Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii

Медведева, Ирина Валентиновна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii"

На правах рукописи

МЕДВЕДЕВА Ирина Валентиновна

Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii

03.02.08 - экология (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 2 МАЙ 2011

Москва-2011

4845569

Работа выполнена на кафедре ботаники и основ сельского хозяйства Московского государственного областного университета.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Снисаренко Татьяна Александровна.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Топунов Алексей Федорович;

доктор биологических наук, профессор Поляков Алексей Васильевич.

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-

исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур Российской академии сельскохозяйственных наук.

Защита диссертации состоится 12 мая 2011 г. в часов на заседании

Диссертационного совета Д 212.155.13. в Московском государственном областном университете по адресу: 141014, Московская область, г. Мытищи, ул. В. Волошиной, 24, 628 ауд. http://www.mgou.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государст-. венного областного университета.

Автореферат разослан <f* апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, доцент Зернов A.C.

Актуальность исследования. Изучение адаптационных особенностей симбиотических растительных организмов, является важным теоретическим аспектом современной биологии как проблема эволюции, систематики, экологии, физиологии и биохимии растений. В работах Кузнецова В.В. (2001), Лукаткина A.C. (2002), рассматривается вопрос о содержании адаптации, как общебиологического понятия и его соотношения со стрессовой устойчивостью растений к неспецифическим для них факторам. С другой стороны, изучение адаптаций позволяет оценить устойчивость организмов по отношению к экологическим факторам и осуществить прогнозы развития вида.

Адаптация симбиотических организмов привлекала к себе внимание, как эволюционный процесс, являющийся теоретической моделью изучения многообразных форм взаимоотношений растений и микроорганизмов в филогенетическом аспекте (Проворов H.A. , 2009). Коэволюционная система растение - микроорганизм в сочетании с комплексом стрессогенных факторов, обусловленных средой в условиях, которой эволюционировал организм совместно с перестройкой генной системы растения, рассматривалась в работах (Лутова Л.А. и др., 2009), автор подчеркивает необходимость всестороннего изучения адаптации растений в условиях воздействия неспецифических факторов, как условия создания полноценной картины эволюции вида.

Аккумуляция генных систем для контроля базовых функций, реализуемых в симбиозе растение - микроорганизмы, направленные на поддержание гомеостаза данной системы изложены в работах (Gualtieri G., Bisseling Т., 2000).

В экологии растений активное развитие получило направление по изучению адаптационных особенностей и действия стрессовых факторов на рост и развитие симбиотических систем растение - микроорганизмы, исследования касаются механизмов и особенностей минерального питания, роста и развития, морфологии растения в условиях действия стрессогенных факторов (Aguilar О., Снисаренко Т.А. и др., 2009). В частности, стрессогенными факторами считают: экстремальные значения pH, температуры, высокие концентрации солей и др.

Адаптационные возможности во многом определяются лабильностью ферментативных систем. Ферментативные процессы адаптации в условиях стресса у Fabaceae были изучены в исследованиях Топунова А.Ф., Талызина В.В., (1987). В работах Голубева Л.И., Топунова А.Ф., Гончарова С.С., (1988), была выделена коллоидная система культуры бактерий и рассмотрена ее устойчивость к неспецифическим факторам среды в том числе экологическим факторам, с точки зрения наиболее типичных стресс - ответов, фиксируемых на уровне ферментативных систем симбионтов. Установлено, что, при критической интенсивности стрессогенного фактора происходит потеря специфичности бактериальной колонией за счет перестройки структуры метаболитов, данная проблема рассматривалась исследователями как теоретическая и прикладная (Бонарцева Г.А., Калюжная Т.В., Мишустин Е.Н, 1993). Настоящая работа является актуальной в связи с изучением экологии взаимодействия симбиотических организмов.

Цель работы: Выявление адаптационных особенностей Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii.

Задачи:

1. Изучить изменение параметров роста Trifolium pratense под воздействием факторов стресса.

2. Изучить содержание пигментов и активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках Trifolium pratense в онтогенезе.

3. Провести микробиогическую диагностику эффективности симбиоза Trifolium pratense с Rhizobium trifolii под воздействием разнородных стрессов (температура, увлажнение, освещение, воздействие фитогормонов и элементов минерального питания) в регулируемых условиях среды. Научная новизна. Полученные экспериментальные данные развивают

представления об адаптационных особенностях макро- и микросимбионта в ответ на воздействие стрессогенных факторов.

Впервые выявлены особенности сочетанного воздействия комплекса специфических и неспецифических стрессогенных факторов на симбиотические растения Trifolium pratense и клубеньковые бактерии Rhizobium trifolii.

Установлена взаимосвязь, отражающая степень эффективности, симбиотической системы и интенсивности комплексного влияния природных и антропогенных стрессогенных факторов.

На фоне изменения гормонального статуса исследуемых растений, азотистых субстратов, освещения и увлажнения, выявлена взаимосвязь процессов адаптации и деградации макро- и микросимбионта в зависимости от экспериментальных доз воздействующих веществ, определены критерии факторов стресса, позволяющие выявить оптимальные условия среды, способствующие возникновению процессов адаптации.

Показана возможность предотвращения процессов старения и продления функционирования симбиотической системы клубеньков Trifolium pratense.

Гипотеза исследования. Азотфиксирующие растения Trifolium pratense, находящиеся в симбиозе с клубеньковыми бактериями Rhizobium trifolii в зависимости от внешних и внутренних факторов приобретают различные адаптационные признаки, способствующие более активной фиксации атмосферного азота.

Положения, выносимые на защиту:

1. В условиях стресса Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii приобретает устойчивость к стрессогенным воздействиям, при отсутствии эффективного симбиоза наступает гибель растения.

2. Под воздействием стрессогенных факторов Rhizobium trifolii приобретает ряд симбиотических адаптаций.

эффективность симбиоза и интенсивность азотфиксации. Предложенные методы могут применяться для оптимизации посевных качеств лугового клевера. Приведенные методики используются при проведении практических занятий по дисциплине «Микробиология» на биолого-химическом факультете МГОУ.

Практическая значимость. Выявлены концентрации карбамида, а так же ИУК, оказывающие оптимальное влияние на вегетацию Trifolium pratense.

Определены оптимальные условия увлажнения и освещения на рост и развитие Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii.

Достоверность результатов исследования. Достоверность исследования обусловлена применением апробированных методик, а так же методов статистической обработки результатов исследования, применением стандартной поверенной аппаратуры.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации были представлены на международной научной конференции "Актуальные проблемы биоэкологии" (МГОУ, 2008; МГОУ, 2010), на заседаниях и научных семинарах кафедры ботаники и основ сельского хозяйства МГОУ, на X Международной научной конференции, посвященной 450-летию Астрахани (2008), на X Международной научной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Сумгаит, Азербайджанская республика (2007).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в семи печатных работах, в том числе 3 работы в издании, рекомендованном ВАК России.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, списка использованной литературы (183 источника, в том числе 71 иностранных). Работа изложена на 126 страницах, содержит 21 рисунок, 21 таблицу.

ГЛАВА 1. АДАПТАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ МАКРО- И МИКРОСИМБИОНТА В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ СТРЕССОГЕННЫХ

ФАКТОРОВ

Первая глава содержит описание адаптационных особенностей макро- и микросимбионтов в условиях действия стрессогенных факторов. Подробно рассматриваются понятия "стресс" и "адаптация". Проанализировано учение о стрессе Ганса Селье, а так же механизмы возникновения адаптации на стрессовое воздействие. Во втором разделе главы приведен обзор работ по изучению взаимоотношения бобовых растений в симбиозе с клубеньковыми бактериями.

ГЛАВА 2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ TRIFOLIUM PRATENSE И СИМБИОТИЧЕСКИХ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ RHIZOBIUM

TRIFOLII

В главе рассмотрены биологические особенности макро- и микросимбионта и последовательно разобраны: агробиологическая характеристика Trifolium pratense; систематика, филогения, морфологическая организация макро- и микросимбионта; физиологическая организация макро- и микросимбионта; процесс формирования клубеньков у бобовых.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследования: растения Trifolium pratense в симбиозе с клубеньковыми бактериями Rhizobium trifolii.

Эксперимент проводился в течение двух лет с 2006 по 2007гг., экспериментальные условия и сроки проведения мероприятий одинаковы для первого и второго года исследований. Полевой этап включает в себя методику вегетационных опытов. В нашем эксперменте изучали влияние различных факторов на стрессоустойчивость Trifolium pratense.

Вегетационные опыты включали в себя:

1. Обработка растений гетероауксин калиевой солью (ИУК)

2. Исследование влияния карбамида

3. Влияние освещенности

4. Влияние условий увлажнения почвы

Лабораторный этап проведен на базе кафедры ботаники и основ сельского хозяйства МГОУ.

1. Обработка растений гетероауксин калиевой солью (ИУК).

Воздействие осуществлялось в три этапа: первая обработка произведена 18

мая, вторая обработка через 10 дней после первой - 28 мая. Третья, через 15 дней после второй - 12 июня. Обработка гетероауксином растений второго вегетационного периода проведена в те же числа.

Варианты опыта:

1. Контроль - опрыскивание водой

2. Обработка растений гетероауксином в концентрации 46 м г/л

3. Обработка растений гетероауксином в концентрации 92 мг/л

4. Обработка растений гетероауксином в концентрации 138 мг/л

5. Обработка растений гетероауксином в концентрации 184 мг/л

2. Исследование влияния карбамида.

Карбамид (мочевина) - это азотное удобрение, содержащее 46% азота, широко используется при проведении подкормок.

Внесение карбамида осуществляли при посеве семян: 8 мая, далее с интервалом 20 дней (28 мая, 17 июня, 7 июля, 27 июля, 17 августа). На второй год жизни экспериментальных растений подкормки так же начали 8 мая, всего было выполнено 14 подкормок.

Варианты опыта:

1 .контроль — без внесения удобрений

2. корневая подкормка карбамидом в концентрации 2,5 г/м2

3. корневая подкормка карбамидом в концентрации 3,5 г/м2

4. корневая подкормка карбамидом в концентрации 5,0г/м2

5. корневая подкормка карбамидом концентрацией 10,0 г/м2

3. Влияние освещенности на рост Trifolium pratense.

Средняя полоса России относится к третьей световой зоне, где норма естественного освещения составляет 15000 Лк (Баландин С.А. 2006).

1. контроль — условия естественного освещения

2. 75% естественного освещения

3. 50% естественного освещения

4. 25% естественного освещения

5. 10% естественного освещения

Условия освещённости моделировали путём снижения длительности светового дня. Для этого использовали специализированную плёнку.

4. Влияние условий увлажнения почвы.

Оптимальная ППВ (предельная полевая влагоемкость) для Trifolium pratense составляет 60-70%.

Варианты опыта: 1 .контроль— естественные условия увлажнения 2.50% ППВ 3.70% ППВ 4.80% ППВ 5.90% ППВ

Проводили гистоморфологические исследования макро- и микросимбионта, определение ростовых показателей, содержания хлорофиллов и каротиноидов (Mac-Kinney G.,1941), изучали активность кислой фосфатазы (Цветков И.Л., Попов А.П., Коничев A.C., 2003).

Биологическая повторность в опытах 5-кратная, аналитическая - 4 кратная. В таблицах приведены средние арифметические из всех повторностей и их среднеквадратичные ошибки. При оценке различий между вариантами использовали критерий Стьюдента, считая достоверными различия при уровне доверительной вероятности 0,95 (Доспехов Б.А., 1973, Зайцев Г.Н., 1990).

ГЛАВА 4. АДАПТАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ TRIFOLIUM PRATENSE В СИМБИОЗЕ С RHIZOBIUM TRIFOLII ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ФАКТОРОВ

СТРЕССА

В наших исследованиях в качестве стрессовых факторов были выбраны: различные концентрации ИУК, различные условия увлажнения и освещения, различные концентрации азотных удобрений.

