Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоэлектрические потенциалы семян кукурузы в связи с физиологическими процессами при набухании и хранении

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Биоэлектрические потенциалы семян кукурузы в связи с физиологическими процессами при набухании и хранении"

На правах рукописи

КОШИШОВА Юлия Николаевна

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ СЕМЯН КУКУРУЗЫ В СВЯЗИ С ФИЗИОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРИ НАБУХАНИИ И ХРАНЕНИИ

03.00.12 - физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Нижний Новгород 2006

Работа выполнена на кафедре ботаники и физиологии растений Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Рубцова М.С.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор кандидат биологических наук

Лобов В.П. Лобов С.А.

Московская государственная им JC. А.Тим ирязева

Ведущая организация:

сельскохозяйственная

академия

Защита состоится « 21 » ноября 2006 года в 15 часов на заседании диссертационного совета К212.166.06 Нижегородского государственного университета им. Н.И.Лобачевского (603950, Нижний Новгород, пр.Гагарина, Д23).

e-mail: dec.@bio.unn.ru

fax (8312) 34-50-56

с диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ННГУ им. Н.ИЛобачевского

Автореферат разослан « Лс » />¿^¿^£2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Александрова И.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы» Одной из наиболее актуальных задач современной физиологии растений , является изучение процессов, протекающих в семенах сельскохозяйственных растений, связанных с всхожестью и продуктивностью. Для этой цели желательно использовать интегральные показатели, характеризующие функциональное состояние целого организма или ткани. Весьма перспективными в этом отношении являются электрофизиологические методы, в частности, регистрация биоэлектрических потенциалов растительных клеток, тканей и органов. Поверхностно регистрируемая разность потенциалов (РП) между полярными концами органов и различными участками ткани позволяет оценивать состояние целого организма или ткани по электрическому критерию через механизмы формирования физиологической полярности, отражая и даже, в известной степени, определяя уровень их обмена веществ (Медведев, 1996). Электрофизиологические методы, контролирующие состояние растения или семени, разрабатываются и используются при диагностике устойчивости растений в период действия неблагоприятных факторов среды (Гунар и др., 1971, 1974; Третьяков и др., 1996; Захарьин, 2003), оценке пола растений на ранних стадиях (Мишин и др.. 1994), изучении условий влагообеспечения, минерального питания и роста (Jaffe, 1977;Третьяков и др., 1996; Паничкнн, 2000,2001; Каменская и др., 1992, 2003), при изучении транспорта веществ (Опритов, 1976,1977,1978,2001; Опритов и др., 1973, 1984,1991; Delmeretal, 1982; Dahse et al, 1987; Roblin et al, 1987; Конев, 1987; Bush, 1990; Крутова, 1997; Кошишова, 2002); опылении (Духовный, 1973); устойчивости (Пятыгин и др., 1989; Полевой и др., 1990; Опритов, 1991; Опритов и др., 1994; ЧерницкиЙ и др., 1994), при исследовании жизнеспособности семени (Рубцова и др., 1990; Подлиток и др., 2003; Федулина и др., 2003), прогнозирования качественных и количественных характеристик будущего урожая (Рубцова и др., 1994, 1998; Лебедева и др., 1997;

Крутова и др., 2003). Установлена связь между РП набухающих семян кукурузы и гетерозисным эффектом, АТФ-азной активностью и активностью некоторых других ферментов (Лебедева, 1997). Накоплен большой экспериментальный материал по изучению РП между зародышем и эндоспермом набухающих семян кукурузы и пшеницы. В частности, ранее установлено: а) перед прорастанием происходит переход РП зародыша в отрицательную область по отношению к эндосперму (негативация зародыша); б) при отсутствии предварительной негативации семя не прорастает (Рубцова и др., 1998; Федулина и др., 2003); в) РП семян кукурузы в фазу молочно-восковой спелости коррелирует с содержанием общего и белкового азота в зерне (Рубцова н др., 1992; Дятлова, 1997); г) РП набухающих семян изменяется в процессе набухания не только по величине, но и по знаку (Рубцова и др., 2001). Показана также тесная связь РП семян пшеницы с активностью работы металлосодержащих ферментов дыхания н катал азы, а также с интенсивностью дыхания (Федулина, 1999, 2001). В настоящее время в литературе имеются данные свидетельствующие о связи биоэлектрических потенциалов со многими метаболическими процессами, протекающими в набухающих семенах гибридов и самоопыленных линий кукурузы, позволяющие предполагать возможность использования этого показателя в селекции для диагностики урожая и всхожести семян.

Цель н задачи исследований. Настоящая работа посвящена изучению возможной связи РП с физиологическими процессами семян, обеспечивающих продуктивность растений. При этом основное внимание уделялось выявлению согласования процессов, протекающих в зародыше прорастающего семени, и биопотенциалов.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить наиболее оптимальные временные промежутки регистрации биопотенциалов набухающих семян кукурузы.

2. Изучить динамику разности потенциалов (РП), выхода аминокислот при распаде белка из алейронового слоя в эндосперм семени, интенсивности дыхания, активности ряда ферментов (аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, пероксидазы и катал азы) набухающих семян высокогетерозисных и низкогетерозисных гибридов кукурузы, а также их исходных самоопыленных линии у всхожих семян и потере всхожести при длительном хранении.

3. Выяснить возможность контроля с помощью биопотенциалов за снижением жизнеспособности семян самоопыленных линий кукурузы.

Научная новизна работы. Впервые подробно прослежена динамика разности потенциалов набухающих семян кукурузы в связи с изменением важнейших физиологических процессов, протекающих в семени, такими как: выход аминокислот из алейронового слоя в эндосперм при распаде запасного белка, дыхание, активность ферментов аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, пероксидазы, каталазы.

Выявлены общие закономерности изменения изучаемых показателей для всхожих и невсхожих семян кукурузы. Показано наличие тесной связи между динамикой биопотенциалов и процессом дыхания у всхожих семян высокогетерозисных гибридов, некоторые нарушения данной связи у всхожих семян низкогетерозисных гибридов и ее отсутствие у невсхожих семян.

Отмечена тесная связь между динамикой биопотенциалов и активностью ферментов (аскорбатоксидаза, полифенолоксидаза, каталаза) для всхожих семян и ее полное отсутствие для невсхожих семян.

Экспериментально установлено, что у хранящихся семян самоопыленных линий кукурузы имеет место значительное снижение всхожести и смещение РП в область положительных значений, что можно зафиксировать в интервале от 4 до 12 часов набухания, т.е. на ранних

этапах набухания. Показатель РП семян можно использовать для диагностики состояния семян самоопыленных линий кукурузы без их повреждения.

Установлено, что обработка аскорбиновой кислотой набухающих семян самоолыленных линий кукурузы изменяет РП в отрицательную область, увеличивает интенсивность дыхания и повышает всхожесть.

Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные материалы и сделанные выводы важны для понимания механизмов, лежащих в основе процессов прорастания. Они могут быть использованы в теории гетерозиса. В физиологии и электрофизиологии семян возможно их применение в практической работе по селекции кукурузы. Результаты проведенных исследований дают возможность рассматривать РП как одно из главных звеньев, обеспечивающих согласование ряда жизненноважных процессов набухающего семени и рассматривать его как интегральный показатель физиологического состояния семян. Полученные по биопотенциалам результаты могут быть использованы для оценки физиологического состояния семян и прогнозирования хозяйственно-полезных признаков зерновых культур. В частности, нами предложен способ оценки жизнеспособности семян самоопыленных линий кукурузы, находящихся на хранении. Институтом патентной экспертизы выдан патент №2222181 (2004).

