" при различных условиях прорашивания семян

N Вариант опыта 1инг IflKJ 1кс Р к

1 контроль

(прорастание 32+1 56+1 21+1 0,13+0,13 0,63+0,04

•в воде)

2 КС+ контроль за+2 67+3 24+1 0,43+0,02 0,64+0,04

3 NaCI 20+1 20+1 13+0,3 0 0,3510,07

4 KC+NaCI 24т1 40+1 12+1 0,40+0,03 0,70+0,03

5 Са(N03)2+NaCI 27+1 40+1 20+1 0,33+0,02 0,50+0,04

6 КС+Са(М0э)2+ ЗУН 65+1 21 + 1 0,40+0,01 0,62+0,04

NaCI

Одновременно регистрировал:-! состояние фитохромной системы исследуемых растений. Эффективность регуляции солеустойчивости хлопчатника оценивали методом индуВДи флуоресценции хлорофилла (Ка-ралетян, Бухов 1986).

Анализ спектров возбуждения низкотемпературной люминесценции этиолированных проростков хлопчатника сорта "108-Ф" показал двукратнее уменьшение фотообратимосги фитохромной системы растений' при засолении среды, тогда как предварительное о6огЩ£Иие семян кальцием ослабляет негативное влияние соли на фотообрити-мость пигмента. В то же время, коэффициент фотоактивности фитохромной системы, отражающий относительное содержание активной формы фитохрома, уменьшается практически до нуля в условиях засоления и занимает промежуточное положение между контрольным и опытным вариантами при предварительной обработке семян в растворе нитрата кальция (табл.7). Полученные данные коррелируют с уровнем прорастания семян и ростом проростков - показано ингиби-рование ростовых процессов в условиях засоления, а предварительная замочка семян в 0,7%-ом растворе нитрата кальция снижает негативное влияние солевого стресса.

В спектрах флуоресценции хлорофилла семядольны>: ¡гао.тьев

проростков отмечается-подавление длинноволновой части - уменьшается отношение А;зо / Aees. в кинетических кривых ИЛИ (рис.4,5) изменяется отношение Р/Т (максимального уровня флуоресценции к стздоиарисму). Уменьшение интенсивности флуоресценции при засолении среды наблюдалось и другими авторами (Sir>.l]]le, Nott 1932). Предварительное обогащение семян кальцием подавляет сгектрально-кнздтические параметры флуоресценции проростков, но в значительно ^»яысей степени.

600-J Рис.4. Спектры Флуо-

ресценции хлорофилла семядольных листьев хлопчатника сорта "103-Ф" (1-контроль, 2 - обработка семян NaCl, 3 - обработка семян NaCl после-облучения КС).

Рис.5. Кинетические кривые флуоресценции 'хлорофилла семядольных листьев хлопчатника сорта "108-Ф" (1-контроль, 2-обра-ботка семян НаС1, 3-обработка семян МаС1 после облучения КС).

40 60 80 Время,с

Предварительное освещение семян КС изменяет характер воздействия используемых растворов солей на растения. В условиях солевого стресса индуцированное светом увеличение длины проростков достигает'40Х, значение отношения Р/Т возвращается к норме и, исчезает ичгибируетлй эффект засоления на флуоресценцию хлорофилла ФС1, что говорит об увеличении эффективности электронт-ранспортноГт цепи (Борисов 1987). Если при облучении контрольных проростков отмечается лишь иеменение общей интенсивности спектров, то в случае различных видов солевого стресса увеличивается

фотсактивность фитохроыной системы (козф.К) и восстанавливается ьначение коэффициента Р с нули практичешси до контрольной величины. Таким образом, установлена взаимосвязь между степенью ин-гибирования ростовых процессов семян хлопчатника в условиях засоления и состоянием фитохроыной системы растений. Данные ре-вудьтаты позволяют выявить возможность регуляции красным светом такой важной функции хлопчатника как степень адаптации и толерантности к засолений среды. Следует подчеркнуть, что защита от солевого стресса при развитии растений хлопчатника может с большей -эффективностью обеспечиваться облучением семян красным светом, чем обработкой кальцием, а их совместное действие может быть еще более эффектным.

Индуцирование физиологических параметров сверхчувствительности хлопчатника под действием красного света.

Исследования физиологс-биохимических основ индуцированной вгштоустойчивости хлопчатника, т.е. искусственной интенсификации защитных реакций в ответ на инфекцию гриба-возбудителя вертицил-леаного вилта и образованию фитоалекеинсв (ФА), практически отсутствующих в незаракенных тканях (Авазходлаев 1984), посвящен ^яд работ. Однако особенности продуцирования фитоалексинов в системе гиперчувствительности инфицированного хлопчатника под действием различных физических факторов (в том числе и света) остаются не изученными. Вместе с тем, учитывая значение фитохроыной системы в регуляции разнообразных физиологических процессов, затрагивающих клеточный метаболизм, представлялось целесообразным ' исследование влияния этого фоторецептора .на параметры устойчивости хлопчатника к заболеванию вертициллезныы вилтом.

Рис.б. Хроматограммы количественном) содержания изо-гемигоссипола и госсн-пол-эквивалента в гипо-котилях этиолированных проростков хлопчатника сорта "108-Ф". 1-интактныг проростки; обработка: 2-индуктором, 3 - супрессором + черев сутки индуктором, 4 - КС + индуктором.

Облучение КС семян индуцирует реакции сверхчувствительности в тканях гипокотнлей этиолированных проростков хлопчатника как сорта "108-Ф", так и "Ск-олтын". Применение супрессорного метаболита гриба У.с1а1Шае снимает индуцирующий эффект обоих индукторов защитных против вилта реакций хлспчатншса, т.е. метаболита гриба и КС (рис.б). Таким образом, полученные данные показывают, что облучение КС семян обладает.свойством индукции защитных реакций в тканях хлопчатника.