4.1. Изменение параметров роста вегетативных органов Trifolium pratense в

условиях стресса

Изучение влияния стрессовых факторов на рост Trifolium pratense проводились в фазу бутонизации и начала цветения.

Влияние различных концентраций ИУК

3-индолилуксусная кислота является стимулятором роста растений, которую в высоких концентрациях можно рассматривать, как стрессовый фактор.

Необходимо отметить, что исследования проводили в течение двух вегетационных периодов на растениях первого и второго года жизни.

Из рисунка 1 видно, что опрыскивание растений ИУК оказало влияние, как на высоту растений, так и на длину корневой системы. Однако это воздействие оказалось зависимым от концентрации гормона. Так, в первый год исследований, внесение ИУК снижает высоту стебля: при концентрации 46 мг/л длина стебля составляет 76,7% по сравнению с контролем. Увеличение

концентрации ИУК приводит к снижению ингибирующего воздействия стрессора. Снижение интенсивности ростовых процессов под влиянием ИУК неоднократно отмечается в литературе.

1 год ■ 2 год

180

О -Y-

С?" ^

^ „V „у.*

А- .'^

Высота стебля, см Длина корня, см

Рис. 1. Влияние различных концентраций ИУК на рост Trifolium pratense (фаза бутонизации и начала цветения)

Вместе с тем, исследования, проведенные на второй год вегетации, демонстрируют схожую закономерность.

При этом, ИУК в концентрации 184 мг/л вызывает значительное торможение ростовых процессов.

На длину корневой системы 3-индолилуксусная кислота оказывает неоднозначное воздействие. В первый год отмечается значительное увеличение длины корня. Так, при концентрации ИУК 46 мг/л длина корня увеличивается на 12,7% по сравнению с контролем. При концентрации 92 мг/л - на 32,4%. При концентрации 138 мг/л - на 42,2%. При концентрации 184 мг/л - на 61,8%.

На второй год исследований, ИУК в концентрации 46 мг/л и 184 мг/л вызывают увеличение длины корня на 12,5% и 6,3%, а ИУК в концентрации 92 мг/л и 138 мг/л приводят к снижению длины корня соответственно на 25% и 6,2%.

Судя по данным, приведённым, в рисунке 1 наиболее выраженное стрессорное воздействие ИУК оказывает на молодые растения. Данные исследования показывают, что в первый год жизни растения Trifolium pratense в варианте с использованием ИУК развивались медленнее. Высота растений в фазу бутонизации составила 14,8 - 16,7 см, в то время, как в контроле 19,3, что на 2,5 - 4,5 см или 13 - 23,2% меньше, чем в контрольном варианте.

На второй год растения Trifolium pratense реагировали на ИУК менее значительно. ИУК в концентрации 46 мг/л стимулировала рост растений. Их высота достигла 71,0 см, что на 16,4% превышает контрольные.

Значительное стабильное торможение роста наблюдали лишь при увеличении концентрации ИУК до 184 мг/л.

Данные по измерению корневой системы показывают, что в первый год использования ИУК в концентрации 46-184 мг/л оказывает стимулирующее действие. Длина стержневого корня увеличивается на 12,7-61,8% в сравнении с контролем. Причём, увеличение концентрации приводит к более интенсивному развитию корневой системы (стержневого корня без учёта боковых корешков).

В наших исследованиях показано безусловное стрессорное воздействие ИУК в некоторых концентрациях, оказывая при этом различное влияние на рост надземных органов и корневой системы.

Влияние увлажнения почвы

Известно, что избыточное увлажнение почвы выступает как мощный стрессовый фактор, вызывающий гипоксию корневой системы.

В связи с этим представляло интерес изучить влияние различной степени увлажнения почвы на ростовые процессы.

Из рисунка 2 видно, что отклонение предельной полевой влагоёмкости (ППВ) почвы от нормы (контроль) - т.е. излишнее увлажнение приводит к угнетению роста надземных органов опытных растений, как первого, так и второго годов исследования.

Так, при максимальном отклонении от нормы (вариант 90% ППВ) наблюдается наибольшее снижение ростовых показателей. В первый год исследований высота растений составила 71,0%. Во второй год вегетации -68,9%. В варианте, наиболее приближенном к норме увлажнения (вариант 70% ППВ), отмечается наименьшее снижение ростовых показателей (87,0%), а во второй год отмечается некоторое усиление роста - 103,0%. Однако это увеличение незначительно, и разница по сравнению с контролем находится в пределах ошибки опыта.

Условия увлажнения оказывают влияние на рост корневой системы. Отклонение условий увлажнения от нормы приводит к значительному усилению роста корня. Увеличение ростовых показателей составляет от 18 до 45% по отношению к контролю.

Высота стебля, см Длина корня, см

Рис. 2. Влияние увлажнения почвы на рост Trifolium pratense (фаза бутонизации и начала цветения)

Во второй год вегетации условия увлажнения оказали не столь значительное влияние.

Прирост корневой системы первого года вегетации обусловлен физиологическими особенностями Trifolium pratense, как двулетней культуры, которая дает наибольший прирост вегетативной массы именно в первый год развития.

Влияние освещения

Интенсивность светового потока - важнейший лимитирующий фактор, который имеет значение для растений, во-первых, как условие, необходимое для фотосинтеза, во-вторых, как агент, усиливающий транспирацию, и, в-третьих, как фактор, влияющий на рост. В связи с этим, представляло интерес рассмотреть данный фактор, как фактор стресса.

Как показали проведенные исследования, условия освещения оказывают значительное влияние на ростовые процессы.

Уменьшение интенсивности светового потока приводит к резкому сниженижению высоты опытных растений.

Так, снижение освещения до 75,0% от естественного освещения, приводит к падению интенсивности роста. Высота растений уменьшается. Дальнейшее снижение освещённости оказывает ещё больше воздействие на рост растений.

Уменьшение светового потока до 25,0% и 10,0% приводит к снижению высоты на 72,0% и 73,0% по отношению к контролю, т.е. чем ниже освещение, тем меньше высота растений.

На второй год вегетации наблюдается схожая картина. В варианте 75,0% высота снижается на 22,0%; в варианте 50,0% на 45,0%; в варианте 25,0% на 33,0% и в варианте 10,0% на 53,0%.

Высота стебля, см Длина корня, см

Рис. 3. Влияние освещения нарост Trifoliumpratense (фаза бутонизации и начала цветения)

Анализ экспериментальных данных показывает, что ухудшение условий освещения в значительной степени сказывается и на росте корневой системы.

Уменьшение длины корня в первый год вегетации в различных вариантах составляет от 38,0% до 58,0%. Однако во второй год вегетации отмечается несколько иная закономерность. Так, в варианте 75,0% происходит увеличение длины корня на 30,0%; в варианте 25,0% увеличение составляет 6,0%; в варианте 50,0% происходит уменьшение длины корня на 13,0%. Необходимо отметить, что наиболее чувствительным для растений Trifolium pratense оказалось снижение светового потока 25,0% и 50,0% от естественного освещения.

Влияние корневой подкормки карбамидом

Как известно, существуют понятия «биологического» азота (результат азотфиксации) и азота «технического» - вносимого в составе минеральных удобрений.

Корневая подкормка карбамидом, как азотсодержащим соединением, приводит к изменению ростовых показателей, как в первый, так и во второй год вегетации.

Увеличение дозы вносимого карбамида ведёт уменьшению высоты растений. В наибольшей степени это проявляется при внесении 2,5 г/м2 карбамида. Уменьшение высоты составляет в этом варианте 20,0% в сравнении с контролем.

При дальнейшем увеличении дозы карбамида наблюдается некоторая адаптивно-компенсаторная реакция, приводящая к наименьшему снижению высоты растения.

Второй год вегетации характеризуется некоторой стимуляцией ростовых процессов в определенных вариантах. Так, в варианте с внесением 2,5 г/м2 и 10,0 г/м2 карбамида высота растений увеличилась на 8,0%, что в целом не оказывает стрессогенной реакции.

Корневая подкормка карбамидом оказывает существенное влияние на длину корня. Из таблицы 1 видно, повышение дозы азотного удобрения вызывает значительный прирост корня. Так, при внесении 2,5 г/м2 карбамида увеличение длины корня составляет 27,0% по сравнению с конролем; при внесении 3,5 г/м2 карбамида-48,0%; при внесении 5,0 г/м2-56,0%.

В общем, схожая закономерность, но в несколько меньшей степени проявляется и на второй год вегетации. Длина корня в зависимости от варианта увеличивается на 4-6 см, что превышает длину корня в контроле на 6,0% -31,0%.

Однако при внесении 3,5 г/м2 карбамида наблюдается уменьшение длины корня на 13,0%. Как будет рассмотрено ниже, больший процент «технического» азота, вносимого в почву, вызывает снижение интенсивности азотфиксации.

Таблица 1 - Влияние корневой подкормки карбамидом на рост Trifolium

pratense

_(фаза бутонизации и начала цветения)_

Вариант Высота главного стебля, см Длина главного корня, см

1 год %к контр. 2 год % 1 год %к контр. 2 год %

Контроль 19,30±1,07 100 61,00±1,09 100 10,20±1,08 100 16,00±1,09 100

Карбамид 2,5 г/м2 15,60±1,08 * 80,8 66,00±1,07 108,2 13,00±1,07 127,5 21,00±1,08 131,3

Карбамид 3,5 г/м2 16,70±1,07 * 86,5 56,00±1,08 91,8 15,10±1,08 148,0 14,00±1,07 * 87,5

Карбамид 5,0 г/м2 19,00±1,08 * 98,4 60,00±1,07 98,4 16,00±1,08 156,9 17,00±1,09 106,3

Карбамид 10,0 г/м2 19,00±1,07 * 98,4 66,00±1,08 108,2 14,50±1,07 142,2 20,00±1,09 125,0

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

4.2. Изменение содержания пигментов в листьях Trifolium pratense в

условиях стресса

Влияние ИУК на содержание пигментов в листьях Trifolium pratense

Исследования показали, что ИУК в различных концентрациях в первый год вегетации незначительно снижает содержание хлорофиллов (табл. 2), как в фазу бутонизации, так и в фазу цветения.

Как видно из таблицы, в фазу бутонизации содержание суммы хлорофиллов уменьшается от 1,44 мг/г сырого вещества до 1,36 мг/г, снижение составляет от 2-6% по отношению к контролю. Схожая закономерность прослеживается и в фазу цветения.

Однако обработка ИУК во второй год вегетации приводит к более значительному снижению содержания хлорофиллов на 25-34%, в зависимости от варианта и фазы развития растения.