Основные положения, выносимые на защиту;

1. Изменения РП между зародышем и эндоспермом, областью корешка и почечки зародыша, полярными концами тыльной стороны набухающего семени кукурузы имеют тесную связь с процессами, идущими в зародыше набухающего семени.

2. Мощность ростовых процессов обеспечивается соответствием между изменением РП и важнейшими физиологическими процессами, идущими с участием ферментов.

3. У всхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы наблюдается четкое согласование динамики РП, интенсивности дыхания, активности ряда ферментов и процесса гидролиза белка в алейроновом слое эндосперма.

4. У всхожих семян низкогетерозисного гибрида кукурузы выявлено нарушение соответствия изменения данных показателей.

5. У невсхожих семян кукурузы согласование указанных показателей, кроме пероксидазы, отсутствовало.

6. При понижении жизнеспособности нарушается связь ряда процессов как между собою, так и с потенциалами. Результатом является хаотичность процессов.

Апробадия работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: 2-ом международном симпозиуме «Физико-химические основы функционирования белков и их комплексов» (Воронеж, 1998); Научной конференции «Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур» (Нижний Новгород, 2001); Международном симпозиуме «Сигнальные системы в растительных клетках» (Москва, 2001); 2-ой международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2001); 6-ой ПущинскоЙ школе-конференцни молодых ученых «Биология-наука 21-го века» (Пущино, 2002); Международной научно-практической конференции «Биологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2002); Научно-практической конференции «Проблемы регионального экологического мониторинга» (Нижний Новгород, 2002); 3-ем съезде биофизиков России (Москва, 2004); на расширенном заседании кафедры ботаники и физиологии растений НГСХА (Нижний Новгород, 2006).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из "следующих разделов: введение, литературный обзор, материалы и методы исследования, результаты исследования, заключение, выводов и списка

литературы (151 работа, в том числе 48 иностранных). Работа изложена на 98 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка и 1 таблицу.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Объектом исследование служили семена кукурузы (Zea mayz), полученные с Кубанской опытной станции ВИР, совместно с которой проводилась работа. Анализировали 12 вариантов всхожих и потерявших всхожесть семян: высокогетерозисный гибрид KÍ213 х OS4005, низкогетерозисный гибрид ДК291 х ДК251, самоопыленные линии KÍ213, OS4005, ДК291 , ДК251 (всхожесть 90%, год репродукции 1996); гетерозисный гибрид КР362 (всхожесть 90%, год репродукции 2001); гетерозисный гибрид В73 х М017; негетерозисный гибрид В73 х В37; самоопыленные линии В73, МО 17, В37 (всхожесть 0%, год репродукции 1989). Опыты проводили в течение 5 лет, с 1997 по 2002 год.

Для опытов использовали семена кукурузы, которые набухали в течение 32 или 48 часов в чашках Петри на отстоянной водопроводной воде. Через каждые 4 или 12 часов (в зависимости от опыта) проводили измерения разности потенциалов.

Для определения разности потенциалов набухающих семян использовали измеритель разности биоэлектрических потенциалов растений, разработанный на кафедре ботаники и физиологии растений НГСХА (Рубцова и др., 1990), предназначенный для измерения напряжения постоянного тока источников малого напряжения с высоким входным сопротивлением, как в лабораторных, так и в полевых условиях.

Для определения РП набухающие семена вынимали из чашки Петри, обсушивали фильтровальной бумагой, и к полярным концам подводили электроды ЭВЛ-1МЗ с водной переходной насадкой и гигроскопическим фитильком, обеспечивающим мягкий контакт с семенем. Измерения РП проводили между зародышем и эндоспермом (з-э), областью корешка и

почечки зародыша (к-п), полярными концами тыльной стороны семени (т.с.)< Измерительный электрод прикладывали к области корешка зародыша, а электрод сравнения подводился к эндосперму; в случае измерения РП зародыша электрод сравнения переносили на область почечки; при измерении на тыльной стороне — электрод измерения находился под областью корешка.

Исследование транспорта аминокислот набухающих семян кукурузы проводили с помощью гипсовых блоков, встроенных в эндосперм (по Рубцовой, 1975, 2002). Блоки готовили из CaS04 х 2Н20 разведением водой до консистенции густого теста, рН=6,6; что соответствует рН эндосперма. По истечении времени экспозиции (каждые 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 часа) блоки вынимали, помещали в бюксы с 5 мл этилового спирта и оставляли «настаиваться» на 1 сутки для выхода в спирт аминокислот и до проведения анализа на содержание аминокислот.

Интенсивность дыхания набухающих семян кукурузы определяли по методу Бойсона-Иенсену (Третьяков, 1990).

Активность аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы и пероксидазы по Поволоцкой и Седенко. >

Активность каталазы определяли газометрическим методом (Третьяков, 1990).

Биологическая повторность 8-10 кратная, определяли средние арифметические, их стандартные ошибки, коэффициент корреляции между исследуемыми показателями (г). '

Результаты обрабатывались, на персональном компьютере с помощью пакетов программ Microsoft Excel 7.04 Stand Bat (MS-DOS).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

Полученные в данной работе результаты свидетельствуют о том, что РП определенным образом изменяется в течение периода набухания у всхожих и невсхожих семян высоко- и низкогетерозисных гибридов, а также их исходных самоопыленных линий и взаимосвязана с прохождением ряда физиологических процессов.

Анализ изменений РП (з-э, к-п, т.е.) и выхода аминокислот из алейронового слоя в эндосперм всхожих и невсхожих семян высокогетерознсного гибрида Кл213 х 054005, низкогетерозисного гибрида ДК291 х ДК251 и их исходных самоопыленных линий показал, что РП набухающих семян медленно изменяется по величине и знаку (рис.1-3). Существует определенная закономерность в изменениях РП и выходом АК из алейронового слоя в эндосперм семян: чем более жизнеспособно семя (повышенная жизненность, гетерозис), тем теснее связь между изучаемыми показателями.

У всхожих семян высокогетерознсного гибрида Кл213 х 084005 (рисЛ) согласование между динамикой РП (з-э, к-п, т.е.) и содержанием АК наблюдается после 16 и далее часов набухания; коэффициент корреляции при этом равен 0,82. Для всхожих семян низкогетерозисного гибрида ДК291 х ДК251 (рис.2) согласование между этими показателями выявлено только в интервале от 12 до 24 часов набухания; г=0,41.

На рис.3 представлены данные изменения РП (з-э, к-п, т.е.) и выхода АК из алейронового слоя в эндосперм у набухающих невсхожих семян высокогетерознсного гибрида кукурузы В73 х М017 в течение 32 часов набухания. Эти данные свидетельствуют об отсутствии согласования исследуемых показателей, г=0,29; корреляции не было и у невсхожих семян низкогетерозисного гибрида В73 X В37, г=0,32.

эндоспермов (4) всхожих семян высокогетерозисного гибрида К1213 х ОЭ 4005 в зависимости от времени набухания; г=0,82.