Тонкослойная хроматография хлороформного экстракта этиолированных гипокотнлей проростков хлопчатника сорта "108-Ф" через 48 час после заражения растений индуктором вилтового поражения показала существенную разницу в образовании ФА после обработки семян КС н ДКС: если КС стимулирует синтез ФА, то ДКС рев-" ко снимает их количественное содержание (табл.8). Последующее облучение семян КС не только снимало ннгибирующее воздействие ДКС., но и приводило к заметному увеличен!® содержания ИГГ.

Таблица 8.

Влияние облучения красным и дальним красным светом семян на .содержание фитоалексинов з гипокотилях этиолированных проростков хлопчатника сорта "108-Ф",инфицированных грибом У.с1аЬ11ае 2 расы (инфекционная нагрузка 2.5 млн.кон/мл).

Вид облучения фитоалексины, мкг/г сырой ткани

ИГГ ГЗ ИГГ + ГЭ

КС ДКС ДКС+КС 10,9 г 1,3 18,4 1 2,2 20,6 + 2,1 27,2 + 1,6 23,6 + 3,5 следы 24,8 + 2,3 58,1 + 2,9 42,1 1 4,1 следы 45,4 ± 4,9

Полученные результаты покапывают, что интенсивность ФА-образования в тканях гипокотнлей хлопчатника, обработанных индуктором возбудителя вилта, повышается при облучении семян КС, а ингибирование этого процесса достигается облучением семян ДКС. Причем, регуляторное действие КС сопоставимо с эффектом заражения тканей растений хлопчатника патогеном.

Мутанты _ХО^тов_ка1ч

между содержанием 'фитохрома, действием фиуогормонов

Генотшппеские различия внутри одного и того же вида расте -ния по чувствительности к спектру света позволяют выделять мутации, затрагивающие конкретные участки фоторегуляторной системы, в частности, биосинтез или активное!ь фитохрома. Одним из приме-

ров мутаций, затрагивающих биосинтез фитохрома, является блед-но-эаленая мутация у томатов "aurea", особенности прорастания семян которой рассмотрены в работе (Koornneef et al. 1981). Для прорастания семян "aurea" необходим экзогенный гиббереллин, который стимулирует прорастание под действием ДКС, что свдзано с низким содержанием фитохрома в прорастающих гипокотилях "aurea" (Parcks et al. 1987).

Методом низкотемпературной люминесценции исследовали относительное содержание и активность фитохрома в проростках мутантов томата "aurea'V "procera" и сорта "Alisa Craig", которые показали разную чувствительность к действию стимуляторов роста при прорастании под ДКС (Наджимов и др. 1992). Так, семена "aurea" прорастают в присутствии гак гиббереллина Аз (ГА), так и фузикокцина (ФК), однако, доля проросших семян в варианте с ФК больше, чем с ГА; в контроле (вода) семена не прорастали. Семена "procera" под ДКС прорастали только в присутствии ФК, а семена контрольной формы "Alisa Craig" не прорастали ни в одном из вариантов опыта. Сравнительный анализ содержания фитохрома в гипо-" -тилях этиолированных -проростков мутантов и контрольной формы томата показали его начичие в тканях "procera" и "Alisa Craig", однако мутантная форма отличается от контроля по индексу активности фитохрома, показывающего соотношение актинон (Рдк) и неактивной (Рк) форм пигмента. Выявить наличие ^штохрома в "aurea" данным методом не удалось.

Таким образом, проведенные исследования дают основание сделать вывод, что прорастание семян мутантов томата " aurea" и "procera" под ДКС в присутствии.ГА и ФК зависит не только от содержания фитохрома, но и от его фотоактивности.

III. ФОТОРЕГУЛЯЩ1Я ВЗАИМООТНОШЕНИЙ В СИСТЕМЕ ХОЗЯИН-ПАРАЗИТ В ПАТОГЕНЕЗЕ БИТОВОЙ БОЛЕЗНИ ХЛОПЧАТНИКА

Фоторегуляторные процессы широко распространены среди организмов, принадлежащих к группе грибов (Крицкий 1975). Контролирующее действие света на характер физиологических ответов указывает на наличие микохромных систем у грибов, схожих с фитохром-ными системами высших растений (Kumagai 1978). Одним из представителей этого класса организмов является гриб Vert.lolIlium dalillae Kleb, опасный патогенный микроорганизм, который, легко проникая в сосуды ксилемы, вызывает вертициллезный вилт хлопчат-

пика. Растительный организм способен противостоять инфекции посредством защитно-восстановительной системы (Bell 1969): в ответ на, внедрение патогена в тканях инфицированного хлопчатника образуются токсичные для него фнтоалексины, причем, функциональная активность гриба определяет эффективность защитных реакций зараженного организма, с помощью которых он противодействует распространению инфекции по растению (Авазходжаев, Зельцер, 1980). Поэтому, воздействуя на функциональные свойства гриба, можно эффективно регулировать ответные реакции хлопчатника на заражение, которые определяют исход взаимоотношений между растением-хозяином и паразитом. Материалы главы отражают результаты исследований влияния красного света на морфогенез и функциональную активность V.dahllae.

Последствия облучения красным светом гриба УегЫоППшг,

dahliae Kleb как патогена хлопчатника Известно регуляторное действие света в красной области спектра на некоторые физиологические функции грибов. Нами исследовалось влияние облучения КС конидий гриба Vertlclllium dohllae Kleb на последствия инфицирования им растений хлопчатника с целью изучения возможности фоторегуляции его физиологической активности. Заражение хлопчатника проводили конидиями гриба в фазу

70

50

30

10

□А КЗ Б КЗ В

Рис.7. Динамика содержания изогеми-госсипола п нарастание зоны флуоресценции в тканях хлопчатника в инкубационный период еилтовой болезни (инфекционная нагрузка 2,5 млн конидий/мл). По горизонтали- номер варианта; по вертикали - концентрация И!Т (С, мкг/г сирой ни,слева), нарастание з;лш флуоресценции (Цсм,справа). А -через 10 сут после инфицирования, Е то же., через 15 сут; величина зоны флуоресценции. 1- контроль (без облучения); !' индии, облученные КС при экспозиции 15 с; 3- 120 с; 4- 300 с 600 с.