Таблица 2 - Содержание пигментов в листьях Trifolium pratense _при воздействии ИУК_

Фазы вегетации Вариант Содержание хлорофиллов на мг/г, сырого вещества Содержание каротиноидов на мг/г, сырого вещества

1 год %к коитр. 2 год %к контр 1 год %к контр. 2 год % к контр

Бутонизация Контроль 1,44±0,07 100,00 2,00±0,10 100,00 0,44±0,13 100,00 0,46±0,08 100,00

ИУК 46 мг/л 1,38±1,02 * 98,83 1,30±0,11 ** 65,00 0,45±0,11 102,27 0,48±0,11 104,34

ИУК 92 мг/л 1,36±1,02 94,47 1,35±0,10 67,50 0,47±0,09 106,81 0,53±0,09 115,21

ИУК 138 мг/л 1,40*1,00 97,22 1,32±0,12 66,00 0,41 ±0,02 ** 93,18 0,52±0,02 113,04

ИУК 184 мг/л 1,42±1,10 * 98,61 1,37±0,10 ** 68,50 0,43±0,07 ** 97,72 0,52±0,07 113,04

Цветение контроль 1,40±0,07 100,00 2,00±0,11 100,00 0,44±0,13 100,00 0,46±0,08 100,00

ИУК 46 мг/л 1,42±1,02 101,42 1,32±0,10 66,00 0,46±0,11 104,54 0,46±0,12 100,00

ИУК 92 мг/л 1,40±1,02 100,00 1,34±0,10 70,00 0,48±0,08 109,09 0,54±0,08 117,39

ИУК 138 мг/л 1,38±1,00 * 98,57 1,36±0,09 ** 68,00 0,52±0,02 118,18 0,53±0,03 115,21

ИУК 184 мг/л 1,36±1,09 * 97,14 1,38±0,10 ** 69,00 0,51 ±0,8 115,90 0,52±0,08 113,04

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

Одновременно нами было проведено определение содержания каротиноидов. Из таблицы 2 видно, что в первый год вегетации ИУК в концентрациях 46 мг/л и 92 мг/л приводит к некоторому увеличению содержания каротиноидов. ИУК в концентрациях 138 мг/л и 184 мг/л приводит к незначительному снижению данных пигментов.

В фазу цветения использование ИУК приводит к изменению в содержании каротиноидов: увеличение составляет от 4 до 18% в зависимости от концентрации ИУК.

Определение содержания каротиноидов во второй год вегетации показало, что под влиянием ИУК и в фазу бутонизации, и в фазу цветения наблюдается возрастание содержания пигмента от 4-17% в зависимости от варианта.

Влияние условий увлажнения на содержание пигментов в листьях

Trifolium pratense

Исследования показали, что условия увлажнения в большей степени оказали влияние во второй год вегетации, как на содержание хлорофиллов, так и каротиноидов. В фазу бутонизации в первый год вегетации содержание хлорофиллов понижается на 3-8%, во второй год вегетации снижение составляет 32-35%.

Таблица 3 - Содержание пигментов в листьях Trifolium pratense при

различной влажности почвы

1 год % к контр. 2 год %к контр 1 год %к контр. 2 год %к контр

Бутонизация контроль 1,46±0,07 100,00 2,00±0,07 100,00 0,44±0,13 100,00 0,48±0,08 100,00

50% ППВ 1,35±1,02 * 92,46 1,34±0,11 ** 67,00 0,46±0,11 104,54 0,45±0,11 * 93,75

70% ППВ 1,39±1,03 * 95,20 1,29±0,10 ** 64,50 0,49±0,09 111,36 0,55±0,06 114,58

80% ППВ 1,42±1,00 * 97,26 1,38±0,12 ** 69,00 0,52±0,02 118,18 0,48±0,02 100,00

90% ППВ 1,45±1,08 # 99,31 1,37±0,10 ** 68,50 0,54±0,07 122,72 0,45±0,05 ♦ 93,75

Цветение контроль 1,40±0,07 100,00 2,00±0,11 100,00 0,44±0,12 100,00 0,36±0,08 100,00

50% ППВ 1,44±1,02 102,85 1,34±0,09 67,00 0,46±0,10 104,54 0,46±0,14 127,77

70% ППВ 1,40±1,02 100,00 1,38±0,10 ** 69,00 0,45±0,05 102,27 0,64±0,09 177,77

80% ППВ 1,42±1,00 101,42 1,39±0,07 ** 69,50 0,45±0,02 102,27 0,13±0,04 * 36,11

90% ППВ 1,36±1,09 * 97,14 1,34±0,10 ** 67,00 0,41±0,09 * 93,18 0,09±0,08 * 25,00

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

Влияние условий освещения на содержание пигментов в листьях Trifolium pratense

В первый год вегетации в фазу бутонизации по мере снижения освещённости наблюдается понижение содержания хлорофиллов на 3-8%. Во второй год вегетации происходит более существенное уменьшение содержания данных пигментов на 32-35%.

Исследования, проведенные в фазу цветения, показали, что условия освещения в первый год вегетации не оказывают существенного влияния на содержание хлорофиллов. В то время, как на второй год содержание хлорофиллов снижается с 2 мг/г сырого вещества до 1,33-1,37 мг/г.

В фазу цветения первого года вегетации в варианте 25% и 10% естественного освещения, содержание каротиноидов снижается на 42 и 20%.

Уменьшение уровня каротиноидов отмечается и в фазу бутонизации второго года вегетации, причем в тех же вариантах - 25% и 10% естественного освещения.

Таблица 4 - Содержание пигментов в листьях Trifolium pratense при влиянии условий освещения

1 год %к контр. 2 год %к контр 1 год % к контр. 2 год %к контр

Бутонизация контроль естевенное освещение 1,46±0,07 100,00 2,01±0,10 100,00 0,44±0,12 100,00 0,46±0,08 100,00

75% 1,35±1,02 * 92,46 1,32±0,11 ** 65,67 0,45±0,10 102,27 0,48±0,11 104,34

50% 1,42±1,02 * 97,46 1,28±0,09 63,68 0,47±0,08 106,81 0,53±0,09 115,21

25% 1,41±1,00 * 96,57 1,38±0,13 ** 68,65 0,51±0,02 115,90 0,43±0,04 * 97,72

10% 1,43±1,10 * 97,94 1,35±0,08 ** 67,17 0,53±0,06 120,45 0,45±0,09 * 93,47

Цветение контроль естевенное освещение 1,40±0,07 100,00 2,00±0,11 100,00 0,25±0,13 100,00 0,36±0,09 100,00

75% 1,43±1,02 102,14 1,33±0,09 66,50 0,26±0,11 104,00 0,36±0,15 100,00

50% 1,41±1,02 100,71 1,34±0,10 ** 67,00 0,27±0,08 108,00 0,38±0,07 105,55

25% 1,39±1,00 * 99,28 1,36±0,08 ** 68,00 0,13±0,02 ♦ 52,00 0,44±0,05 122,22

10% 1,42±1,10 101,42 1,37±0,10 ** 68,50 0,20±0,07 * 80,00 0,42±0,09 116,66

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50. Влияние карбамида на содержание пигментов в листьях Trifolium pratense

Таблица 5 - Содержание пигментов в листьях Trifolium pratense при влиянии карбамида

Фазы вегетации Вариант Содержание хлорофю7лов на мг/г, сырого вещества Содержание каротиноидов на мг/г, сырого вещества

1 год % к контр. 2 год % к контр 1 год % к контр. 2 год % к контр

Бутонизация контроль 1,44±0,07 100,00 2,25±0,10 100,00 0,44±0,13 100,00 0,46±0,08 100,00

карбамид 2,5т/{/ 1,36±1,03 * 94,44 2,29±0,12 101,77 0,46±0,11 104,54 0,48±0,12 104,34

карбамид 3,5г/м2 1,39±1,01 * 96,52 2,36±0,08 104,88 0,48±0,08 109,09 0,53±0,08 115,21

карбамид 5,0г/м2 1,41±1,02 * 97,91 2,32±0,13 103,11 0,52±0,04 118,18 0,44±0,03 ** 95,65

карбамид 10,0г/м2 1,43±1,09 * 99,30 2,38±0,09 105,77 0,55±0,08 125,00 0,46±0,07 100,00

Цветение контроль 1,42±0,08 100,00 2,27±0,11 100,00 0,44±0,12 100,00 0,46±0,08 100,00

карбамид 2,5г/м2 1,44±1,03 101,40 2,33±0,10 102,64 0,46±0,17 104,54 0,46±0,12 100,00

карбамид 3,5г/м2 1,41±1,05 * 99,29 2,36±0,10 103,96 0,48±0,09 109,09 0,54±0,09 117,39

карбамид 5,0г/м2 1,39±1,00 * 97,88 2,34±0,08 103,08 0,44±0,03 100,00 0,55±0,03 119,56

карбамид 10,0г/м2 1,34±1,07 * 94,36 2,¿§±0,09 103,52 0,42±0,09 * 95,45 0,52±0,07 113,04

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

Проведенные исследования показали, что внесение в почву карбамида оказывает, в общем, незначительное влияние на содержание хлорофиллов. Так, в фазу бутонизации и в фазу цветения первого года вегетации, внесение карбамида приводит к снижению уровня хлорофиллов на 3-6% по отношению к контролю. Во второй год вегетации прослеживается несколько иная закономерность: внесение карбамида приводит к незначительному возрастанию содержания данных пигментов. В фазу бутонизации увеличение составляет от 3% до 5%, а в фазу цветения от 2% до 3% по отношению к контролю.

4.3. Влияние стрессовых факторов на формирование симбиотического аппарата Trifoliumpratense 4.3.1. Изменение количества клубеньков Trifolium pratense под влиянием

стрессовых факторов Сравнение полученных данных по влиянию различных факторов на число клубеньков показывает, что наиболее стрессогенными факторами для данного показателя выступают условия увлажнения и освещенности. Так, в фазу бутонизации первого года вегетации снижение интенсивности светового потока на 25% приводит к уменьшению числа клубеньков на 47%. Пятидесятипроцентное уменьшение светового потока вызывает снижение числа клубеньков на 94%. В вариантах 25% естественного освещения и 10% естественного освещения клубеньки отсутствуют.

■ 1 год ■ 2 год

Рис. 4. Влияние освещенности на количество клубеньков В фазу цветения снижение интенсивности светового потока ниже 75% естественного освещения так же не вызывает образования клубеньков. Повышение влажности почвы резко снижает число образовавшихся клубеньков, причем в большей степени в фазу цветения. В варианте 90% ППВ, как в фазу бутонизации, так и в фазу цветения клубеньки не образуются.

Изучение влияния ИУК и карбамида показало, что данные факторы не оказывают четко выраженного стрессогенного воздействия на клубенькообразование. Внесение ИУК сдерживает образование клубеньков.

Как было показано нашими исследованиями, в условиях избыточного увлажнения и создающейся вследствие этого гипоксии корневых систем, образование клубеньков крайне затруднено, либо невозможно.

фаза вегетации вариант кол-во клубеньков на одно растение

1 год %к контр. 2 год %к контр.