25 -1

20 -

15 -

10 -

1 5 -

5 0 -

Рис.2 Изменение РП между з-э (I), к-п (2), т.е. (3) и суммарного содержания аминокислот в мг на 10 блоков из 10 эндоспермов (4) всхожих семян низкогетерозисного гибрида ДК291 х ДК251 в зависимости от времени набухания; г=0,41.

Рис.3 Изменение РП между з-э (1), к-п (2), тх. (3) и суммарного содержания аминокислот в мг на 10 блоков из 10 эндоспермов (4) невсхожих семян высокогетерозисного гибрида В73 х М017 в зависимости от времени набухания;

Полученные результаты показали, что для всхожих семян высокогетерозисного гибрида наблюдается высокая корреляция между изменениями РП (з-э, к-п, т.е.) и выходом АК из алейронового слоя в эндосперм семени, связь между этими показателями усиливается после 16 часов набухания, т.е. при переходе к активному метаболизму. Эта связь нарушается для всхожих семян ниэкогетероэисного гибрида и практически отсутствует у многих всхожих и невсхожих семян самоопыленных линий. Гипотеза о ведущей роли метаболических осцилляций группы клеток, синхронизированных за счет быстрой диффузии критических метаболитов в соседние клетки, в механизме биологических часов разрабатывается достаточно давно (Селькова, 1978; Павлидис, 1984). В литературе имеются указания (Опритов, 1991), что биопотенциалы выступают как осцилляторы биохимических процессов. У семян пшеницы осцилляция слабая в начальные периоды набухания и

12

усиливается в период активного метаболизма (Федулина, 1999). Нам представляется оправданным рассмотрение в качестве ведущего процесса в метаболизме электрических осцилляций.

Таким образом, у всхожих семян высокогетерозисного гибрида осциллирующая функция РП выражена наиболее четко, по сравнению с остальными исследуемыми вариантами.

Наши исследования были направлены также на изучение связи осцилляций РП набухающих семян с такими биохимическими показателями, как интенсивность дыхания н активность ферментов (аскорбатоксидаза, полифенолоксидаза, пероксидаза, катал аза). Эти ферменты были выбраны нами в связи с тем, что в качестве активной группы они имеют металлы-магнетики: медь и железо.

На рис.4; 5 представлены данные изменений РП (з-э) и интенсивности дыхания для всхожих и невсхожих семян высокогетерозисного, низкогетерозисного гибридов и самоопыленной линии. Видно, что для всхожих семян высокогетерозисного гибрида КР362 (рис.4) и самоопыленной линии \¥64 (рис.5) процессы изменения интенсивности дыхания и РП (з-э) идут с одинаковой периодичностью и связаны прямой зависимостью, коэффициент корреляции при этом равен 0,8; 0,74; соответственно. Для невсхожих семян высокогетерозисного гибрида В73 х МОП (рис.4) и самоопыленных линий \IV64 (рис.5) этой зависимости нет; г=0,55; г=0,35; соответственно.

На рнс.б-9 представлены данные по изменению активности аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, пероксидазы» каталазы и РП (з-э) при набухании у всхожих и невсхожих семян высокогетерозисных гибридов кукурузы.

Рис.4 Изменение РП з-э (1), интенсивности дыхания (2) всхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы КР362; г=0,80 и изменение РП з-э (3), интенсивности дыхания (4) невсхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы В73 х МОП; г=0,55 в зависимости от времени набухания.

Рис.5 Изменение РП з-э (1), интенсивности дыхания (2) всхожих семян самоопыленной линии кукурузы \У64; г=0,74, и изменение РП з-э (3), интенсивности дыхания (4) невсхожих семян самоопыленной линии кукурузы \V64j г=0,35 в зависимости от времени набухания.

Активность фермента аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, пероксидазы и катал азы для всхожих семян высокогетерозисного гибрида КР362 (рис.6-9) в течение 48 часов набухания имеют тесную связь с РП; г=0,80; 0,75; 0,75; 0,80; соответственно. Дня невсхожих семян высокогетерозисного гидрида В73 х МО 17 изменение активности аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, каталазы не согласуется с динамикой РП; г=0,45; 0,53; 0,47; соответственно. Исключение составляет пероксидэза, т.к. изменение ее активности у всхожих и невсхожих семян согласуется с изменениями РП; 1=0,72. Не являясь конечной оксидазой,

она использует для окисления «внутренний» кислород, образовавшийся при разложении перекиси водорода. В условиях снижения жизнеспособности семян субстрат для пероксидазы имеется в достаточном количестве, что может быть одной из причин сохранения ее активности; вторая причина может быть связана с устойчивостью белка -носителя.

ей к

Е

-ю

ю

т х

с£

-5

-10 -1

».ч

Рис.6 Изменение активности аскорбатоксидазы в мг окисленной аскорбиновой

кислоты за 30 минут на 0,5г массы зародыша (1), РП з-э (2) всхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы КР362; г=0,80 и изменение активности аскорбатоксидазы (3), РП з-э (4) невсхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы В73хМ017; г=0,45 в зависимости от времени набухания.

18

16

14 |

12 I 10

8 I

6 £

4 |

2

0

Рис.7 Изменение активности полифенолоксидазы в мг окисленной аскорбиновой

кислоты за 30 минут на 0,5г массы зародыша (1), РП з-э (2) всхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы КР362; г=0,75 и изменение активности полифенолоксидазы (3), РП з-э (4) невсхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы В73хМО!7; г=0,53 в зависимости от времени набухания.

18 1«

14 |

"1

ю -е-«

б 4 2 0

VI

».ч

Рис.8 Изменение активности пероксидазы в мг окисленной аскорбиновой кислоты за 30 минут на 0,5г массы зародыша (1), РП з-э (2) всхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы КР362; 1=0,75 и изменение активности пероксидазы (3), РП з-э (4) невсхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы В73хМО!7; 1=0,72 в зависимости от времени набухания.

со

X

с"

Си

-Ю-1

Рис.9. Изменение активности каталазы в мг выделенного кислорода за 3 минуты на 0,5г массы зародыша (1), РП з-э (2) всхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы КР362; г=0,80 и изменение активности каталазы (3), РП з-э (4) невсхожих семян высокогетерозисного гибрида кукурузы В73хМ017; г=0,47 в

зависимости от времени набухания.

Таким образом, существует тесная связь между изменением РП, интенсивности дыхания, активности аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, пероксидазы, каталазы для всхожих семян и отсутствие таковой, за редким исключением (пероксидаза), для невсхожих семян. Учитывая результаты, мы считаем, что как активная

группа исследуемых ферментов, так и белковый носитель осциллируют с РП.