2

4

70 00 30 10

тка-ИГГ. В -ко-

5-6 настоящих листьев. При этом наблюдалось образование веществ с ярко-зеленой флуоресценцией, которое служит критерием прорастания1 и интенсивности расселения Патогена в тканях хлопчатника.

Таблица 9.

Коэффициенты корреляции для спектров люминесценции основной

жилки листа хлопчатника, инфицированного конидиями' необлученного и облученного красным светом гриба У.баЬНае

Коэффициенты корреляции при

Номер взрианта Время возбуждении УФ светом с длиной

облучения, с волны, нм

315 365

0 (незаряжен- 0,99+0,09 0,97+0,03

ное рноте-

■ ние)

1 - 0,82+0,03 0,60+0,19

2 15 0,83+0,10 0,82+0,08

3 120 0,83+0,07 0,90+0,06

Б 600 0,86+0,10 0,96+0,10

Если заражение растений производилось грибом, предварительно облучённым КС, то интенсивность, расселения патогена значительно иигибировалась. При этом скорость и количество продуцирования в растении-хозяине летальной для патогена дозы ивогемигоссипола были значительно выше (рис.7). Заражение хлопчатника облученными конидиями гриба приводит к существенному перераспределен™ ин-теисивностей спектральных полос люминесценции основной жилки листа (табл.9). Таким образом, облучение красным светом конидий гриба Yertlclllluni dahliae Kleb уменьшает его физиологическую активность и влияет на последствия инфицирования растения хлопчатника.

Изменение мембраноактивных и 'фитоалексининдуцирующих свойств белково-липоидно-полисахаридного комплекса (БДПК) из возбудителя вертицилл.езного. вилта хлопчатника под действием красного света Содержание БЛПК в культуралыгой среде гриба при облучении ее КС снижается в несколько раз по сравнению со средой без облучения (рис.8).Полученными препаратами БЛИК производили заражение . гштокотилей хлопчатника, при этом индукция образования ФА в ткани гипокотилей с помощью БЛПК, полученного из гриба, облученного КС сказалась ниже, чем для БЛПК из необдуманного гриба. Сделано предположение, что изменение физиологической активности гриба при его облучении. КС свявано с уменьшением количества БЛПК и изменением ere токсических свойств. Учитывая, что восприимчивость растений . к' болезни связана с нарушением проницаемости шпоплаз-

Рис.8. Влияние облучения КС конидий гриба V.¿Iahllaa на . содержание Б.ШК в культуральной жидкости. По оси абсцисс - доза облучения, кДж/м2, по оси ординат - концентрация БЛПК в культуральной - жидкости патогена, С мг/мл.

Рис.9. Изменение проводимости БЛМ, модифицированной БЛП-комплексом культуральной жидкости гриба V.dahliae, облученного'разными дозами КС. По оси абс-цисс-доза облучения,кДж/м2, по оси ординат-проводимость БЛМ, Q ом-1-см"2.

м'атических мембран под воздействием токсических метаболитов патогена, было исследовано влияние БЛПК из культуральной среды облученного разными доэям'и красного света • гриба на проводимость БЛМ. В норме (без облучения конидий гриба) БЛПК вызывает увеличение проводимости SM на 2 порядка. Полученные нами экспериментальные данные свидетельствуют о том, что БЛПК содержит мембра-ноактивный компонент, обладающий способностью образовывать каналы на БЛМ. Облучение конидий гриба в течение 1-2 минут не оказывает существенного влияния на проводимость БЛМ, модифицированной БЛПК культуральной среды различных по полученной дозе КС обраа-цов V.dahliae. Облучение конидий.в течение 3-10 минут оказалось эффективным, в отношении мембраноактивных свойств фитотоксическо-го комплекса (рис.9).

Полученные результаты позволяют заключить, что красный свет, являясь регулятором физиологической активности гриба Verticil-llum dahllae Kleb, нарушает процесс формирования БЛПК и оказывает модифицирующее, влияние на его мембраноактивные "свойства.

U —

О 0,9 1,3 8,? 4,5 9,0

1(Г

10"

5—з~

5—

О 0,9 1,0 2,7 4,5 9,0

Действие света на рост и формирование инфекционных структур гриба - возбудители вертициллезного вилта хлопчатника. Учитывая, что проявление функциональных особенностей пато-. гена зависит от физиологического состояния организма, исследовали действие КС на рост и развитие V. с1аШае. Критерием такой оценки слудало прорастание конидий, формирование и развитие грибных колоний,, образование вторичных инфекционных структур гриба. . '

Прорастание конидий и рост колоний гриба У.с1аЪ11аэ при КС -облучении микросклероций стимулируется, а развитие вторичного мицелия и конидиального спороношеиия ингибируется.что мояет являться причиной изменения физиологической активности патогена (рис. 10). Подтверждением этому могут служить факты существования в составе клеточных стенок инфекционных структур расы 2 гриба метаболитов - комплексных соединений гетерополисахарида с белком, определяющих, в основном, его патогенные свойства и индуцирующих защитные реакции хлопчатника, в частности, образование фунгитоксических фитоалексинов (Авазходжаев, 1084). Видимо, наруйение процессов' нормального развития инфекционных структур •• Ус1аЫ1ае при облучении КС конидий или микросклероций приводит к

Рис. 10. Влияние.облучения КС смешанного материала (конидии+мик-рооклероции) расы 1(А) и расы 2 (Б) и отдельно микросклероцнев расы S (В) на рост колоний гриба y.dahllae на 5 (1), 7(2), 11(3) и 30(4) сутки после посева. По оси абсцисс - доза облучения КС. по оси ординат.- диаметр, грибной колонии.

- Xil .