Бутонизация контроль 42,0±0,1 100,00 58,0±0,4 100,00

50%ППВ 18,0±0,3 ** 42,85 94,0±1,2 ** 42,85

70%ППВ 15,0±0,4 ** 35,71 12,0±0,3 ** 20,68

80% ППВ 18,0±0,1 ** 42,85 21,0±1,2 * 36,20

90% ППВ 0,0 0,00 0,00 0,00

Цветение контроль 132,0±0,13 100,00 142,0±0,15 100,00

50% ППВ 24,0±0,34 ** 18,18 128,0±0,32 *** 90,14

70% ППВ 19,0±0,41 ** 14,39 17,0±0,42 ** 11,97

80% ППВ 19,0±0,13 14,39 25,0±0,21 ** 17,60

90% ППВ 0,0 0,0 0,0 0,00

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50. _Таблица 7 - Влияние ИУК на количество клубеньков_

фаза вегетации вариант кол-во клубеньков на одно растение

1 год %к контр 2 год °/о К контр

Бутонизация контроль 35,00±0,04 100,00 54,00±0,04 100,00

ИУК 46мг/л 34,00±1,70 * 97,14 64,00±0,05 118,51

ИУК 92мг/л 38,00±1,23 108,57 57,00±0,07 114,81

ИУК 138мг/л 36,00±0,33 102,85 29,00±1,32 * 53,70

ИУК 184мг/л 25,00±0,05 *** 71,41 65,00±1,41 120,37

Цветение контроль 103,0(^1,23 100,00 125,00±0,06 100,00

ИУК 46мг/л 69,00±0,05 *** 66,99 84,00±0,45 ** 84,00

ИУК 92мг/л 68,00±1,24 # 66,01 63,20±0,12 ** 63,20

ИУК 138мг/л 38,00±1,00 * 36,89 25,60±0,21 ** 25,60

ИУК 184мг/л 34,00±1,45 * 33,00 54,40±0,34 ** 54,40

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

Таблица 8 - Влияние карбамида на количество клубеньков

фаза вегетации вариант кол-во клубеньков на одно растение

1 год %к контр 2 год %к контр

Бутонизация контроль 35,00±0,54 100,00 50,00±0,04 100,0 0

карбамид 2,5г/м2 15,00±1,73 * 42,85 55,00±1,34 * 42,85

карбамид 3,5г/м2 56,00±1,33 160,00 19,00±1,12 160,0 0

карбамид 5,0г/м2 23,00±0,35 * 94,28 62,00±0,54 ** 94,28

карбамид 10,0 г/м2 68,0Ш=0,25 194,28 21,00±0,14 194,2 8

Цветение контроль 108,00±0,44 100,00 125,00±0,54 100,0 0

карбамид 2,5г/м2 18,00±1,57 * 16,66 84,00±1,21 * 67,20

карбамид 3,5г/м2 82,00±0,23 *** 75,92 23,00±1,47 * 18,40

карбамид 5,0г/м2 29,00±0,31 ** 26,85 94,00±0,26 *** 75,20

карбамид 10,0 г/м2 98,0(Ш),35 *** 90,74 21,00±0,25 ** 16,80

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

4.3.2. Гистоморфологическое исследование макро- и микросимбионта

При изучении срезов тканей клубеньков Trifolium pratense установлено, что под воздействием стрессогенных факторов происходит изменение ультраструктуры макросимбионта: снижение числа рибосом, везикуляция гранулярного эндоплазматического ретикулума и диктиосом аппарата Гольджи, набухание митохондрий, просветление нуклеоплазмы. Стрессогенное воздействие отразилось также и на ультраструктуре микросимбионта: увеличение объема перибактероидного пространства (ПБП), слияние симбиосом, лизис бактероидов. Нами отмечено, старение корневых клубеньков, как ответ на стрессорное воздействие выступает, как неоднозначный механизм, обусловленный сложностью структурно-функциональной организации симбиотической системы, в которой партнеры симбиоза - бактерии Rhizobium trifolii и растения Trifolium pratense, неоднозначно реагируют на воздействие эндо- и экзогенных факторов.

4.4. Влияние стрессовых факторов на активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках Trifolium pratense

Кислая фосфатаза (КФ), фермент, являющийся маркером процесса старения макро- и микросимбионта. Как показали проведенные исследования, усиление стрессогенного воздействия совпадает с максимальным возрастанием активности кислой фосфатазы, что может иллюстрировать интенсификацию гидролитических процессов деградации макро- и микросимбионта.

Исследования показали, что все изученные стрессовые факторы приводят к резкому (22-120%) увеличению активности кислой фосфатазы.

Таблица 9 - Активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках _при влиянии ИУК_

Фазы вегетации Вариант Активность кислой фосфатазы, у.е. на 1г сырой массы ткани

1 год %к контр 2 год %к контр

Бутонизация контроль 31,00±0,17 100,00 32,00±0,17 100,00

ИУК 46 мг/л 38,00±1,12 122,58 36,00±0,11 112,50

ИУК 92 мг/л 43,00±1,02 138,70 41,00±0,11 128,12

ИУК 138 мг/л 48,00±1,01 154,83 42,00±0,13 143,75

ИУК 184 мг/л 51,00±1,13 164,37 50,00±0,10 156,25

Цветение контроль 31,00±0,17 100,00 32,00±0,13 100,00

ИУК 46 мг/л 48,00±1,02 154,83 47,00±0,17 146,87

ИУК 92 мг/л 53,00±1,12 170,96 52,00±0,20 162,50

ИУК 138 мг/л 57,00±1,03 183,87 55,00±0,19 177,41

ИУК 184 мг/л 62,00±1,19 200,00 62,00±0,11 193,75

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

Как видно из результатов, приведённых в таблице 9, обработка Trifolium pratense стимулятором роста, способствует увеличению активности кислой фосфатазы, по сравнению с контрольной пробой. Уровень активности кислой фосфатазы в фазе цветения выше, чем в фазе бутонизации.

Таблица 10 - Активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках

при влиянии увлажнения

Фазы вегетации Вариант Активность кислой фосфатазы, у.е. на 1г. сырой массы ткани

1 год % к контр 2 год %к контр

Бутонизация контроль 31,00±0,27 100,00 32,00±0,03 100,00

50% ППВ 46,00±1,42 148,38 32,00±0,23 100,00

70% ППВ 49,00±1,13 158,06 42,00±0,13 131,25

80% ППВ 56,00±1,05 180,64 48,00±0,12 150,00

90% ППВ 63,00±1,58 203,22 52,00±0,24 162,00

Цветение контроль 31,00±0,77 100,00 32,00±0,11 100,00

50% ППВ 38,00±1,72 122,58 39,00±0,09 121,87

70% ППВ 46,00±1,05 148,38 48,00±0,10 150,00

80% ППВ 52,00±1,50 167,74 54,00±0,07 168,45

90% ППВ 65,00±1,57 209,67 62,00±0,10 193,75

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

Данные по влиянию карбамида свидетельствуют об увеличении активности КФ. Аналогичная картина наблюдается при влиянии ИУК. При сравненнии полученных данных активность КФ в различных фазах развивития растения иллюстрирует увеличение активности данного фермента в фазу цветения по сравнению с фазой бутонизации.

Таблица 11 - Активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках _при влиянии освещения_

Фазы вегетации Вариант Активность кислой фосфатазы, у.е. на 1г. сырой массы ткани

1 год % к контр 2 год %к контр

Бутонизация контроль естественное освещение 31,00±0,67 100,00 32,0(Ж),15 100,00

75% 38,00±1,32 122,58 46,00±0,41 143,75

50% 45,00±1,52 145,16 48,00±0,39 150,00

25% 48,00±1,40 154,83 46,00±0,63 143,75

10% 52,00±1,15 167,74 59,00±0,38 184,37

Цветение контроль естественное освещение 31,00±0,02 100,00 32,00±0,12 100,00

75% 48,00±1,64 154,83 45,00±0,39 140,62

50% 58,00±1,46 187,09 42,00±0,14 131,25

25% 59,00±1,45 190,32 54,ООН),58 168,75

10% 69,00±1,40 222,58 66,00±0,14 206,25

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

Аналогично данным предыдущих исследований, степень освещения влияет на активность КФ следующим образом: чем ниже освещённость, тем выше содержание КФ, в корнях и клубеньках Trifolium pratense.

Таблица 12 - Активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках

при влиянии карбамида

Фазы вегетации Вариант Активность кислой фосфатазы, у.е. на 1г. сырой массы ткани

1 год %к контр 2 год % к контр

Бутонизация контроль 31,00±0,27 100,00 32,00±2,10 100,00

карбамид 2,5г'м2 38,07±1,33 122,58 36,00±0,12 112,50

карбамид 3,5г/м2 43,00±1,11 138,70 41,00±0,28 128,12

карбамид 5,0г/м2 48,00±1,12 154,83 46,00±0,23 143,75

карбамид 10,0г/м2 51,00±1,29 164,51 50,00±0,19 156,25

Цветение контроль 45,00±0,38 100,00 34,00±0,11 100,00

карбамид 2,5г/м2 49,00±1,43 108,88 36,00±0,16 105,88

карбамид 3,5г/м2 43,00±1,25 ** 95,55 41,00±0,13 164,70

карбамид 5,0г/м2 46,00±1,10 102,22 46,00±0,18 158,82

карбамид 10,0г/м2 53,00±1,34 117,77 50,00±0,59 191,17

* (Р<0,05); ** (Р<0,005); *** (Р<0,0005) - в сравнении с контролем; п=50.

Наиболее стрессовые воздействия на активность КФ наблюдаются при повышенном увлажнении 90% ППВ.

ИУК, карбамид, овсвещение, увлажнение увеличивают активность КФ в корнях и клубеньках Trifolium pratense. Наибольшее увеличение наблюдается в

фазе цветения. Из четырёх стрессовых факторов наибольшее влияние оказывает уровень освещенности. Чем ниже уровень освещённости, тем выше уровень активности КФ.

Необходимо отметить, что вопрос образования кислой фосфатазы под воздействием стрессогенных факторов в нашей стране недостаточно изучен. В литературе имеются разрозненные представления о маркерном эффекте кислой фосфатазы, как индикатора старения в ответ на стрессовое воздействие, и эта проблема требует дальнейшего изучения.

Выводы

1. Под воздействием факторов стресса уменьшается прирост растений Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii (10 - 60%) в зависимости от интенсивности стрессового воздействия. Установлено, что ростовые показатели второго года исследования превосходят первый за счёт адаптационных особенностей, сформировавшихся в регулируемых условиях среды.

2. Впервые показано, что при увеличении интенсивности воздействия 3-идолилуксусной кислоты, снижении освещенности и понижении влагоёмкости почвы на второй год эксперимента происходит уменьшение содержания суммы хлорофиллов (а+b) в листьях на 30 - 35%. Увеличение концентрации карбамида от 2,5 г/м2 до 10 г/м2 не влияет существенно на изменение содержания хлорофиллов. Содержание каротиноидов при увеличении интенсивности воздействия факторов стресса изменяется разнонаправленно. Снижение уровня каротиноидов составляет от 3 - 74%, увеличение содержания каротиноидов колеблется в пределах от 4 - 22% в зависимости от фактора и интенсивности его воздействия.

3. Определено, что активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках возрастает при старении и деградации азотфиксирующей системы бобового растения на 20 - 122%, что свидетельствует о маркерном эффекте КФ на процессы старения симбиотической системы Trifolium pratense и Rhizobium trifolii.

4. Влияние интенсивности стрессогенного воздействия на эффективность симбиотической системы подтверждается гистоморфологической диагностикой макро- и микросимбионта. Азотфиксирующие растения Trifolium pratense, находящиеся в симбиозе с клубеньковыми бактериями Rhizobium trifolii в зависимости от внешних и внутренних факторов приобретают различные адаптационные признаки, способствующие более активной фиксации атмосферного азота.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях: Список работ, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

1. Медведева И.В. Адаптационные особенности азотфиксирующих растений на примере Trifolium pratense - красного лугового клевера в симбиозе с клубеньковыми бактериями / И.В. Медведева, Т.А. Снисаренко // Вестник МГОУ. - 2006. - № 4. - С. 50-56 (авторский вклад более 70%).

2. Медведева И.В. Старение клубеньков Trifolium pratense под воздействием стрессогенных факторов / Т.А. Снисаренко, И.В. Медведева // Вестник МГОУ. - 2010. - № 3. - С. 90-94 (авторский вклад более 70%).

3. Медведева И.В. Гистоморфологическое исследование макро - и микросимбионта Trifolium pratense и Rhizobium trifolii в условиях стресса / И.В. Медведева // Вестник МГОУ, (в печати).

4. Медведева И.В. Эволюция азотфиксирующих форм микроорганизмов / И.В. Медведева // Сб. мат. I Международ, научно-практической конференции 21-24 октября 2008 г. М. МГОУ. - 2008. - С. 170-171 (авторский вклад 100%).

5. Медведева И.В. Эволюция азотфиксирующих форм микроорганизмов / И.В. Медведева, О.В. Орехов // Материалы X Международной научной конференции, посвященной 450-летию Астрахани (Астрахань, 25-30 апреля 2008 г.) Астрахань. - 2008. - С. - 281-282 (авторский вклад 70%).