Подводя итог вышеизложенному, можно сказать, что существует связь между динамикой РП и физиологическими процессами, а именно: гидролизом белка в алейроновом слое и транспортом аминокислот в эндосперм, дыханием, изменением активности ряда ферментов, в зародыше набухающих семян кукурузы. Она меняется в зависимости от времени набухания. Наиболее четко данная связь прослеживается у всхожих семян высокогетерозисного гибрида, нарушается у всхожих семян низкогетерозисного гибрида и самоопыленных линий и практически отсутствует у невсхожих семян. По-видимому, данный факт обусловлен нарушением осциллирующей функции РП, осуществляющейся через активные группы и белок-носитель ферментов. Поскольку при снижении жизнеспособности зародыша семени белок становится менее активным, а при потере всхожести начинается его денатурация, нарушаются и его функции в отношении осцилляции. Для подтверждения тесной связи между РП и жизнеспособностью семян нами была применена обработка семян самоопыленных линий кукурузы аскорбатом с целью повышения всхожести. Из литературных данных известно (Рубцова и др., 1976,1991), что обработка семян линий кукурузы приводила к повышению всхожести с 5 до 30% у 80% семян, имевших низкую всхожесть. У большинства гибридов наблюдали аналогичное действие аскорбата на всхожесть, но исключение могли составить высокогетерозисные гибриды, на всхожесть семян которых аскорбат оказывал отрицательное действие.

На рис. 10 представлены данные по динамике РП набухающих семян самоопыленной линии кукурузы ВИР44 и У390. Под влиянием 0,05% раствора аскорбата РП набухающих семян самоопыленной линии кукурузы ВИР44 смещалась в область более отрицательных значений по сравнению с первоначальными, что совпадало с повышением всхожести с

80% до 85%. У семян самоопыленной линии УЗ90 изменение РП под действием аскорбата в отрицательную область наблюдалось после 16 часов набухания, при этом всхожесть увеличивалась в 2 раза.

Рис.10 Изменение РП между зародышем и эндоспермом всхожих семян самоопыленных линий кукурузы ВИР44 (1) и УЗ90 (2) под действием 0,05% раствора аскорбата ( ■ ) по сравнению с водным контролем (П)в зависимости

от времени набухания.

Как видно из рисунка 10 действие 0,05% раствора аскорбата может вызвать изменение РП на ранних этапах набухания (до 16-20 часов) как в отрицательную область, так и положительную; в последующие периоды наблюдается смещение РП только в отрицательную область, что у всхожих семян заканчивается проклевыванием корешка. Следует отметить, что работами М.С.Рубцовой (1972) было показано, что с увеличением отрицательной РП семян кукурузы продуктивность растений возрастает, но до определенной РП (оптимальной). Семена с более отрицательной РП не давали хороших результатов. Растения, выросшие из семян с оптимальной РП, опережали в росте, образовании початков и цветении метелки. Было установлено, что обработка аскорбатом семян самоопыленных линий и гибридов кукурузы приводит к повышению интенсивности дыхания даже у потерявших всхожесть семян (табл.).

Таблица.

Изменение интенсивности дыхания у невсхожих семян гибридов и самоопыленных линий кукурузы, обработанных 0,05% раствором аскорбата, по сравнению с водным контролем.

Варианты Интенсивность дыхания, СОг мг/ч на ЮОг сырой массы; ВОДА Интенсивность дыхания, СО; мг/ч на ЮОг сырой массы; АСКОРБАТ

В73 68,6*1,9 114,4±2,2

МОП 68,6±2,4 80,0±1,8

В73хМО!7 19,6±1,3 34,3±1,4

Таким образом, в случае повышения всхожести под действием аскорбата уже на ранних стадиях набухания семян линий и гибридов происходит изменение РП в отрицательную область, т.е. энергетические возможности возрастают. Из литературы также известно, что экзогенный аскорбат обладая антиоксидантным свойством может положительно влиять на растительные клетки (Часов, 2002).

Предполагаем, что изменения жизнеспособности семян кукурузы возможно контролировать на ранних этапах набухания с помощью биопотенциалов. Работами М.С.Рубцовой с сотрудниками (1980) было показано, что при хранении семян кукурузы наблюдается изменение РП в область положительных значений, исследовали РП семян через 24 часа набухания. Нами установлено, что уже начальные этапы набухания могут дать информацию о функциональном состоянии семян. В качестве примера на рис. 11 приведены данные для семян самоопыленной линии В73 при набухании в течение 12 часов, с разными сроками хранения (в течение трех и девяти лет). Семена неоднородны по РП, изменения их РП подчиняются кривой Гауса. При снижении жизнеспособности и всхожести семян (у долгохранившихся семян) кривая РП, как показано на графике, смещается в положительную область значений.

через 12 часов набухания; семена хранились 3 года(1) и 9 лет (2).

Мы предполагаем, что это может быть связано, в частности, со снижением уровня РНК и торможением физиологических процессов в зародыше. Из литературы известно, что по мере набухания семян происходит увеличение отрицательной РП, что вероятно связано с интенсификациейростовых процессов в зародыше. Подтверждением служат опыты с инфильтрацией РНК-азы в набухшие семена самоопыленных линий кукурузы. Показано, что под влиянием РНК-азы наряду с уменьшением содержания РНК в семенах кукурузы происходит смещению РП в положительную область, снижение всхожести семян и замедление интенсивности роста растений самоопыленных линий (Рубцова, 1972).

Для контроля за физиологическим состоянием семян, находящихся на хранении, особенно самоопыленных линий, рекомендуем периодическое измерение их РП в период от 4 до 12 часов набухания, после чего семена можно подсушить и продолжить хранение.

Заключение.

В работе представлены данные исследований процессов, протекающих в зародыше семени кукурузы, и биопотенциалов. Мы предполагаем, что мощность ростовых процессов обеспечивается согласованием биоэлекрических потенциалов и важнейших физиологических процессов, идущих с участием ферментов. Нами были исследованы в динамике такие показатели как разность потенциалов (РП), гидролиз белка (по выходу аминокислот из алейронового слоя в эндосперм и зародыш), интенсивность дыхания и активность ферментов (аскорбатоксидаза, полифенолоксидаза, пероксидаза, хаталаза). Было показано, все вышеперечисленные показатели имеют четкое сходство изменений у семян высокогетерозисных гибридов кукурузы. Следует отметить, что это исключительные по своей ростовой и продуктивной мощости растения. У семян низкогетерозисных гибридов кукурузы согласование данных показателей нарушается. Для невсхожих семян кукурузы согласование указанных показателей отсутствовало за исключением варианта с ферментом пероксидазой; по-видимому способность её к адаптации позволяет иметь согласование с биопотенциалами у семян теряющих всхожесть. Исходя из полученных нами данных, считаем, что сходство в изменении биопотенциалов и процессов, протекающих в зародыше, могут быть использованы для характеристики меристем зародыша и оценки способности к ростовым процессам и их мощности. Анализ коррелятивных соотношений биоэлектрических потенциалов и физиологических процессов может оказаться эффективным для разработки быстрого метода диагностики физиологического состояния семян самоопыленных линий при хранении.

Можно заключить, что при понижении жизненности семян кукурузы происходит снижение корреляции биоэлектрических потенциалов с физиологическими изменениями, что приводит к хаотичности процессов.

Для практического использования полученных данных нами был предложен способ оценки жизнеспособности семян самоопыленных линий кукурузы, находящихся на хранении, путем определения РП семян при их набухании до 12 часов. После этого семена подсушивают и продолжают хранение, что важно в случае контроля за состоянием семян самоопыленных линий, являющихся ценным исходным материалом для получения гетерозисных гибридов в селекции. Институтом патентной экспертизы РФ на предложенный способ выдан патент.

Выводы

1. Выявлена тесная связь между динамикой разности потенциалов и выходом аминокислот из алейронового слоя в эндосперм всхожих набухающих семян кукурузы и отсутствие таковой при набухании у невсхожих.