ингибировакию синтеза ВЛПК в онтогенезе возбудителя вертициллез-наго видта хлопчатника и изменению его токсических и мембраноак-тивных свойств. А это, в конечном итоге, определяет регудяторное влияние-КС на патогенные свойства микромицета. С другой стороны, нельзя исключать негативного воздействия КС на механизм супрессии защитных реакций хлопчатника. Вероятнее всего, ингибйрование образования вторичного мицелия является причиной неэффективности супресссрного механизма и нарушений в свойствах фитотоксического комплекса.

Таким образом, установлено, что красный свет является индуктором прорастания конидий и роста колоний гриба VertlcllUum dahliae Kleb. В то же время, такое нарушение/естественного хода развития патогена оказывает ингибирующее влияние, на формирование его нормальных инфекционных структур.

IV. ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ ЖГОХРСШАВИСШШ ОПТШ.ШЗАВДИ жнологопгсшсс ПРОЦЕССО!! В РАСТЕНИЯХ

Производственная технология предпосевной обработки.семян томатов и огурцов красным светом с целью повышения урожайности.

Управление урожайными качествами посевного материала заключается в оптимизации их физиологического состояния и повышении их силы. В то же время активная форма фитохрома - фактор эндогенной оптимизации органов и клеток, определяющий уровень их жизнеспособности и интенсивности роста (Оечшпс и др. 1984). Возможность улучшения качества посевного материала путем воздействия на фитохромную систему семян пскаэ.'ша в предыдущих разделах. Для активации фигохрома мы применяли кратковременное иизкоэнер-гетнческое облучение КС газосветной лампы (ГОЛ), КС гелий-неонового лазера, а также иг; совместное действие. Проведение сравни- . тельной оценки влияния лазерного излучения (ЛГ-79-1, Х-632,8 нм) и Kpafi;.?ro света ГСЛ показало неэффективность, лазерной обработки сомяи томатов без дополнительного облучения ГОЛ. Совместное облучение семян лазерный светом ц КС Г'СЛ приводит к интенсификации, в с цвести семян и увеличению общего числа побегов и проростков q двумя листьями, а также сухого веса растений. Наибольшая эффек-

тивность световой обработки отмечена в вариантах, где семена облучались только ГСЛ.

Контрольные испытания способа предпосевной обработки семян лазером ЛГ-79-1 и КС ГСЛ в производственных условиях выявили значительный рост урожайности томатов после предпосевной обработки семян КС, причем облучение только ГСЛ оказалась эффективнее, чем совместная обработка. Видимо, фоторегуляция прорастания семян томатов этого сорта обеспечивается .низкоэнергетическим излучением КС, что вполне достижимо при 1-минутной обработке семян ГСЛ. В то же время,для достижения аналогичных эффектов при предпосевной обработке семян, огурца требуется доза вдвое большая .

Нами создана установка, с помощью которой семена обрабатывают красным светом ГСЛ. Методика предпосевной обработки КС семян различных сортов томата и огурца заключается в следующем: семена рассыпают на неподвижную или вибрирующую плоскость равномерно в один слой на расстоянии 5-6 см от шести-восьми линейных неоновых ламп, излучающих свет в области 590-660 нм и расположенных параллельно плоскости. Плоскость должна быть прозрачной для того, чтобы семена облучались одновременно с обеих сторон. Временной интрвал. между световой обработкой и замочкой не должен превышать. 2 ч, . т.к. стимулирующий эффект КС снижается из-за перехода фитохрома в неактивную форму. Описанная.установка не требует квалифицированного обслуживания, проста и надежна в эксплуатации. Применение способа не нарушает традиционной технологии предпосевной обработки, а только дополняет ее. При этом затраты труда и времени незначительны. ;

Опытно-производственная проверка предлагаемого способа в хозяйствах Ташоблагропрома показала симулирующее влияние облучения КС на прорастание семян, всхожесть, рост, развитие и увеличение урожайности тепличных культур. Фенологические наблюдения позволяют предположить, что облучение семян способствует повышению болезнеустойчивости растений. Все это свидетельствует о том, что путем воздействия светом на фитохромную систему семян можно изменять их физиолого-биохимические показатели.

Способ фоторегуляции вилтоустойчивости хлопчатника

Поставленная цель достигается тем, что производят предпосевное облучение семян хлопчатника в диапазоне длин волн 590-660 нм. Затем заражают выращенные из этих семян растения грибом Vertlcllllum dahllae Kleb, в результате чего усиливается ФА-образование, что является показателем возрастания толерантности хлопчатника к вилту.

Облучение семян хлопчатника КС приводит к синтезу ФА так же, как и искусственное заражение растений суспензией конидий гриба V.dahllae, причем, синтез ФА в тканях как вилтоустойчиво-го, так и восприимчивого сортов хлопчатника, выращенного из облученных семян, идет с одинаковой скоростью. Инфицирование растений, выращенных из облученных КС семян, приводит к значительному увеличению количества ФА по сравнению с контрольным вариантом.

Наблюдения в УФ-лучах показали, что после инфицирования растений 'флуоресцирующие вещества распространяются по стеблю и жилкам листьев хлопчатника. В контроле отмечены внешние симптомы заражения грибом Vertlcllllum dahlia? Kleb (хлорозы, некрозы и усыхание листовых пластинок, побурение сосудов ксилемы, образование неполноценных коробочек) более заметные у сорта "С-4880", чем у сорта "АИ-Баяут-2'\ У восприимчивого сорта интенсивные симптомы болезни появились уже на 15-20 -сутки. В опыте на 35-40 сутки продвижение фронта флуоресцирующих веществ у устойчивого сорта "АН-Баяут-2" уменьшалось по жилкам листьев. В последующие сроки отмечали лишь слабые симптомы болезни в виде незначительных хлоротичных пятен по краям листьев нижних ярусов, что свидетельствует о толерантности опытных растений к вилту. Такие же признаки, но в меньшей степени, приобрел и восприимчивый к вилту сорт "С-4880".