6. Снисаренко Т.А. Адаптация микроорганизмов Rhizobium trifolii в условиях стресса / Т.А. Снисаренко, И.В. Медведева // Мат. VI Международ, научной конференций «Экология и безопасность жизнедеятельности» (6-7 дек. 2007 г., Сумгаит, Азербайджанская республика). Сумгаит. - 2007. - С. 26. (авторский вклад 70%).

7. Медведева И.В. Стрессовые реакции как инициаторы мобилизации механизмов специализированной адаптации симбиотических растений / Медведева И.В. // Актуальные проблемы биоэкологи. Сб. мат. Международ, научно-практической конференции (Москва, 26-28 октября 2010 г.) М. - 2010. С. 77-78 (авторский вклад 100%).

8. Снисаренко Т.А. Формирование практической направленности личности студентов биологических специальностей в процессе изучения курса «Микробиология» / Т.А. Снисаренко, И.В. Медведева // Мат. Межцународн. научно - практической конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии в школе и в ВУЗЕ». (8-10 нояб. 2007 г). Москва. - С. 129-130.

Учебно-методические пособия:

9. Снисаренко Т.А. «Учебно-методический комплекс по специальности «Биоэкология»» / Т.А. Снисаренко, И.В. Медведева, А.П. Дубровин // Учебно-методическое пособие М.: ООО «Бизнес-Вита» . - 2008. - С. 60.

Усл.печл. 1,4. Тираж 120 экз. Заказ № 150 Издательство Московского государственного открытого университета. 107996, Москва, ул. Павла Корчагина, д.22 Типография МГОУ

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Медведева, Ирина Валентиновна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АДАПТАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ МАКРО- И МИКРОСИМБИОНТА В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ

СТРЕССОГЕННЫХ ФАКТОРОВ.

1.1. Стресс и адаптация как общебиологические понятия.

1.2. Взаимоотношения в симбиозе бобовых растений и клубеньковых бактерий.

ГЛАВА 2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ TRIFOLIUM РRATENSE И СИМБИОТИЧЕСКИХ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ RHIZOBIUM TRIFOLII.

2.1. Агробиологическая характеристика Trifolium pratense.

2.2. Систематика, филогения, морфологическая организация макрои микросимбионта.

2.3. Физиологическая организация макро- и микросимбионта.

2.4. Формирование клубеньков бобовых растений.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 4. АДАПТАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ TRIFOLIUM PRATENSE В СИМБИОЗЕ С RHIZOBIUM TRIFOLII ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ФАКТОРОВ СТРЕССА.

4Л. Изменение параметров роста вегетативных органов Trifolium pratense в условиях стресса.

4.2. Изменение содержания пигментов в листьях Trifolium pratense в условиях стресса.

4.3. Влияние стрессовых факторов на формирование симбиотического аппарата Trifolium pratense.

4.3.1. Изменение количества клубеньков Trifolium pratense под воздействием стрессовых факторов.

4.3.2. Гистоморфологическое исследование макро- и микросимбионта.

4.4. Влияние стрессовых факторов на активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках Trifolium pratense.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii"

Актуальность исследования. Изучение адаптационных особенностей симбиотических растительных организмов, является важным теоретическим аспектом современной биологии, как проблема эволюции, систематики, экологии, физиологии и биохимии растений. В работах Кузнецова [78], Лукаткина [39], рассматривается вопрос о содержании адаптации, как общебиологического понятия, и его соотношения со стрессовой устойчивостью растений к неспецифическим для них факторам. С другой стороны изучение адаптаций позволяет оценить устойчивость организмов по отношению к экологическим факторам и осуществить прогнозы развития вида.

Адаптация симбиотических организмов привлекала к себе внимание, как эволюционный процесс, являющийся теоретической моделью изучения многообразных форм взаимоотношений растений и микроорганизмов в филогенетическом аспекте [60]. Коэволюционная система растение -микроорганизм в сочетании с комплексом стрессовых факторов, обусловленных средой в условиях, которой эволюционировал организм совместно с перестройкой генной системы растения, рассматривалась в работах [40], автор подчеркивает необходимость всестороннего изучения адаптации растений в условиях воздействия неспецифических факторов как условия создания полноценной картины эволюции вида.

В экологии растений активное развитие получило направление по изучению адаптационных особенностей и действия стрессовых факторов на рост и развитие симбиотических систем растение - микроорганизмы, исследования касаются механизмов и особенностей минерального питания, роста и развития, морфологии растения в условиях действия стрессогенных факторов [69]. В частности, стрессогенными факторами считают: экстремальные значения pH, температуры, высокие концентрации солей и др.

B.В., [81, 82, 83, 85]. В работах Голубева ЯМ., Топунова А.Ф., Гончарова

C.С. [20, 21, 75, 84] была выделена коллоидная система культуры бактерий и рассмотрена ее устойчивость к неспецифическим факторам среды с точки зрения наиболее типичных стресс - ответов, фиксируемых на уровне ферментативных систем симбионтов. Установлено, что, при критической интенсивности стрессогенного фактора происходит потеря специфичности бактериальной колонии за счет перестройки структуры метаболитов, данная проблема рассматривалась исследователями как теоретическая и прикладная [11, 12, 13, 14]. Настоящая работа является актуальной в связи с изучением экологии взаимодействия симбиотических организмов.

Адаптациционные особенности Trifolium pratense в симбозе с Rhizobium trifolii в условиях стресса изучаются впервые.

Цель работы: Выявление адаптационных особенностей Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii. Задачи:

1. Изучить изменение параметров роста Trifolium pratense под воздействием факторов стресса.

2. Изучить содержание пигментов и активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках Trifolium pratense в онтогенезе.

3. Провести микробиологическую диагностику эффективности симбиоза Trifolium pratense с Rhizobium trifolii под воздействием разнородных стрессов (температура, увлажнение, освещенность, воздействие фитогормонов и элементов минерального питания) в регулируемых условиях среды.

Научная новизна. Полученные экспериментальные данные развивают представления об адаптационных особенностях макро- и микросимбионта в ответ на воздействие стрессовых факторов.

Впервые выявлены особенности- сочетанного воздействия комплекса специфических и. неспецифических стрессовых факторов на симбиотические растения Trifolium pratense и клубеньковые бактерии Rhizobium trifolii.

Установлена взаимосвязь, отражающая степень эффективности, симбиотической системы и интенсивности комплексного влияния природных и антропогенных стрессовых факторов.

На фоне изменения гормонального статуса исследуемых растений, азотистых субстратов, освещенности и увлажнения, выявлена взаимосвязь процессов адаптации и деградации макро- и микросимбионта в зависимости от экспериментальных доз воздействующих веществ, определены критериш факторов стресса, позволяющие выявить оптимальные условия среды, способствующие возникновению процессов адаптации.

Положения, выносимые на защиту:

2. Под воздействием стрессовых факторов Rhizobium trifolii приобретает ряд симбиотических адаптаций.

Реализация материалов исследования. Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы могут найти применение при разработке основных критериев анализа эффективности взаимодействия«макро- и микросимбионта в условиях стресса, комплексов микроорганизмов и биологически активных веществ, повышающих эффективность симбиоза и интенсивность азотфиксации. Предложенные методы могут применяться для оптимизации посевных качеств лугового клевера. Приведенные методики используются при проведении практических занятий по дисциплине «Микробиология» на биолого-химическом факультете МГОУ.

Определены оптимальные условия увлажнения и освещенности на рост и развитие Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации были представлены на международных научных конференциях "Актуальные проблемы биоэкологии" (МГОУ, 2008; МГОУ, 2010), на заседаниях и научных семинарах кафедры ботаники и основ сельского хозяйства МГОУ, на X Международной научной конференции, посвященной 450-летию Астрахани, на X Международной научной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Сумгаит, Азербайджанская республика (2007).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в семи печатных работах, в том числе 3 работы в издании рекомендованном ВАК России.

Личное участие автора. Автором лично осуществлен анализ эффективности симбиоза, сбор почвенных и растительных образцов, выделение чистых культур и создание коллекции бактерий, подготовка и проведение вегетационных и лабораторных опытов по изучению ростовых процессов лугового клевера, биохимической активности клубеньковых бактерий в условиях действия стрессовых факторов.

Автором лично проведена статистическая обработка материалов, их интерпретация, написание текста диссертации. В опубликованных в соавторстве работах доля автора составляет 70%.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы (183 источника, в том числе 71 иностранных). Работа изложена на 126 страницах, содержит 21 рисунок, 21 таблицу.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Медведева, Ирина Валентиновна

выводы

2. Впервые показано, что при увеличении интенсивности воздействия 3-идолилуксусной кислоты, снижении освещенности и понижении влагоёмкости почвы на второй год эксперимента происходит уменьшение содержания суммы хлорофиллов (а+b) в листьях на 30 - 35%. Увеличение 2 концентрации карбамида от 2,5 г/м" до 10 г/м не влияет существенно на изменение содержания хлорофиллов. Содержание каротиноидов при увеличении интенсивности воздействия факторов стресса изменяется разнонаправленно. Снижение уровня каротиноидов составляет от 3 - 74%, увеличение содержания каротиноидов колеблется в пределах от 4 - 22% в зависимости от фактора и интенсивности его воздействия.

3. Определено, чго активность кислой фосфатазы в корнях и клубеньках возрастает при старении и деградации азотфиксирующей системы бобового растения на 20 - 122%, что свидетельствует о маркерном эффекте КФ на процессы старения симбиотической системы Trifolium pratense и Rhizobium trifolii.

4. Влияние интенсивности стрессогенного воздействия на эффективность симбиотической системы подтверждается гистоморфо логической диагностикой макро- и микросимбионта. Азотфиксирующие растения Trifolium pratense, находящиеся в симбиозе с клубеньковыми бактериями Rhizobium trifolii в зависимости от внешних и внутренних факторов приобретают различные адаптационные признаки, способствующие более активной фиксации атмосферного азота.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Медведева, Ирина Валентиновна, Москва

1. Андреев В.Ю. Количественный спектрофотометрический метод определения моносахаридного состава растительных полисахаридов с о-толуидиновым реактивом / В.Ю. Андреев // С. - х. биология, 1992. - № 1. -С. 154-158.

2. Андреева И.Н. Сравнительное электронно-микроскопическое исследование клубеньков люпина, образованных эффективным и неэффективным ш гаммом Rhizobium / И.Н. Андреева // II Докл. АН СССР. -Т.-282.-С. 251-253.

3. Андреева И.Н. Перибактероидное пространство корневых клубеньков бобовых: электронно-микроскопическое исследование. / И.Н. Андреева, Козлова Г.И., Ливанова Г.И., Жизневская ГЛ., Измайлов С.Ф. // Физиология растений 1989. - Т. - 36. - С. 551-560.

4. Антонюк Л.П. Влияние лектина пшеницы на метаболизм Azospirillum brasilense: индукция биосинтеза белков / Л.П. Антонюк, O.P. Фомина, В.В. Игнатов // Микробиология. 1997. - Т. - 66. - С. 172-178.

5. Арасимович В.В. Методы анализа пектиновых веществ, гемицеллюлоз и пектолитических ферментов / В.В. Арасимович, C.B. Балтага, Н.Ч. Пономарева // Кишинев: АН Молд. СССР, 1970. С. 84.

6. Баширова Н.Ф. Деоксигенация легоглобина и ее возможная роль в регуляции кислородного режима в клубеньках бобовых / Н.Ф. Баширова,

7. A.Ф. Топунов, В.В. Талызин, В.Л. Кретович // Докл. АН СССР, 1990. -Т.310. № 5. - С. 1249-1252.

8. Бейлин И.Г. Паразитизм и эпифитотиология / И.Г. Бейлин // Наука, 1986.-С. 352.

9. Берг Л.С., 1977. Номогенез или эволюция на основе закономерностей / Л.С. Берг // Труды по теории эволюции. Л.: Наука. - С. 95-338.