2. Прослеживается тесная связь биопотенциалов и дыхания, у всхожих набухающих семян кукурузы, в случае невсхожих она отсутствует.

3. Выявлено наличие высокой корреляции между биопотенциалами и активностью окислительных ферментов (аскорбатоксидаза, полифенол и ксидаза, пероксидаза) и фермента каталазы. Она четко прослеживается у всхожих семян и практически отсутствует при потере всхожести (у нежизнеспособных семян), за исключением пероксидазы.

4. При снижении жизнеспособности и всхожести семян самоопыленных линий происходит смещение разности потенциалов в более положительную область значений.

5. При обработке набухающих семян самоопыленных линий кукурузы аскорбиновой кислотой в целях повышения всхожести наблюдается четкое изменение РП после 16-20 часов набухания в область отрицательных значений, что сопровождается повышением всхожести.

6. Для контроля за жизнеспособностью семян самоопыленных линий кукурузы, находящихся на хранении, рекомендуем периодическое

измерение их разности потенциалов в период от 4 до 12 часов набухания. Изменение их РП в положительную область свидетельствует о начавшихся физиологических изменениях, связанных с потерей жизнеспособности.

Основные результаты и положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Рубцова М.С., Лебедева О.Р., Кошишова Ю.Н. Превращение белков и разность потенциалов (РП) в прорастающих семенах кукурузы с связи с гетерозисом // Материалы 2-ого международного симпозиума «Физико-химические основа функционирования белков и их комплексов», Воронеж, 1998. С.203-206.

2. Кошишова Ю.Н., Рубцова М.С. Изменение разности потенциалов семян кукурузы при хранении и потере всхожести // Сборник научных трудов НГСХА «Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур». Н.Новгород, 2001. С.31-32.

3. Рубцова М.С., Кошишова Ю.Н. Влияние аскорбата на всхожесть, дыхание и биопотенциалы семян гибридов и самоопыленных линий кукурузы Н Сборник научных трудов НГСХА «Физиология, электрофизиология, ботаника и интродукция сельскохозяйственных растений», ННовгород, 2001. С.117-123.

4. Кошишова Ю.И., Рубцова М.С. Изменение разности потенциалов семян кукурузы при хранении // Тезисы докладов 2-оЙ международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки», часть 2. Самара, 2001, С.67,

5. Кошишова Ю.Н., Рубцова М.С., Лебедева О.Р. Биопотенциалы, активность ферментов всхожих и потерявших всхожесть семян гибридов кукурузы // Тезисы доклада 6-ой Путинской школы-конференции молодых ученых «Биология-наука 21-ого века». Пущино, 2002. С.125.

6. Рубцова M.С., Крутова Е.К., Кошишова Ю.Н. Перспектива использования разности биоэлектрических потенциалов растений как показателя для экологических наблюдений // Материалы международной научно- практической конференции «Биологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства», том 1. Пенза, 2002. С.69-70.

7. Рубцова М.С., Крутова Е.К., Федулина С.Б., Кошишова Ю.Н. Использование показателя разности потенциалов (РП) для разработки экологически чистых методов диагностики хозяйственно-полезных признаков у сельскохозяйственных растений // Первая научно-практическая конференция «Проблемы регионального экологического мониторинга». Нижний Новгород, 2002. С-112-115.

8. Rubtsova M.S., Koshishova Y.N. Potential difference of the seeds of selfpollinated corn lines in the vital estimation in storage И The materials of International symposium "Signalling systems of plant cells'. Moscow, 2001, June, 5-7. P. 104.

9. Кошишова Ю.Н., Рубцова M.C. Изменение биопотенциалов, активности ферментов, интенсивности дыхания у семян гибридов кукурузы при потере всхожести II Межвузовский сборник, посвященный 60-и летию Ульяновской сельско-хозяйствениой академии «Физиолого-биохимические аспекты обработки семян сельскохозяйственных культур». Ульяновск, 2003. С.98-102

10. Рубцова М.С., Кошишова Ю.Н. Способ оценки жизнеспособности семян самоопыленных линий кукурузы // Патент на изобретение №2222181 от 27.01.2004.

И.Рубцова М.С., Кошишова Ю.Н., Лебедева O.P. Разность потенциалов ссмяп кукурузы и возможность использования этого показателя для оценки физиологического состояния // Тезисы доклада третьего съезда биофизиков России, том 2. Воронеж, 2004. С.383-384.

Подписано в печать 05.09.2006, Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Зак. 1292. Тир. 100.

Типография Нижегородского госуниверситета. Лиц. ПД№ 18-0099 от 04.05.2001. 603000, Н. Новгород, ул. В. Покровская, 37.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кошишова, Юлия Николаевна

Введение.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Биоэлектрические потенциалы у высших растений. Потенциал покоя и потенциалы действия, их особенности. Функциональная роль потенциала покоя.

1.2. Разность потенциалов (РП) семян кукурузы.

1.3. Биохимические и физиологические процессы при набухании и прорастании семян.

Глава 2. Объект и методы исследования

2.1. Объект исследования.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Определение РП набухающих семян кукурузы.

2.2.2. Изучение транспорта аминокислот в набухающих семенах кукурузы с помощью гипсовых блоков.

2.2.3. Определение интенсивности дыхания набухающих семян кукурузы.

2.2.4. Определение активности аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы и пероксидазы.

2.2.5. Определение активности каталазы.

Глава 3. Результаты и обсуждение

3.1. Динамика РП набухающих семян кукурузы с разной жизненностью в связи с выходом аминокислот из алейронового слоя в эндосперм.

3.2. Динамика РП в связи с интенсивностью дыхания и активностью ферментов, на примере аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, пероксидазы и каталазы, набухающих семян кукурузы с разной жизненностью.

3.3. Влияние аскорбиновой кислоты на РП, интенсивность дыхания набухающих семян гибридов и самоопыленных линий кукурузы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биоэлектрические потенциалы семян кукурузы в связи с физиологическими процессами при набухании и хранении"

Общая характеристика работы

Одной из наиболее актуальных задач современной физиологии растений является изучение процессов, протекающих в семенах сельскохозяйственных растений, связанных с всхожестью и продуктивностью.

Для этой цели желательно использовать интегральные показатели, характеризующие функциональное состояние целого организма или ткани.

Весьма перспективными в этом отношении являются электрофизиологические методы, в частности, регистрация биоэлектрических потенциалов растительных клеток, тканей и органов. Поверхностно регистрируемая разность потенциалов

РП) между полярными концами органов и различными участками ткани позволяет оценивать состояние целого организма или ткани по электрическому критерию через механизмы формирования физиологической полярности, отражая и даже, в известной степени, определяя уровень их обмена веществ

Медведев, 1996). Электрофизиологические методы, контролирующие состояние растения или семени, разрабатываются и используются при диагностике устойчивости растений в период действия неблагоприятных факторов среды (Гунар и др., 1971,1974; Третьяков и др., 1996; Захарьин, 2003), оценке пола растений на ранних стадиях (Мишин и др. 1994), изучении условий влагообеспечения, минерального питания и роста (Jaffe, 1977; Третьяков и др.,

1996; Паничкин, 2000, 2001; Каменская и др., 1992, 2003), при изучении транспорта веществ (Опритов, 1976,1977, 1978, 2001; Опритов и др., 1973, 1984,

1991; Delmer et al, 1982; Dahse et al, 1987; Roblin et al, 1987; Конев, 1987; Bush,

1990; Крутова, 1997; Кошишова, 2002); опылении (Духовный, 1973); устойчивости (Пятыгин и др., 1989; Полевой и др., 1990; Опритов, 1991; Опритов и др., 1994; Черницкий и др., 1994), при исследовании жизнеспособности семени (Рубцова и др., 1990; Подлиток и др., 2003; Федулина и др., 2003), прогнозирования качественных и количественных характеристик будущего урожая (Рубцова и др., 1994, 1998; Лебедева и др., 1997; Крутова и др., 2003). Установлена связь между РП набухающих семян кукурузы и гетерозисным эффектом, АТФ-азной активностью и активностью некоторых других ферментов (Лебедева, 1997).