Тзким образом, вегетационные опыты показали, что при облучении сзмяц .хлопчатника красным светом о длиной волны 590-660 нм # дай .последующем .заражении грибом Vertlcilliuw dahllae Kleb вы-дэащедцих из этих семян растений усиливается фитоалексинообразо-;вание, образуются разрывы зоны флуоресценции, которые являются показателями, возрастания толерантности хлопчатника к вилту.

- 32 -

вывода

1. Облучение семян красным светом стимулирует всхожесть и начальные этапы роста и развития растений независимо от сорта хлопчатника. Сортовые различия проявляются в степени чувствительности к действию морфогенетически активного красного света. Состояние семян хлопчатника в момент облучений и температура, при которой происходят начальные этапы роста, влияют на эффективность фотостимуляции. Чувствительность семян к облучение» красным светом, а также наличие характерного антагонизма между действием красного и дальнего красного света показывает, что процесс прорастания семян хлопчатника находится под контролем фитохремной системы.

2. Сконструирован епектролюминометр, позволявший производить измерения спектров возбуждения низкотемпературной люминесценции с ошибкой 3-4Z, что дает возможность сравнения.спектров различных образцов не только по форме, но и по иптенсив-чности. Измерение спектров с относительно низкими ошибками достигается за счет измерения люминесценции с передней поверхности образца, при этом угол между направлением луча возбуждающего света и направлением, в котором собирается свет люминесценции, является острым. Существует 20-30 минутная кинетика темновой активации фитохромной системы в проростках, подверженных раневому стрессу. Низкотемпературную люминесценцию следует измерять с учетом этой кинетики после достижения стационарного состояния.

3. Исследованы и охарактеризованы спектры возбуждения низкотемпературной люминесценции этиолированных проростков хлопчатника. Динамика изменений интенсивности спектров под действием красного и дальнего красного облучения позволила установить наличие фитохромной системы в проростках хлопчатника.

4. Отсутствие в спектре возбуждения низкотемпературной люминесценции полосы при 670 нм, отвечающей фитохрому, определяется крайне низким содержанием светочувствительного пигмента в ги-покотилях мутанта томата "aurea", а отличительные особенности в гормональном контроле прорастания семян томата сорта "Alisa Craie" и мутантной формы "procera" - различием в фотоактивности фитохромных систем этих растений. Метод низкотемпературной люминесценции можно использовать для выявления новых мутантов среди разных видов растений с нарушениями фитохромной регуляции физио-. логических процессов, происходящих на ранних стадиях онтогенеза.

5. Фитохромная система хлопчатника опосредует регуляторное действие красного света на интенсивность защитных против верти-циллезного вилта реакций (синтез в тканях растений токсичных для гриба фитоалексинов) в ответ на внедрение патогена. Схожие закономерности наблюдаются и при других неспецифических воздействиях: засолении среды и механических повреждениях. Определяющим моментом в оптимизации физиологических реакций хлопчатника, таких как интенсификация ростовых и формативных процессов, устойчивость к солевому стрессу и возбудителю вилтовой болезни, является фотоконверсия фитохрсма из неактивной Рк-формн в активную Рдк-форму под действием красного света, а в случае раневого стресса - гемновая активация фотопигмента.

6. Изменения коэффициентов корреляции спектров фотолюминесценции, а также зависимость эффекта от длины волны возбуждения позволяют идентифицировать здоровые и пораженные вилтом растения по динамике синей люминесценции основной жилки листа в процессе развития хлопчатника. Метод применим для зкспресс-диагностикй физиологического состояния хлопчатника.

7. Облучение красным светом конидий гриба - возбудителя ьертициллевного вилта хлопчатника, нарушая естественный ход развития патогена, оказывает негативное влияние на формирование его формальных инфекционных структур. Красный свет регулирует физиологическую активность У.ЛаЬПае через: а) активацию (в последующем онтогенезе) тех метаболитов патогена, которые обладают фито-алексининдуцирующей способностью, б) нарушение синтеза фитоток-сического белково-липоидио-полиеахаридного комплекса возбудителя вертициллезного вилта и оказание модифицирующего влияния на его токсические и мембраноактивные свойства.

8. Фоторегуляция взаимоотношений в системе хозяин-паразит при инфицировании растений грибом У.с1аЫ1зэ опосредуется не только чувствительным к красному свету пигментом хлопчатника, но и фоторецепторной системой патогена, схожей с фитохромными сис-. темами высших растении.

9. Разработан эффективный способ фотостимуляции ростовых и морфогенетичесготх процессов растений, повышения устойчивости к неблагоприятным факторам среди и урожайных качеств сельхозкультур, заключающийся в одновременно двустороннем облучении семян красным светом люминесцентных ламп, излучающих в области 590-630 нм, дозой 1,0-4,5 кДж/кг.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ 110 ТЕШ ¿ИССЕРТАЦИИ.

1. Ахмеджанов И.Г., Тонки»-д.К..Маркова И;А., Гуссаковский Е.Е. Действие красного света на спещ1фичеокое связываниеi меченого ауксина с препаратами мембран'из проростков хлопчатника//Тез. науч. сообщен. 4 съезда физиологов Узбекистана, Ташкент: 1988. -С.155-156.

2. Джолдасова К.Б., Ахмеджанов И.Г., Гуссаковский Е.Е., Авазходжаев М.Х., Рахманов A.A. Спекгролюминесцентная характеристика листовой пластинки хлопчатника //Тез. науч. сообщен. 4 съезда физиологов Узбекистана, Ташкент: 1988- С.166.

3. Гуссаковский Е.Е., Ахмеджанов И.Г., Джолдасова К.Б., Ташмухамедов Б.А. Выявление фитохромной системы в семенах хлопчатника // ДАН УзССР.- 1988.- N 12.- С.52-54.