10. И. Бонарцева Г.А. Потеря строгой хозяйской специфичности у Rhizobium meliloti в присутствии рифампипа / Г.Л. Бонарцева, Т.В. Кал южная, E.H. Мишустин //. Изд. РАН. Сер. Биол. 1993. - № 4. - С. 623-624.

11. Бонарцева Г.А. Влияние разных концентраций кислорода, сахарозы и нитрата на синтез поли-/?-оксибутирата Rhizobium phaseoli / Г.А. Бонарцева,

12. B.Л. Мышкина, Е.Д. Загреба // Микробиология, 1995. Т. 64. - № 1. - С. 4043.

13. Бонарцева Г.А. Содержание поли-/?-оксибутирата в клетках различных видов Rhizobium в зависимости от источников углерода и азота в среде / Г.А. Бонарцева, В.Л. Мышкина, Е.Д. Загреба // Микробиология, 1994. — Т. 63. — № 1.-С. 78-85.

14. Веселовский В.А. Стресс растения. Биофизический подход / В.А. Веселовский, Т.В. Веселова, Д.С. Чернавский // Физиология растений. 1993. -Т. 40.-№4.-С. 553-557.

15. Гавриленко В.Ф. Большой практикум по физиологии растений / В.Ф. Гавриленко, М.Е. Ладыгина, Л.М. Хандобина // М.: Высш. шк. 1975. - С. 392.

16. Гамбург К.З. Определение активности ОИУК и ее ингибитора. Методы определения регуляторов роста и гербицидов / Под ред. Ю.В. Ракитина // М.: Наука, 1966. С. 57-66.

17. Гелсон А. Жизнь зеленого растения / А. Гелсон, П. Девис, Р. Сэттер // Мир. М, 1983. - С. 325-329.

18. Гладкова В.Н. Жизнь растений / В.Н. Гладкова, Тахтаджяна A.JI. // Порядок орхидные (Orchidales): М., 1982. Просвещение. - С. 248-274.

19. Голубева Л.И. Получение и свойства гомогенного препарата метлегоглобинредуктазы цитозоля клубеньков люпина / Л.И. Голубева, А.Ф.

20. Топунав, С.С. Гончарова, К.Б. Асеева, В.Л. Кретович //-Биохимия^—1988.—т. 53. -№ 10.-С. 1712-1717.

21. Голубева Л.И. Взаимодействие метлегоглобинредуктазы цитозоля клубеньков люпина с кислородпереносящими гемопротеидами / Л.И. Голубева, А.Ф. Топунов, В.В. Талызин, В.Л. Кретович // Докл. АН СССР, 1987. т.294. - № 6. - С. 1489-1492.

22. Гродзинский A.M. Краткий справочник по физиологии растений / Д.М. Гродзинский // Наук. Думка. Киев, 1973. - С. 591.

23. Гуськов A.B. Метаболизм ауксинов в растениях и его регуляция / A.B. Гуськов // Итоги науки и техники. Сер. Физиология растений. Винити. М., 1991.-С. 151.

24. Даддингтон К. Эволюционная ботаника/ К. Даддингтон // М., 1972. -Мир. С. 307.

25. Дмитриев А.П. Фитоалексины и их роль в устойчивости растений / А.П. Дмитриев // Наук, думка. Киев, 1999. - С. 209.

26. Догель В.А. Курс общей паразитологии /В.А. Догель/ М Учпедгиз. Л., 1941.-С. 287.

27. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов // М., 1985. -С. 371.

28. Дьяков Ю.Т. Эволюция паразитизма у грибов / Ю.Т. Дьяков // Микол. и фитопатол., 1980.-Т. 14. -№2. -С. 179-180.

29. Дьяков Ю.Т. Общая и молекулярная фитопатология / Ю.Т. Дьяков, O.JI. Озерецковская, В.Г. Джавахия, С.Ф. Багирова // Общество фитопатологов. М., 2001. - С. 302.

30. Еленкин A.A. Явления симбиоза с точки зрения подвижного равновесия сожительствующих организмов / A.A. Еленкин // Болезни растений, 1908.-№ 3-4. С. 106-176.

31. Еленкин A.A. Закон подвижного равновесия в сожительствах и сообществах растений / A.A. Еленкин // Изв. Главн. бот. сада РСФСР, 1923. -Т. 20.-Вып. 2.-С. 75-121.

32. Заварзин // М., 2004. Наука. - С. 348.

33. Калюжная Т.В. Влияние ампицилина и рифампина на симбиотические свойства Rhizobium meliloti, Rhizobium trifolii / T.B. Калюжная, Г.А. Бонарцева, E.H. Мишустин // Изв. РАН. Сер. Биол., 1993. -№ 4. С. 628-630.

34. Каратыгин И.В. Коэволюция грибов и растений / И.В. Каратыгин // Труды Ботан. ин-та РАН, 1993. Вып. 9. - С. 1-118.

35. Корнилов A.A. Продвижение эспарцета в засушливые степные районы и роль клубеньковых бактерий / A.A. Корнилов // Микробиология, 20. вып. 4, 1952.-С. 423-428.

36. Косенко J1.B. Влияние лектина гороха на рост Rhizobium leguminosarum / В.М. Рангелова, А.Ф. Антипчук // Микробиол. журн., 1993. -Т. 55.-С. 65-70.

37. Лукаткин A.C. Холодовое повреждение теплолюбивых растений и окислительный стресс/ A.C. Лукаткин // Изд-во Мордов. ун-та. Саранск, 2002.-С. 208.

38. Лутова Л.А. Генетика развития растений / Л.А. Лутова, H.A. Проворов, О.Н. Тиходеев, И.А. Тихонович, Л.Т. Ходжайова, С.О. Шишкова // Под ред. Инге-Вечтомова. Наука. - С.Г. СПб., 2000. - С. 539.

39. Луцик М.Д. Лектины / М.Д. Луцик, E.H. Панасюк, А.Д. Луцик // Львов^-Вища школа. 1984. - С. Л 52--

40. Маличенко С.М. Выделение лектинов из семян и корней люпина (Lupinus luteus L.) и изучение некоторых их свойств/ С.М. Маличенко, Н.И. Назаренко, Е.В. Кириченко, В.Н. Заец // Физиология и биохимия культ, растений. 1994. - Т. 26. - С. 252-256.

41. Маргулис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки/ Л. Маргулис // М., 1983.-Мир.-С. 351.

42. Мишустин E.H., Шильникова В.К. Биологическая фиксация атмосферного азота / E.H. Мишустин, В.К. Шильникова // Изд-во «Наука» . -1968.-С. 273-278.

43. Наследов Г.А. Локализация кальция в поперечнополосатой мышце миноги в покое и в состоянии контрактуры, выявляемая антимонатными методами / Г.А. Наследов, Н.В. Самосудова, Н.Ф. Скорбовичук // Цитология. 1991.-Т. 33.-С. 37-42.

44. Овцына А.О. Структура, функции и возможность практического применения сигнальных молекул, инициирующих развитие бобоворизобиального симбиоза / А .О. Овцына, И.А. Тихонович // Экологии, генетика. 2004. - Т. 2. - № 3. - С. 14-24.

45. Озерецковская О.Л. Проблемы специфического фитоиммунитета / О.Л. Озерецковская // Физиология растений. 2002. - Т. 49. - С. 148-154.

46. Парийская А.Н. Распространение в природе и возможные пути эволюции азотфиксирующего симбиоза / А.Н. Парийская, И.Л. Клевенская // Усп. Микробиологии. 1979. - Вып. 14. - С. 124-147.

47. Пахомова В.М. Основные положения современной теории стресса и неспецифический адаптационный синдром у растений / В.М. Пахомова // Цитология, 1995. - Т. 17. - № 1 -2. - С. 66-9L.

48. Пахомова В.М. Мембранный потенциал и физиологическое состояние клеток корней пшеницы при повреждающем воздействии / В.М. Пахомова, Д.В. Пахомов // Физиология и биохимия культ, растений. 1991. - Т. 23. - № 2. - С. 145-151.

49. Перковская Г.Ю. Индуцирование устойчивости лука к болезням с помощью биогенных индукторов / Г.Ю. Перковская, A.M. Бейдер, А.П. Дмитриев // Биополимеры и клетка. 1991. - Т. 7. - С. 91-94.

50. Пирузян Э.С. Плазмиды агробактерий и генетическая инженерия растений / Э.С. Пирузян, В.М. Андрианов // Наука, М., 1985. С. 278.

51. Проворов H.A. Генетико-эволюционные основы учения о симбиозе / H.A. Проворов // Жури. общ. биологии. 2001. - Т. 66. - № 5. - С. 371-388.

52. Проворов H.A. Генетика симбиотической азотфиксации у клубеньковых бактерий / H.A. Проворов, A.A. Аронштам // Итоги науки и техн. Сер. микробиол. (Винити) . 1991. - Т. 23. - С. 3-97.

53. Проворов H.A. Сравнительная генетика и эволюционная морфология симбиозов растений с микробами-азотфиксаторами и эндомикоризными грибами / H.A. Проворов, А.Ю. Борисов, И.А. Тихонович // Журн. общ. биологии. 2002. - Т. 63. - № 6. - С. 451 -472.

54. Проворов H.A. Макро и микроэволюция бактерий в системах симбиоза / H.A. Проворов, H.H. Воробьев, Е.Е. Андронов // Генетика. - 2008. -Т. 44.-№ 1. - С. 12-28.

55. Проворов H.A. Метаболическая интеграция организмов в системах симбиоза / H.A. Проворов, Е.А. Долгих // Журн. общ. биологии. 2006. - Т. 67.-№6.-С. 403-422.

56. Проскуряков С.Я. Биология окиси азота / С.Я. Проскуряков, А.Г. Конопляников, А.И. Иванников, В.Г. Скворцов // Усп. соврем, биол. 1999. -Т. 119.-С. 380-395.

57. Пятыгип С.С. Электрогенез клеток растений в условиях стресса / С.С. Пятыгин // Усп. совр. Биол, 2003. Т. 123. - № 6. - С. 552-562.

58. Пятыгин С.С. Роль плазматической мембраны в восприятии холодового воздействия на клетки растений / С.С. Пятыгин // Биол. мембраны, 2004. Т. 21. - № 6. - С. 442-449.

59. Пятыгин С.С. Электрическая активность клеток высших растений при действии стресс-факторов (на примере охлаждения) / С.С. Пятыгин, В.А. Опритов // Вестн. Нижегородск. ун-та им. H.H. Лобачевского. Сер. биол. Вын. 3(5), 2004.-С. 172-184.

60. Пятыгин С.С. Надежность и реактивность биологических систем / С.С. Пятыгин, О.В. Орлова, С.А. Мысягин // Изд-ва ННГУ. Н. Новгород, 2006. -С. 76.

61. Ребров A.B. Структурные явления при упругой деформации высокоориентированного полигидроксибутирата / A.B. Ребров, В. А.

62. Дубинский, Ю.Г1. Некрасов, Г.А. Бонарцева // Высокомолекулярные соединения. Сер. А., 2002. т. 44. - № 2. - С. 1-5.

63. Ретивин В.Г. Уровень АТФ во флоэмном экссудате стебля высшего растения на ожог и охлаждение / В.Г. Ретивин, В.А. Опритов, H.H. Абрамова, С.А. Лобов С.Б. Федулина // Вестн. Нижегородск. ун-та им. Н.И. Лобачевского. Нижегород., 1999. -Вып. 1.-С. 124-131.

64. Ретивин- В.Г. Предадаптация тканей стебля Cucurbita pepo к повреждающему действию низких температур, индуцированная потенциалом действия / В.Г. Ретивин, В.А. Опритов, С.Б. Федулина // Физиология растений,- 1997.-Т. 44.-№4. -С. 499-510,— ----

65. Ринькис Г.Я. Оптимизация минерального питания растений / Г.Я. Ринькис // Рига: Зинатне, 1972. С. 355.