Накоплен большой экспериментальный материал по изучению РП между зародышем и эндоспермом набухающих семян кукурузы и пшеницы. В частности, ранее установлено: а) перед прорастанием происходит переход РП зародыша в отрицательную область по отношению к эндосперму (негативация зародыша); б) при отсутствии предварительной негативации семя не прорастает (Рубцова и др., 1998; Федулина и др., 2003); в) РП семян кукурузы в фазу молочно-восковой спелости коррелирует с содержанием общего и белкового азота в зерне (Рубцова и др., 1992; Дятлова, 1997); г) РП набухающих семян изменяется в процессе набухания не только по величине, но и по знаку (Рубцова и др., 2001). Показана также тесная связь РП семян пшеницы с активностью работы металлосодержащих ферментов дыхания и каталазы, а также с интенсивностью дыхания (Федулина, 1999, 2001).

В настоящее время в литературе имеются данные свидетельствующие о связи биоэлектрических потенциалов со многими метаболическими процессами, протекающими в набухающих семенах гибридов и самоопыленных линий кукурузы, позволяющие предполагать возможность использования этого показателя в селекции для диагностики урожая и всхожести семян.

Цель и задачи исследования. Цель данной работы - изучить возможную связь РП с физиологическими процессами семян, обеспечивающих продуктивность растений. При этом основное внимание уделялось выявлению согласования процессов, протекающих в зародыше прорастающего семени, и биопотенциалов.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. определить наиболее оптимальные временные промежутки регистрации биопотенциалов набухающих семян кукурузы;

2. изучить динамику разности потенциалов (РП), выхода аминокислот при распаде белка из алейронового слоя в эндосперм семени, интенсивности дыхания, активности ряда ферментов (аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, пероксидазы и каталазы) набухающих семян высокогетерозисных и негетерозисных гибридов кукурузы, а также их исходных самоопыленных линий у всхожих семян и потере всхожести при длительном хранении;

3. выяснить возможность контроля с помощью биопотенциалов за снижением жизнеспособности семян самоопыленных линий кукурузы.

Научная новизна работы.

Впервые подробно прослежена динамика разности потенциалов набухающих семян кукурузы в связи с изменением важнейших физиологических процессов, протекающих в семени, такими как: выход аминокислот из алейронового слоя в эндосперм при распаде запасного белка, дыхание, активность ферментов аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, пероксидазы, каталазы.

Выявлены общие закономерности изменения изучаемых показателей для всхожих и невсхожих семян кукурузы. Показано наличие тесной связи между динамикой биопотенциалов и процессом дыхания у всхожих семян высокогетерозисных гибридов, некоторые нарушения данной связи у всхожих семян низкогетерозисных гибридов и ее отсутствие у невсхожих семян.

Отмечена тесная связь между динамикой биопотенциалов и активностью ферментов (аскорбатоксидаза, полифенолоксидаза, каталаза) для всхожих семян и ее полное отсутствие для невсхожих семян.

Экспериментально установлено, что у хранящихся семян самоопыленных линий кукурузы имеет место значительное снижение всхожести и смещение РП в область положительных значений, что можно зафиксировать в интервале от 4 до 12 часов набухания, т.е. на ранних этапах набухания. Показатель РП семян можно использовать для диагностики состояния семян самоопыленных линий кукурузы без их повреждения.

Установлено, что обработка аскорбиновой кислотой набухающих семян самоопыленных линий кукурузы изменяет РП в отрицательную область, увеличивает интенсивность дыхания и повышает всхожесть.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Полученные материалы и сделанные выводы важны для понимания механизмов, лежащих в основе процессов прорастания. Они могут быть использованы в теории гетерозиса. В физиологии и электрофизиологии семени возможно их применение в практической работе по селекции кукурузы. Результаты проведенных исследований дают возможность рассматривать РП как одно из главных звеньев, обеспечивающих согласование ряда жизненноважных процессов набухающего семени и рассматривать его как интегральный показатель физиологического состояния семян. Полученные по биопотенциалам результаты могут быть использованы для оценки физиологического состояния семян и прогнозирования хозяйственно-полезных признаков зерновых культур. В частности, нами предложен способ оценки жизнеспособности семян самоопыленных линий кукурузы, находящихся на хранении. Институтом патентной экспертизы выдан патент №2222181 (2004).

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: 2-ом международном симпозиуме «Физико-химические основы функционирования белков и их комплексов» (Воронеж, 1998); Научной конференции «Пути повышения урожайности сельско-хозяйственных культур» (Нижний Новгород, 2001); Международном симпозиуме «Сигнальные системы в растительных клетках» (Москва, 2001); 2-ой международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки»

Самара, 2001); 6-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология-наука 21-го века» (Пущино, 2002); Международной научно-практической конференции «Биологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2002); Научно-практической конференции «Проблемы регионального экологического мониторинга» (Нижний Новгород, 2002); 3-ем съезде биофизиков России (Москва, 2004); на расширенном заседании кафедры ботаники и физиологии растений НГСХА (Нижний Новгород, 2006).

Структура и объем диссертации.

Материалы диссертации изложены на 98 страницах машинописного текста, иллюстрированы 23 рисунками и 1 таблицей. Работа состоит из следующих разделов: введение, литературный обзор, материалы и методы исследования, результаты исследования, заключение, основные выводы, список литературы, который содержит 151 источников, в том числе 49 на

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Кошишова, Юлия Николаевна

Выводы

1. Выявлена тесная связь между динамикой разности потенциалов и выходом аминокислот из алейронового слоя в эндосперм всхожих набухающих семян кукурузы и отсутствие таковой у невсхожих.

2. Прослеживается тесная связь биопотенциалов и дыхания у всхожих набухающих семян кукурузы, в случае невсхожих она отсутствует.

3. Выявлено наличие высокой корреляции между биопотенциалами и активностью окислительных ферментов (аскорбатоксидаза, полифеноликсидаза, пероксидаза) и фермента каталазы. Она четко прослеживается у всхожих семян и практически отсутствует при потере всхожести (у нежизнеспособных семян), за исключением варианта с пероксидазой.

4. При снижении жизнеспособности и всхожести семян самоопыленных линий происходит смещение разности потенциалов в более положительную область значений.

5. При обработке набухающих семян самоопыленных линий кукурузы аскорбиновой кислотой в целях повышения всхожести наблюдается четкое изменение РП после 16-20 часов набухания в область отрицательных значений, что сопровождается повышением всхожести.