4. Джолдасова К.Б., Ахмеджанов И.Г., Гуссаковский Ь.Е., ^Авазходжаев М.Х. Фотолюминесценция листьев здорового и больного вилтом хлопчатника//Физ. и биох. культ. раст.-1988.- Т. 20,N 6.-С.608-612.

5. Ахмеджанов И.Г., Гуссаковский Е.Е., Ташмухамедов Б.А., Салимов М. Способ предпосевной обработки семян томатов и огурцов красным светом с целью повышения урожайности в закрытом грунте //Удостов. рац. предлож. Ташоблагропрома N12, ,1988.

6. Ахмеджанов И.Г., Гуссаковский Е.Е. Производственная технология предпосевной обработки семян томатов и огурцов красным светом с целью повышения урожайности // Информ. лист, (о передовом произв. опыте) Ташкент:УзНИИНТИ, 1989.- 4 с.

7. Казаков И., Ахмеджанов И.Г., Зельцер С.Ш., Авазходжаев М.Х. Мембраноакгивные свойства токсического метаболита возбудителя вертициллезного вилта хлопчатника // Узб. биол. ж.- 1989.-N 5, С.8-10.

8. Красильников О.В., Сабиров Р.3., Мерзляк П., Азимов P.P., Терновский .И., Ахмеджанов И.Г., Ташмухамедов Б.А. Способ экспресс-контроля минерального состава питательного раствора в тепличных хозяйствах // Удостов. рац. предлож. Ташоблагропрома N 18, 1989.

• 9. Akhmedzhanov I.G., Dzholdasova К.В., Gussakovsky Е.Е., Zeltzer S.S;, Avazkhodzhaev M.Kh. The Influence of red light upon toxic properties of the pathogen of Verticil Hum wilt In

cotton // V-th International verticil Hum symposium, Leningrad, US§R: 1990- P. 48.

-4 10.-Джолдасова К.Б., дхмеджанов И.Г., Гуссаковский Е.Е. Определение. фитохрома в проростках семян хлопчатника методом собственной люминесценции // ДАН УзССР,- 1990.- Í1 6,- С.48-50.

И. Дхмеджанов И. Г., Джолдасова К. Б., Авазходжаев lí. X., Шайназаров Л.Ш., Гуссаковский Е.Е'. Фоторегуляция физиологической активности гриба Verticillium dahllae Kleb // Микология и фитопатология,- 1990.- T..24.N 3.- С.220-224.

12. Наджимов У.К., Дхмеджанов И.Г., Джолдасова К.Б., Гуссаковский Е.Е. Изучение содержания фитохрома в гипокотилях мутанта "аигеа" методом низкотемпературной люминесценции//ДАН УзССР.-1990,- N 7.- С.55-56.' ■ .

13. Наджимов У.К., Дхмеджанов И.Г., Гуссаковский Е.Е, Чечулина. М. В.., Скотт И. М. Мутанты томатов как модели для изучения взаимосвязей между содержанием фитохрома, действием фитогормонов и дальнего красного света //Тез. докл. 2 Всес. сов. по генетике развития, Ташкент: 1990.- Т.1, 4.1.- С.115.

14. Бабаев Т.Д., Гуссаковский Е.Е., Налбандян A.A., Абрамов A.A., Дхмеджанов И,Г., Алимбабаева Н.Т. Структурно-функциональНая взаимосвязь в иодпротеинах // Ташкент: ФАН, 1990.- 196 с.

15. Дхмеджанов И.Г.,_ Джолдасова К. Б., Гуссаковский Е.Е., Рахманов A.A. Исследование влияния азотного и фосфорного питания на люминесценцию листа'// Физ. и биох. пульт, растен.- 1991.- N 1.- С.29-34.

16. Дхмеджанов И/Г., Гуссаковский Е.Е., Ташмухамедов Б.Д., Авазходжаев М.Х., Зельцер С.Ш., НурмухамедоЕа З.М. Способ повышения устойчивости хлопчатника к поражению возбудителем верти-циллезного вилт'а// Автор, свид. N 1782387 Госкомизобретений СССР,- 22.10.92 (заявка N 4897312).

17. Дхмеджанов И.Г., Готовкина Л.Б., Гуссаковский Е.Е, Авазходжаев М.Х., Зельцер С.111., Нуритдинева Х.В. Влияние красного света на образование фито,алексинов в проростках семян хлопчатника по данным тонкослойной хроматографии // Тез. докл. 5 конф. биох.. респ. Ср: Азии й Казахстана, Ташкент: 1991.- С. 147.

18. Дхмеджанов И.Г., Гуссаковский Е.Е, ' Авазходжаев М.Х. Зельцер С.Ш. Изменение токсических и мембраноактивных свойств белково- липоиднополисахаридного комплекса из возбудителя верти

цпллезного вилта хлопчатника иод действием красного света //Тез. докл. I съезда физ. растен. Узбекистана, Ташкент: 1991.- С.103.

19. Ахмеджанов И.Г., Чечулина М.В., Ддолдасова R.E., Гусса-ковский Е.Е. Темновая активация фитохрома при раневом стрессе проростков хлопчатника //Тез. докл. I съезда физ. растер. Узбекистана, Ташкент: 1S91.- С.104.

20. Ахмеджанов И.Г., Джолдасова К.Б., Гуссаковский Е.Е., Авазходжаев М.Х. Последствия облучения красным светом гриба Vertlcilllum dahllae Kleb как патогена хлопчатника //Тез. докл. I съезда физ. растен. Узбекистана, Ташкент: 1991,- с.105.

21. Джолдасова К.Б., Ахмеджанов ИЛ'., Гуссаковский Е.Е. Выявление фитохрома в этиолированных проростках хлопчатника методом люминесценции // Тез. докл. I съезда физ. растен. Узбекистана, Ташкент: 1991.- 0.156.

22. Джолдасова К.Б., Ахмеджанов И.Г., Гуссаковский Е.Е. Лю-минометр для измерения низкотемпературной люминесценции биологических объектов // Узб. биол. ж.- 1992,- N 1.- С.9-12.