66. Родченко О.П. Адаптация растущих клеток корня к пониженным температурам. / О.П. Родченко, Э.А. Маричева, Г.П. Акимова // Новосибирск: Наука. 1988.-С. 146.

67. Розов Ф.Н. Ген гороха Sym31, контролирующий дифференцировку бактерий в бактероиды в клубеньках, учавствует в нитрат-зависимой регуляции клубенькообразования / Ф.Н. Розов, C.B. Шлеев, Н.Э. Петрова,

68. B.Е. Цыганов, А.Ю. Борисов, А.Ф. Топунов, И.А. Тихонович // Физиология растений. 2001. - т.48. - № 4. - С. 536-541.

69. Сварадж К. Влияние водного стресса на ферментативное восстановление легоглобина в клубеньках сои / К. Сварадж, А.Ф. Топунов, Л.И. Голубева, В.Л. Кретович // Физиология растений. 1986. - т.ЗЗ. - № 2.1. C. 87-92.

70. Селье Г. На уровне целого организма / Селье Г. // М.: Наука. 1972. -С. 122.

71. Таланова В.В. Влияние ионов кадмия и свинца на рост и содержание пролина и АБК в проростках огурца / В.В. Таланова, А.Ф. Титов, Н.П. Боева // Физиология растений. 1999. - Т. 46. - С. 164-167.

72. Талызин В.В. Бактериальные редуктазы, восстанавливающие кислородпереносящие гемопротеиды / В.В. Талызин, А.Ф. Топунов, Н.Ф. Баширова, В.Л. Кретович // Докл. АН СССР. 1988. - т.ЗОЗ. - № 4. - С. 10111012.

73. Тарчевский И.А. Содержание пигментов как показатель мощности развития фотосинтетического аппарата у пшеницы / И.А. Тарчевский, Ю.Е. Андрианова // Физиололгия растений. 1980. - Т. 27. - Вып. 2. - С. 341-347.

74. Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений / И.А, Тарчевский // М.: Наука, 2002. С. 294.- -78г Тарчевский-И.А,-Метаболизм растений при стрессе / И.А. Тарчевский // Казань, 2001. Фэн. - С. 448.

75. Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений / И.А. Тарчевский // М.: Наука. 2002. - С 294.

76. Тихонович И.А. Симбиогенетика микробно-растительных взаимодействий / И.А. Тихонович, Н.А. Проворов // Экологич. генетика. — 2003. Т. 1.- С. 36-46.

77. Топунов А.Ф. Легоглобин кислородпереносящий гемопротеид клубеньков бобовых / А.Ф. Топунов // Итоги науки и техники. Сер. Биологическая химия. - 1987. - т.23. - С.119-149.

78. Топунов А.Ф. Легоглобин и его роль в регуляции кислородного режима в азотфиксирующих клубеньках бобовых / А.Ф. Топунов // Биохимия, 1995.-t.60. -№ 1.-С. 66-74.

79. Топунов А.Ф. Редуктазы, восстанавливающие кислородпереносящие гемопротеиды: гемоглобин, миоглобин и легоглобин / А.Ф. Топунов, Л.И. Голубева // Успехи биологической химии. 1989. - т.ЗО. - С. 239-252.

80. Топунов А.Ф. Исследование с использованием ЭВМ процесса ферментанивное восстановление легоглобина / А.Ф. Топунов, Л.И. Голубева, П.Л. Осокин, М.В. Осокина, В.Л. Кретович // Докл. АН СССР, 1986. т.289. -№ 1.-С. 236-239.

81. Топунов А.Ф. Кретович В.Л. Метлегоглобинредуктаза и цитохром-о редуктаза клубеньков сои / А.Ф. Топунов, Л.И. Голубева, К. Сварадж, В.Л. Кретович//Докл. АН СССР, 1985.-т.281.-№ 5. С. 1258-1261.

82. Топунов А.Ф. Свойства метлегоглобинредуктазы клубеньков люпина / А.Ф. Топунов, С.С. Мелик-Саркисян, Л.А. Лысенко, В.Л. Кретович // Биохомия. 1982. - т.47. -№ 3. - С. 442-445.

83. Топунов А.Ф. Схема функционирования легоглобина и регуляция кислородных условий в клубеньках бобовых / А.Ф. Топунов, Н.Э. Петрова, C.B. Шлеев, Ф.11. Розов, М.У. Жабаева // Физиология и биохимия культурных растений. 2001. - № 4. - С. 363-370.

84. Топунов А.Ф. Как регулируется поступление кислорода в корневые клубеньки бобовых. Четыре типа регуляции / А.Ф. Топунов, Ф.Н. Розов, Н.Э. Петрова// Физиология растений. 1998. - г.45. - № 6. - С. 935-941.

85. Топунов А.Ф. Метлегоглобинредуктазная активность бактерий Rhizobium, выращенных в свободной культуре / А.Ф. Топунов, В.В. Талызин, Е.В. Чекасина, В.Л. Кретович // Докл. АН СССР, 1987. т. 296. - № 6. - С. 1501-1504.

86. Топунов А.Ф. Функционирование фитоглобина в клубеньках бобовых и регуляция кислородного режима / Топунов А.Ф. // Прикладная биохимия и микробиология. 1994. - т. 30. - № 1. - С. 5-20.

87. Фарранд, С.К. Конъюгативные плазмиды и их перенос // Rhizobiaceae. Молекулярная биология бактерий, взаимодействующих с растениями / Под ред. Спайнка Г., Кондороши А., Хукаса 11. СПб., 2002. Бионт. — С. 225-258.

88. Федорова Н.Э. Фитогормоны в корневых клубеньках сои / Е.Э. Федорова, Ж.К. Альжаппарова, Г.Я. Жизневская, E.H. Артеменко, С.Ф. Измайлов // Физиология растений. 1992. - Т. 39. - С. 224-230.

89. Федорова Е.Э. Фитогормоны в азотфиксирующих клубеньках бобовых растений / Е.Э. Федорова, Г.Я. Жизневская, Ж.К. Альжаппарова, С.Ф. Измайлов // Физиология и биохимия культ, растений. 1991. - Т. 23. - С. 426-438.

90. Федоров М.В. Влияние условий выращивания бобовых растений на образование клубеньков и урожай растений / М.В. Федоров, В.П. Подъяпольская // Докл. АН СССР, 1951. 77. - №1. - С. 121-124.

91. Фурина Е.К. Влияние кислорода, нитрата и молибдена на азотфиксацию у Azospirillum lipoferum / E.K. Фурина, Г.А. Бонарцева, Н.П. Львов // Прикладная биохимия и микробиология. 1999. - т. 35. - № 1. - С. 50-54.

92. Фурина Е.К. Восстановление нитратов культурами Azotobacter indicum и Azotobacter chroococcum- / E.K. Фурина, Д.А. Николаева, Г.А. Бонарцева, В Л. Мышкина, H.H. Львов // Прикладная биохимия и микробиология. 2002. - т .38. - № 6. - С. 649-652.

93. Цветков Й.Л. Комплекс кислых фосфатаз жвородки речной в норме при интоксикации ионами кадмия / И.Л. Цветков, А.П. Попов, A.C. Коничев //Биохимия, 2003.-Т. 68. -вып.12. С. 1648-1656.

94. Шевчук В.Е. Об эффективности инокуляции и размерах биологической фиксации азота атмосферы / Шевчук В.Е. // Известия Иркутск, 1965 с.-х. ин-та, 3, вып. 25. - С. 119-138.

95. Шлеев C.B. Ячейка для биоэлектрохимических исследований с параллельным спектрофотометрическим контролем исследуемого вещества / C.B. Шлеев, C.B. Кузнецов, А.Ф. Топунов // Прикладная биохимия и микробиология. 2000. - т. 36. - № 3. - С. 354-358.

96. Шлеев C.B. Метод получения множественных форм метлегоглобинредуктазы и компонентов легоглобина из клубеньков люпина / C.B. Шлеев, Ф.Н. Розов, А.Ф. Топунов // Прикладная биохимия и микробиология.-2001.-т. 37.-№2.-С. 221-226.

97. Шумаев К.Б, Механизм ингибирования свободнорадикального окисления ^-каротина S-нитрозо-глютатионом и динитрозильнымикомплексами железа / К.Б. Шумаев, В.З. Панкин, Э.К. Руге, А.Ф. Ванин, Ю.Н. Беленков// Докл. РАН. -2001.-т. 379.-№ 5.-С. 702-704.

98. Яковлев Г.П. Бобовые земного шара / Г.П. Яковлев // Л.: Наука, 1991. -С. 141.

99. Яковлева З.М. Бактероиды клубеньковых бактерий / Яковлева З.М // Новосибирск: Наука, 1975. —С. 171.

100. Abe A. Type-UI effectors: sophisticated bacterial virulence factors / A. Abe, T. Matsuzava, A. Kuwae // C.R. Biologies. 2005. - V. 328. - P. 413-428.

101. Appleby C.A. The origin and functions of haemoglobin in plants / C.A. Appleby // Sci. Progress. 1992. - V. 76. - P. 365-398.

102. Balassa R. Transformation of streptomycin markers in rough strains of Rhizobium lupine / R. Balassa, M. Gabor // Acta microbiol. Acad. Sci., Hung. -1964-1965 fasc.4. - p. 329-340.

103. Balassa R. Transformations mechanismes der Rhisobien. - Acta microbial / R. Balassa // Acad. Sci., Hung. - 1954 2. - Fasc.1-2. - p. 51-78.

104. Bessey O.A. Biol. Chem / O.A. Bessey, O.H. Lowry, and M.J Brock. // 164.-p. 321-329.

105. Brewin N.J. Development of the Legume Root Nodule / N.J. Brewin // Ann. Rev. Cell Biol, 1991. V. 7. - P. 191-226.

106. Brewin N.J. Novel symbiotic organelles in the Rhizobium-legume interaction // Biology of Plant-Microbe Interactions. V. 4 / Eds Tikhonovich I. A., Lugtenberg B.J.J., Provorov N.A. St.-Petersburg: Biont. 2004. - P. 476-482.

107. Brewin N.J. Legume Lectins and Nodulation by Rhizobium / N.J. Brewin, Ly^KardaiMcy7/JErends^PlantSci.^L997^ V. 2.-P.92-98.

108. Broughton W.J. Roses by other names: taxonomy of the Rhizobiaceae / W.J. Broughton // J. Bacteriol. 2003. - V. 185. - № 10. - P. 2975-2979.

109. Brundrett M.C. Coevolution of roots and mycorrhizas of land plants / M.C. Brundrett // New Phytologist. 2002. - V. 154. - P. 275-304.

110. Bryan J.A. Towards a new concept of the evolution of symbiotic nitrogen fixation in the Leguminosae / J.A. Bryan, G.P. Berlyn, J.C. Gordon / Plant and Soil. 1996. - V. 186.-P. 151-159.

111. Buttner D. Common infection strategies of plant and animal pathogenic bacteria / D. Buttner, U. Bonas // Curr. Opin. Plant Biol. 2003. - V. 6. - P. 312319.

112. Cooney R.V. Light-Mediated Conversion of Nitrogen Dioxide to Nitric Oxide by Carotenoids / R.V. Cooney, P.J. Harwood, L.J. Custer, A.A Franke. // Environ. Health Perspect. 1994. - V. 102. - P. 460-462.

113. Crespi M. Molecular mechanisms in root nodule development / M. Crespi, S. Galvez// J. Plant Growth Regul. 2000.- V. 19.-P. 155-166.

114. Dangar T.K. Studies on Plant Growth Substances, IAA Metabolysm and Nitrogenase Activity in Root Nodules of Phaseolns aureus Roxb, var Mungo / T.K. Dangar, P.S. Basu // Biol. Plant. 1987. - V. 29. - P. 350-354.