6. Для контроля за жизнеспособностью семян самоопыленных линий кукурузы, находящихся на хранении, рекомендуем периодическое измерение их разности потенциалов в период от 4 до 12 часов набухания. Изменение их РП в положительную область свидетельствует о начавшихся физиологических изменениях, связанных с потерей жизнеспособности.

Заключение.

В работе представлены данные исследований процессов, протекающих в зародыше семени кукурузы, и биопотенциалов. Мы предполагаем, что мощность ростовых процессов обеспечивается согласованием биоэлектрических потенциалов и важнейших физиологических процессов, идущих с участием ферментов. Нами были исследованы в динамике такие показатели как разность потенциалов (РП), гидролиз белка (по выходу аминокислот из алейронового слоя в эндосперм и зародыш), интенсивность дыхания и активность ферментов (аскорбатоксидаза, полифенолоксидаза, пероксидаза, каталаза). Было показано, все вышеперечисленные показатели имеют четкое сходство изменений у семян высокогетерозисных гибридов кукурузы. Следует отметить, что это исключительные по своей ростовой и продуктивной мощости растения. У семян низкогетерозисных гибридов кукурузы согласование данных показателей нарушается. Для невсхожих семян кукурузы согласование указанных показателей отсутствовало за исключением варианта с ферментом пероксидазой; по-видимому, способность её к адаптации позволяет иметь согласование с биопотенциалами у семян, теряющих всхожесть. Исходя из полученных нами данных, считаем, что сходство в изменение биопотенциалов и процессов, протекающих в зародыше, могут быть использованы для характеристики меристем зародыша и оценки способности к ростовым процессам и их мощности. Анализ коррелятивных соотношений биоэлектрических потенциалов и физиологических процессов может оказаться эффективным для разработки быстрого метода диагностики физиологического состояния семян самоопыленных линий при хранении.

Можно заключить, что при понижении жизненности семян кукурузы происходит снижение корреляции биоэлектрических потенциалов с физиологическими изменениями, что приводит к хаотичности процессов.

Для практического использования полученных данных нами был предложен способ оценки жизнеспособности семян самоопыленных линий кукурузы, находящихся на хранении, путем определения РП семян при их набухании до 12 часов. После этого семена подсушивают и продолжают хранение, контроль важен в случае семян самоопыленных линий, являющихся ценным исходным материалом для получения гетерозисных гибридов в селекции. Институтом патентной экспертизы РФ на предложенный способ выдан патент.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кошишова, Юлия Николаевна, Нижний Новгород

1. Аксенов С.И, Аскоченская НА, Головина Е.А. Исследование начальных этапов набухания семян пшеницы методом спинового эха ЯМР // Доклады АН СССР. 1982. Т.246. Вып.З. с.725-729.

2. Аксенов С.И, Головина Е.А. Особенности поступления и распределения воды в семенах при набухании // Физиология растений. 1986. Т.ЗЗ. Вып.1. с.150-158.

3. Бос Д.Ч. Избранные произведения по раздражимости растений. М.: Наука. 1964.Т. 1.427с.

4. Воробьев Н.В. Физиология прорастания семян риса // Автореф. д.б.н. М, 1983. 46с.

5. Гелетюк В .И, Казаченко В.Н. Кластерная организация ионных каналов. М.: Наука, 1990. 224с.

6. Гунар И.И, Паничкин Л.А, Маслов А.П. Оценка морозостойкости и жаростойкости растений по биоэлектрическим реакциям // Изв.Тимирязевск. с.х. Акад. 1971. №5,0.3-7.

7. Гунар И.И, Паничкин Л.А, Кинаки Э.Х. Электропроводность тканей листа пшеницы в зависимости от условий минерального питания // Изв. ТСХА. 1974. Вып.2, с.3-7.

8. Ю.Дженн Р.К, Амен Р.Д. Что такое прорастание? // Физиология и биохимия покоя и прорастания семян. М.: Колос. 1982. с. 19-44.

9. П.Дятлова К.Д. К природе биоэлектрических явлений початка кукурузы // Тез. докл. науч. конф. молодых ученых Волго-вятского региона. Горький. 1987. с.74-75.

10. Дятлова К.Д. Поверхностный биопотенциал кукурузы при повреждении кукурузным мотыльком // Докл. ВАСХНИЛ. -1990. №4. с.27-30.

11. Дятлова К.Д. Поверхностные биоэлектропотенциалы кукурузы и их связь с физиологическим состоянием растения и белковостью зерна // Автореф.диссерт.к.б.н. С-Петербург.1992. 20с.

12. И.Дятлова К.Д., Рубцова М.С., Таова А.А. Перспектива использования биопотенциалов початка и листьев кукурузы при селекции на белок // Физиология и биохимия растений. Сб. науч. труд. НГСХА, Нижний Новгород, 1992. с.66-76.

13. Жолкевич В.Н., Кушниренко М.Д., Печерская С.И., Баштовая С.И., Клейман Э.И. Влияние химических агентов на кинетику процессов водного обмена листа // 2Съезд Общества физиологов растений России, Тезисы доклада. Пенза 15-21 сентября 2003г.с.74.

14. Зацепина Т.Н., Коломиец А.А. Постоянное электрическое поле и активные характеристики распространяющихся по симпласту высших растений сигналов возбуждения//Биофизика. 1990. T.35.C.331-335.

15. П.Калинин В.А., Опритов В.А., Швец И.М. Активный электрогенный транспорт Н + в везикулах плазматических мембран клеток флоэмы борщевика // Биофизика. 1982. Т.27. с.58-61.

16. Калинин В.А., Опритов В.А. Роль и АрН в протонзависимом транспорте сахарозы в везикулах плазматических мембран флоэмы растений //Физиология растений. 1989. Т.36. с.901-909.

17. Конев С.В. Структурная лабильность биологических мембран и регуляторные процессы. Минск: Наука и техника, 1987. 240с.

18. Конев С.В., Калер Г.В. Трансмембранный электрический потенциал как регулятор функциональной активности биомембран // Биофизика. 1988.Т.ЗЗ. с.1018-1022.

19. Котова JI.M., Обручева Н.В. Полиамины и аминокислоты в прорастающих семенах кормовых бобов // физиология растений. 1996. Т.43. Вып.4. с.567-573.

20. Коф Э.М., Борисова Т.А., Аскоченская Н.А. Регуляторы роста природного типа и отдельные фазы онтогенеза // Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер.Физиология растений. 1990.№7.с.1-160.

21. Курсанов A.JI. Транспорт ассимилятов в растении. М.: Наука, 1976. 636с.

22. Лебедева О.Р. Энергетические показатели гетерозисных гибридов кукурузы и исходных самоопыленных линий // Вопросы физиологии и биохимии растений: сб. науч. тр. / Нижегород. С -х. ин-т. Нижний Новогод, 1992. с.76-84.

23. Лебедева О.Р., Рубцова М.С. Биопотенциалы семян гетерозисных и негетерозисных гибридов кукурузы и транспорт аминокислот // Проблемы общей биологии и прикладной экологии: Сб.тр.молодых ученых.Саратов. Из-во Сарат.ун-та. 1997.Вып. 1 .с.46-50.

24. Лодкина М.М., Ляшук А.И., Николаева М.Г. Анатомические изменения зародыша Acer tatarium L. При созревании и в процессе стратификации семян (к вопросу механизме прорастания семян) //Бот.журн.56(3). 1971.С.321-334.