23. Ахмеджанов И.Г., Гуссаковский Е.Е., Авазходжаев М.Х., Зельцер С.Ш. Повышение устойчивости хлопчатника к поражению возбудителем вертициллезного вилта при облучении семян красным светом/ /Матер. Всесоюзного координац. совещ. по вилту хлопчатника, ,ашкент:ФАН, 1992 (февр.-март).- С.150-152.

24. Ахмеджанов И.Г., Казаков И., Зельцер ,С.Ш., Авазходжаев М.Х., Гуссаковский Е.Е. Красный свет.как модификатор мембраной активности белково- липоидно-полисахаридного комплекса из Vertlcilllum dahllae Kleb//Микология и фитопатология,- 1992,- Т. 26,N 2,- С.118-121.

25. Наджимов У.К., Ахмеджанов И.Г., Чечулина И.В., Гуссаковский Е.Е., Скотт М., Джуп С. О взаимосвязи между мутациями отдельных генов и действием экзогенного гиббереллина Аз, фузи-кокцина и дальнего красного света на прорастание семян томатов "aurea" и "procera" // Генетика.- 1992,- Т.28, N С,- С.103-108.

26. Ахмеджанов И.Г., Джолдасова К.В., Чечулина М.В., Гуссаковский Е.Е. Влияние раневого поражения этиолированных проростков семян хлопчатника на темновую конверсию фитохрома // Физ. и биох. культ, растен.- 1992.- N 5,- С.472-476.

27. ChechulIna M.V., Plehariova - L.S., Zloblna T.V., Akhmedzhanov 1.6. The regulation of tolerance of cotton to NaCl salinity by red light irradiation of seeds // international

symposium on physiology, biochemistry and genetics of plant salt resistance, Tashkent: 1992 (September 21-27).- P. 79.

28... Ахмеджанов И.Г., Гуссаковский E.E., Авазходжаев M.X. , Зельцер С.Ш, Регуляция фитоалексинообразования в тканях хлопчатника при облучении семян красным светом // Узб. биол. ж.- 1993.-N 1.- С.3-5.

29. Агишев B.C., Ахмеджанов И.Г. Исследование эффективности фоторегуляции устойчивости хлопчатника к солевому стрессу методом индуцированной лазером флуоресценции хлорофилла //Тез. докл. науч. конференции "Современные проблемы общей физиологии и биофизики", Ташкент: 1993.- С.53.

30. Ахмеджанов II.Г. Фитохром как регулятор физиологических процессов в растениях хлопчатника //Тез. докл. науч. конференции "Современные проблемы общей физиологии и биофизики", Ташкент: 1993, - С. 59.

31. Чечулина М.В., Ахмеджанов И.Р. Влияние облучения семян красным светом на темповую активацию фитохрома в этиолированных проростках хлопчатника //Тез. докл. науч. конференции "Современные проблемы общей физиологии и биофизики", Ташкент: 1993.-С.86.

32. Ахмеджанов И.Г., Агишев B.C., Алиев P.P..Чечулина Ы.В., Плеханова Л.С., Тащмухамедов Б. А. Влияние красного света на индуцированную лазером флуоресценцию хлорофиллч хлопчатника, подвергнутого действию соленого стресса// ДАН ¡-У.- 1993.- N 8.-С.55 57.

33. Ахмеджанов И.Г., Илех шова JI.0., Чечулина М.В., Злобина Г.В. Роль красного света и .кальция в повышения устойчивости хлопчатника к солевому с?рессу//ДАН ру.--1993.- N 11.- С.49-52.

34. Ахмеджанов И.Т., Хохлачева В.Е., Авазходжаев М.X., Гуесаковский Е.Е. Действие света на рост и морфогенез гриба-возбудителя вертицилл^зного í, «лта хлопчатннка//Уво. биол. ж. - 1994.-Н 3,- С.20-23.

35. Akhmedzhanov I.ü., (.'.tochulln-a M.V., Gtis^akov.jky E.E., Plekhanova L.M. Red light and Ca2*" p;otect¡on oí salt stress in cutton se«us//lsr. J. Plant Sel.- 19&-1,- в печати.

PH0T0REGULAT10N OF PHYSIOLOGICAL REACTIONS IH COTTON

The main object of dissertation work was investigation of photoregulatlon mechanism of physiological- reactions In, plants and fungi on the cotton model and its pathogene, that will allow to work-out scientific-methodical approaches of using the light influence for optimization of physiological cotton condition in different conditions of Its cultivating.

Literature data show, that regulatory light action to the ■processes of plant vitality is fulfilled through system of specific chromoproteids of plant cell - phytochrome. At the same time, the Investigations on studying cotton phytochrome are not practically conducted.

Taking into account, that the proceeding intensity of plant morphogenetlc processes depends on the effectiveness of phytochrome photoconverslon to biologically active form, in the first place, the influence of red light upon seed germination and Initial growing stages of cotton plants was studied, as the first stage of photoreceptors nature revealing, responsible for morphogenetlc light action in this spectrum field. Together with is turned out well to show, that at irradiation of seed by luminescent lamps; radiated in the field of 590-660 nm, it is possible to regulate growing and formative cotton processes. It. is established, that efficiency of photostlmulation depends on cotton variety, seed state, doses and methods of Irradiation, temperature of environment.

With the object of effective Investigation of native phytochrome there was constructed hlghsensitive spectrolumlnometer, making it possible to measure the excitation spectrum of low temperature luminescence with 3-4% error, that gives a possibility to compare spectra of different patterns, not only on the form, but on the intensity. Low error of excitation measuring appeared to be possible owing to measuring of luminescence from the front surface of pattern, that substantially extends possibilities of using- low temperature luminescence for studying of such heterogeneous biological objects as-etiolated seed'seedlings. It Is established, that by spectra' measuring one should take into account kinetics of

phytochroiiie dark activation.