115. Dang J.L. Plant Pathogens and Integrated Defense Responses to Infection / J.L. Dangl, J.D.G. Jones // Nature: 2001. - V. 411. - P. 826-833.

116. Djordjevic M.A. Rhizobium — the refined parasite of legumes / M.A. Djordjevic, D.W. Gabriel, B.G. Rolfe, // Annu. Rev. Phytopathol. 1987. - V. 25. -P. 145-168.

117. Douglas A.E. Host benefit and the evolution of specialization in symbiosis / A.EDouglas //Heredity. 1998.- V. 81.-№6.-P. 699-703.

118. Doyle J.J. Phylogenetic perspectives on nodulation: evolving views of plants and symbiotic bacteria / J.J. Doyle // Trends in Plant Sci. 1998. - V. 2. -№ 12.-P. 472-478.

119. Doyle J.J. Phylogenetic perspectives on the origins and evolution of ^nodulation Jnj;he iegumes and allies / J.J. DoyleT-lI^Doyle^//-Biolog.-Eixat.

120. Nitrog. Ecol. Sustain. Agric / Eds Legocki A., Bothe H., Puhler A. NATO ASI Ser. G. Ecol. Sci. V. 39. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag. 1997. - P. 307-312.

121. Dullaart J. Quantitative Estimation of Indoleacetic Acid and Indolecarboxylic Acid in Root Nodules and Roots of Lupinus luteus L. / J. Dullaart // Acta Bot. Neerl. 1967. - V. 16. - P. 222-231.

122. Dullaart J. The Bioproduction of Indole-3-acetic Acid and Related Compounds in Root Nodules and Roots of Lupinus luteus L. and by its Phizobial Symbiont / Dullaart J. // Acta Bot. Neerl. 1970. - V. 19. - P. 573-614.

123. Durner J. Nitric Oxide as a Signal in Plants / J. Durner, D.F. Klessig // Curr. Opin. Plant Biol. 1999. - V. 2. - P. 369-374.

124. Ebel J. Signals in Host-Parasite Interactions / J. Ebel, D. Scheel // The Mycota. V. 5. Plant Relationships / Eds Carroll G.C., Tudzynski P. Berlin: Springer. 1997. - P. 85-105.

125. El-Desoyky S.A. Relationships between Nodulation and Auxin Level in Pea Roots / S.A. V. El-Desoyky, Psota, J. Sebanek, G.N. Choi // Biol. Plant. -1988.-V. 30.-P. 427-431.

126. Fisher R.F. Rhizobium-?\ant Signal Exchange / R.F. Fisher, S.R. Long // Nature. 1992. - V. 357. - P. 655-660.

127. Frank S.A. Host-symbiont conflict over the mixing of symbiotic lineages / S.A. Frank // Proc. Roy. Soc. Lond. B. 1996. - V. 263. - P. 339-344.

128. Gualtieri G. The evolution of nodulation / G. Gualtieri, T. Bisseling // Plant Molec. Biol. -2000. -V. 42. P. 181-194.

129. Halverson L.G. Signal Exchange in Plant-Microbe Interaction / L.G. Halverson, G. Stacey // Microbiol. Rev. 1986. - V. 50. - P. 193-225.

130. Herre E.A. The evolution of mutualisms: exploring the paths between conflict and cooperation / E.A. Herre, N. Knowlton, U.G. Mueller, S.A. Rehner // Trend. Ecol. Evol. 1999. - V. 14. - № 2. - P. 49-53.

131. Hoffman A. Extreme Environmental Change and Evolution / A. Hoffman, P.A. Persons // L.: Cambridge Univ. Press. 1997. - P. 259.

132. Janssen L.H.J. Genotypic Variations in Chlorophyll Fluorescence Parameters, Photosynthesis and Growth of Tomato Grown at Low Irradiance / L.H.J. Janssen, J.C. van Oeveren, P.R. van Hasselt, P.J.C. Kuiper // Photosynthetica. 1995.-V. 31.-P. 310-314.

133. KeiT J.B. Evidence for Large Upward Trends of Ultraviolet-B Radiation Linked to Ozone Depletion / J.B. Kerr, S.T McElroy. // Science. 1993. - V. 262. -P. 1032-1034.

134. Kistner C. Evolution of signal transduction in intercellular symbiosis / C. Kistner, M. Parniske / Trends in Plant Sei. 2002. - V. 7. - № 11. - P. 511-518.

135. Kretovich W.L. Enzymatic reduction og leghemoglobin in lupin nodules / W.L. Kretovich, S.S. Melik-sarkissyan, N.F. Bashirova, A.F. Topunov // J. Appl. Biochem. 1982.-v.4.-N2.-p. 209-217.

136. Law R. Biotic environments and the maintenance of sex — some evidence from mutualistic symbioses / R. Law, D.ll. Lewis // Biol. J. Linn. Soc. 1983. -V. 20. — № 3. - P. 249-276.

137. Leopold A.C. Aging and Senescence in Plant Development / A.C. Leopold // Senescence in Plants / Ed. Thimann K.V. Boca Raton FL: CRC Press. -1980.-P. 2-12.

138. Lewis D.H. Microorganisms and plants: the evolution of parasitism and mutualism / D.H Lewis // Evolution of Microbial World (Proc. 24th Symp. Soc. General Microbiol.). Cambrige: Univ Press. 1974. - P. 367-392.

139. Matthysse A.G. Attachment of Rhizobiaceae to plant cells / A.G. Matthysse, J.W. Kijne // The Rhizobiaceae / Eds Spaink H., Kondorosi A., Hooykaas P.J.J. Dordrecht; Boston; London: Kluwer Acad. Publ. 1998. — P. 235249.

140. McDowell J.M. Signal Transduction in the Plant Immunity Response / J.M. McDowell, J.L. Dangl // Trends Biochem. Sci. 2000. - V. 25. - P. 79-82.

141. Mellor R.B. Bacteroids in the Rhizobium-Legume Simbiosis Inhabit a Plant Internal Lytic Compartment: Implications for Other Microbial Endosymbioses / R.B. Mellor // J. Exp. Bot. 1989. - V. 40. - P. 831-839.

142. Minorski P.V. Temperature sensing by plants: a review and hypothesis / P.V. Minorski // Plant Cell Environ. 1989. - V. 12. - P. 119-135.

143. Mort A J. Characterization of Root Hair Cell Walls as Potential Barriers to the Infection of Plants by Rhizobia / A.J. Mort, P.V. Grover // Plant Physiol. -1988.-V. 86.-P. 638-641.

144. Norris D.O. Legumes and the Rhizobium symbiosis / D.O. Norris // Emp. J. Exper. Agric. 1956. - V. 24. - P. 247-270.

145. Paszewski A. Higher plant biopotentials and the integration of biological sciences / A. Paszewski, T. Zawadski, H. Dziubinska // Folia Soc. Sci. Lublin. Biol. 1977. - V. 19. - P. 95-116.

146. Pate J.S. Nitrogen Uptake, Transport and Utilisation / J.S. Pate, C.A. Atkins / Nitrogen Fixation: Legumes. V. 3 / Ed. Broughton W.J. Oxford: Clarendon Press. 1983. - P. 245-298.

147. Peoples M.B. The Interplay between Proteolysis and Amino Acid Metabolism during Senescence and Nitrogen Reallocation / M.B. Peoples, M.J. Dalling // Senescence and Aging in Plants / Eds Noodlen L.D., Leopold A.C. N.Y.: Acad. Press. 1988. - P. 181-217.

148. Pfeiffer N.E. Reversible Dark Induced Senescence of Soybean Root Nodule / N.E. Pfeiffer, N.S. Malik, F.W. Wagner // Plant Physiol. 1983. - V. 71. - P. 393-399,- - -

149. Pickering K.T. An Introduction to Global Environmental Issues / K.T. Pickering, L.E. Owen // L., N.Y.: Routledge. 1997. - P. 512.

150. Pladys D. Senescence in French-Bean Nodules Occurrence of Different Proteolytic Activities / D. Pladys, J. Rigaud // Physiol. Plant. 1985. - V. 63. - P. 43-48.

151. Provorov N.A. The interdependence between taxonomy of legumes and specificity of their interaction with rhisobia in relation to evolution of the symbiosis / N.A. Provorov // Symbiosis. 1994. - V. 17. - № 2/3. - P. 183-200.

152. Provorov N.A. Coevolution of rhi/obia with legumes: facts and hypotheses / N.A. Provorov // Symbiosis. 1998. - V. 24. - № 3. - P. 337-367.

153. Santos A.G.D. Rhizobium plasmids in bacterial legume interactions / A.G.D. Santos, S. Brom, D. Romero // World J. Microbiol. Biotechnol. 1996. -V. 12.-P. 119-125.

154. Satoh M. Effect of Simulated Acid Rain on the Physiological Activities and Chlorophyll Content of Leaves in Some Weeds and Crops / M. Satoh / Weed Res. 1996.-V. 41.-P. 310-314.

155. Schauser L. A plant regulator controlling development of symbiotic root nodules / L. Schauser, A. Roussis, J. Stiller, J. Stougaard // Nature. 1999. - V. 402.-P. 191-195.

156. Skotnicki M.L. Transfer of nitrogen fixation genes from a bacterium with the characteristics of both Rhizobium and Agrobacterium / M.L Skotnicki, B.G. Rolfe // J. Bacterid. 1978.-V. 133.-№ 2.-P. 518-526.

157. Spaink H.P. Molecular Basis of Host-Specificity in Rhizobium-Legume Interactions / H.P. Spaink, O. Geiger, A.A.N. Van Brussell, J. Kijne, B.J.J. Lugtenberg // Abstr. VIII East. Europe Symp. Biol. Nitrogen Fixation. Saratov. -1992.-P. 17-18.

158. Sprent J.I. Evolution of nitrogen-fixing symbiosis / J.I. Sprent, J. A. Raven // Biological Nitrogen Fixation / Eds Stacey G., Burris R.H., Evans H.J. New York; London: Chapman and Hall. 1992. - P. 461-496.

159. Steinert M. Symbiosis and pathogenesis: evolution of the microbe-host interaction / M. Steinert, U. Hentschel, J. Hacker // Naturwissenschaften. 2000 V. 87.-P. 1-11.

160. Sutton W.D. Nodule Development and Senescense / W.D. Sutton // Nitrogen Fixation: Legumes. V. 3 / Ed. Broughton W.J. Oxford: Clarendon Press. 1983.-P. 144-212.

161. Trewavas A. Green plants as intelligent organisms / A. Trewavas // Trends Plant Sci.-2005,-V. 10.-P. 413-419.

162. Truchet G. Alfalfa Nodulation in the Absence of Rhizobium / G. Truchet, D.G. Barker, S. Camut, F. de Billy, J. Vasse, T. Huguet // Mol. Gen. Genet. -1989.-V. 219.-P. 65-68.

163. Werner D. Symbiosis of Plants and Microbes / D. Werner // London; Glasgow; New York; Tokyo; Melbourne; Madras: Chapman and Hall. 1992. - P. 350.

164. Young J.P.W. The evolution of specificity in the legumz-Rhizobium symbiosis / J.P.W. Young, A.W.B. Johnston // Trends in Ecol. Evolut. 1984. - V. 4.-P. 341-349.

Информация о работе

Медведева, Ирина Валентиновна
кандидата биологических наук
Москва, 2011
ВАК 03.02.08

Диссертация

Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii"

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Медведева, Ирина Валентиновна

Введение Диссертация по биологии, на тему "Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii"

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Медведева, Ирина Валентиновна

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Медведева, Ирина Валентиновна, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Адаптационные особенности Trifolium pratense в симбиозе с Rhizobium trifolii
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)