By detailed Investigation of sensitivity of cotton seed germination to the activity of red and far-red light and determination of distinctive antagonism between R and FR light, aria also by method of low temperature luminescence for the first time there was revealed a presence of phytochrome systems In etiolated cotton seedlings and its lack in tomato mutant without phytochrome "aurea". Moreover, it is established, that differences in states of phytochrome tomato system: of variety "Ailsa Craig" and mutant form "procera" concerns hormonal control of seed germination.

There was investigated a comparative content d-pendlng on plant age and distribution of phytochrome in rootles and hypocotyls of etiolated cotton seedlings.

For the first time there was established a participation of phytochrome system in photoregulatlon of physiological and biochemical processes in cotton plants, including resistance to different forms of stress (early, salt, wilt disease). Thus It is shown, that the process of optimization of cotton physiological state under red light Irradiation depends on phytochrome.

There was investigated the regulation by red light of niorphogenetic reactions in fungus - agent of cotton vertlollllum wilt. There was shown the effectiveness of light action on physiological activity of V.dahllae that leads to changing of toxic pathogen characteristics. The results of these investigations have been used for regulation ot Intimate mechanisms of relationships in the system host-parasito.

кгаддл «ЮЗЯОЛОГИК РЕАКЦИЯЛАРНИНГ ЮТ 0Б0ПЩ АРИЛИШИ

Диссертация иыниинг асосий ма^сади гуза ва уяинг патогени мисолида 5сншшк ва вамбуругларда физиологии реакцияларнинг фотобошчарилиш ыеханизмини урганшцдан иборатдир. Бу уз навба-тида турли шароитларда устирилган гузанинг физиологик холатини оптималлаетириш учун ёруглик таъсиридан фойдаланишда илмий услубий ёндашувларни ишлаб чикишга ёрдам беради.

Адабиётлардан маълумки, ёругликнинг усимлик здаёт фаолияти йараёнларига бошкарувчи таьсири усимлик ху-айрасига хос булгая хромопрот'е'ид - фитохром системаси орцали амалга ошади. Щунга царапай, гуза фитохромини урганик буйнча тадкихртлар олиб бо-рилмаяпти. Усимликларда морфогенетик караёнларнинг кечиа яа-даллиги фитохромнинг фотоконверсия оркали биологик фаол форма* га утиш самаралилигига боглщ. Биринчи назбатда кизил нурнияг уруглар унишига хамда гуза усимлиги усишининг бошлангич боекичларига таъсирини таджик килдик. Натижада, кизил нурникг морфогенетик таъсирига яавобгар булган фоторецептор табиатини аницлаига йул очилди. Щу билан Сирга, спектрнинг Б90 - 660 нм лн оралквда нурлантириш хусусиятига зга булган люмкнесцент нурлар билан уругларни нурлантириш орцали гузанинг усиш ва форматив жараёнларини бощария мумкинлигини курсатдик, Маадуы булишича, фотостимуляциянинг самаралилиги гуза нави, уруг Колати, нурлантириининг мивдори ва усули, ташки мудотнинг хароратига боглик.

Натив фигохромни самарали урганиш максадида 3-4Х хатолик билан паст адюратли люминесценцияни кузгалшд спектрини увга-рииини улчовчи, щори сезувчанликка зга булган спектролшино-метр лойихалаитирилди. Бу спектролюминомэтр турли намуналар-нинг нафакат формаси, балки жадалдиги буйича хам спекгрларии фарадашга имкон беради. Цуагалии спектрларини улчашдаги кичик хатолар нал|уна олд кеасидаги лшинесценцияни улчаш ыумкин булгани натидасида булиб чизди. Ву этиолланган уруг сингари гетероген биологик объектларни урганиш учун паст хароратли лю-минееценциядан фойдаламш имконийтини кекгайтиради. Уаъдум булидшча, спектрларни улчашда фитохром коронгулик актива-цияоишшг кинетикасини хисоОга олиш мачсадга мувофивдир.

Руза ypyni унишининг кизил ва узок нивил нурлцрга таъсирининг сезгирлиги борасидаги иэланшо ва кизил нур ва узок кивил кур орасида характером антагонизмни урнатиш, хамда паст хароратли люминесценция усули билаи биринчи парта втиолланган Fysa ницолида фитохром системасининг мавжудлиги ва уни "аигеа" томатиникг фитохромсиз мутантида учрамаслиги аншдан-ди. Бундан таш^ари, "AUca Craig" томати навида ва фитохром системам ва "procera" мутант формаси холатидаги фарцлар урут унишининг гормонал кузатувида ахаииятга зга.

Илдиа ва зтиолланган гуза нихоли гипокотилида фитохром-нинг таксимланиши ва усишшк ёшига Со г лиц булган нисбий миадо-ри урганилди.

Биринчи марта гуза усимлигидаги фиэиолого-биохимик ка-раёнларнинг фотсбошкарилишида фитохром системанинг иштироки аникланди, шу жумладан, стресснинг тур ли куринипшарига чидам-дилиги анккланди. И!у бидан бирга кизил кур таъсирида гуза фи-аиологик холатининг оптималлаштириш жарайни фитохроыга боглик-лиги курсатилди.

Пахтада вертициллёв вилтини келтирувчи замбуругда кизил нур билан морфогенетик жараёнларни боа^ариш тадки.ч килкнди. Бунда V. dahlias замбуругининг фивиологик фзоллигкга фото-таъсирнинг самаралилиги- курсатилди, бу патоген токсик хусусиятларининг узгаришнга олиб келади. Увбу тадцяцотлар на-тикалари хушйин-паразит тизимида узаро ыуноеабатларнинг интим ыеханиемини бошчарнвда кулланилди. '

р Подписано к печати ОС, Об~,

Зак.—Щ.-^г^ ; 'паж *00 Ш^/г. £;¥б'/),/) Отпечатало лд г^щ

Ташкент, Нрлон, .40.