25. Любарская Н.Г. О взаимосвязи старения семян с качеством урожая пшеницы // 2 съезд Всесоюзного общества физиологов растений. 2ч. М.:1992.с.89.

26. Маслоброд С.Н. Электрофизиологическая полярность растений. Кишинев: Штиинца, 1973.172с.

27. Маслобороб С.Н., Пирожок Е.Ф., Лысиков В.Н., Электрическая характеристика линий и гибридов кукурузы с разной холодоустойчивостью // Известия ТСХА, вып. 4.1989.С.76-86.

28. Медведев С.С. Физиологические основы полярности растений. СПб. Из-во «Кольна», 1996.159с.

29. Мишин Д.Н., Рубцова М.С., Ретивин В.Г., Королева Е.А. Углеводный обмен, физиологические процессы и биопотенциалы симмондзии китайской в связи с полом // Вопросы физиологии и биохимии культурных растений. Сб.науч.тр. НГСХА. 1994. с.141-155.

30. Мартынова Е.Н. Регуляция сфинголипидных зависимых сигнальных путей апоптоза // Регуляция и внутренняя сигнализация. Материалы международной конференции 6-9 июня 2005г. Пущино.2005.с.261-264.

31. Николаева М.Г. Физиология глубокого покоя семян. Л.,1967.207с.

32. Обручева Н.В., Ковалдо Л.С. Два этапа усиления дыханияпрорастающих семян гороха по мере увеличения оводненности // Физиология растений. 1985.Т.32.Вып.4 с. 731-753.37.0вчаров К.Е. Физиология формирования и прорастания семян.М.:Колос, 1976, 256с.

33. Опритов В.А. БЭП растений томатов в связи с действием гетероауксинов и а-нафтилуксусной кислоты // Биофизика. 1956. Т.1. Вып.5. с.242-245.

34. Опритов В.А. О роли биопотенциалов в поступлении и передвижении веществ//Биофизика. 1958.Т.З. Вып.I.e. 19-23.

35. Опритов В.А. Электрические сигналы у высших растений // Соровский образоват. журнал, № 10, 1996.С.21-27.42.0притов В.А. Функциональные аспекты биоэлектрогенеза у высших растений: 59-е Тимирязевское чиение-Н.Новгород: Изд-воННГУ, 1998. 46с.

36. Опритов В.А., Мичурин С.В. Биоэлектрические потенциалы как звено в механизме сопряжения активного транспорта ассимилятов с метоболизмом // Труды Биол. почв, ин-та (Владивосток).1973,№20.с.101-106.

37. Опритов В.А. Распространяющееся возбуждение у высших растений // Успехи современной биологии.Т.83.1977.С.442-458.

38. Опритов В.А. Распространяющееся возбуждение и транспорт ассимилятов во флоэме // Физиология растений Т.25.1978.с.с 1042-1054.

39. Опритов В.А., Пятыги С.С., Крауз В.О. Анализ роли электрической активности клеток высшего растения в развитии адаптационного синдрома при охлаждении // Физиология растений . 193. Т.40 с.619-626.

40. Паничкин Л.А., Черницкий М.Ю., Буко О.А. Электрофизиологическая разность потенциалов как показатель генотипической специфичности. Изв. ТСХА.1991. Вып.6.с.81~86.

41. Паничкин Л.А., Черницкий М.Ю. Биоэлектрическая реакция листа на смачивание // Физиология растений. 1991 Т.38 вып.2. с.371-380.

42. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. М.:Колос, 1985.255с.

43. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа. 1989,464 с.

44. Полевой В.В., Акимова Т.В., Типов В.Ф. Влияние кратковременного температурного стресса на биопотенциал отрезков колеоптилей кукурузы // Эколого-физиологические аспекты устойчивости, роста и развития растений.Петрозаводск.1990. с.45-47.

45. Полевой В.В., Саламатова Т.С. Физиология роста и развития растений. Л.: ЛГУ, 1991.240 с.

46. Приступа Н.А., Курсанов A.J1. Нисходящий ток ассимилятов и его связь с поглощающей деятельностью корня // Физиология растений. 1957. Т.4.С.417-424.

47. Прокофьев А.А., Обручева Н.В., Ковалдо Л.С., Кулеева JI.K„ Кожемякина И.С. Критический уровень оводненности семян для начала их прорастания // Физиология растений. 1983. Т.30.Вып.1.с.178-183.

48. Прохоров М.Н. Электрические потенциалы совместно прорастающих семян некоторых растений // Автореф. диссер. кадит, биол. наук. Минск, 1970. 19с.

49. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Худяков В.А., Гнездилов А.В. Природа температурной зависимости потенциала клеток холодочувствительного растения Cucurbita // Физиология растений. 1989. Т. 36. с.118-125.

50. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Худякова В.А., Гнездилов А.В. Природа температурной зависимости потенциала покоя холодоустойчивого растения Cucurbita Реро // Физиология растений.1989.Т.36.№1.с.118-125.

51. Пятыгин С.С., Опритов В.А. О роли изменений мембранного потенциала клеток высшего растения в формировании адаптационного синдрома при охлаждении//Доклады Акад.Наук. 1992.Т. 326.С.202.

52. Рубцова М.С. Электрическая реакция семян кукурузы на воду в зависимости от жизнеспособности // Ферменты, ионы и биоэлектрогенез у растений. Межвуз.сб. из.ГГУ. Горький. 1980.C.292-297.

53. Рубцова М.С. Биоэлектрические свойства семян кукурузы в связи с оценкой жизнеспособности // Биоэлектрогенез и мембранный транспорт у растений: Межвуз. сб. ГГУ -Горький. 1985.с.74-77.

54. Рубцова М.С. Электрические свойства семян кукурузы в связи с оценкой жизнеспособности // Биоэлектрогенез и мембранный транспорт у растений: Межвуз. Сб. ГГУ Горький. 1989.С. 74-77.

55. Рубцова М.С. неоднородность семян пшеницы по биопотенциалам, ростовые процессы и метаболизм // Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений: сб. науч. тр. Горьков. с-х. ин-та Н. Новгород, 1990.С.73-79.

56. Рубцова М.С. Действие аскорбата на биопотенциалы и всхожесть семя гибридов и линий кукурузы //Биоэлектрогенез и транспортные процессы у растений. Межвуз. сб./ННГУ Нижний Новгород, 1991.С.79-83.

57. Рубцова М.С. Некоторые вопросы белкового обмена кукурузы и их связь с электрическими свойствами, АТФазной активностью и гетерозисом //Тезисы доклада/Второй съезд биохимического общества, Москва. 1997.C.259.

58. Рубцова М.С. Биоэлектрические и физиологические особенности созревающих початков, прорастающих семян кукурузы и их аналогов с геном ОПЕЙК-2 // Тез.доклада 4-ого съезда общ-ва физиологов растений России, Москва. 1999.T.1.C.94.

59. Рубцова М.С, Воробьева Ю.М, Кузнецова М.В, Горева Т.Н. Дыхание семян кукурузы с различными биопотенциалами и ростовые процессы растений // Новое в электрофизиологии, Горьков.с-х.ин-т.-Горький.1975.с.37-47.

60. Рубцова М.С, Воробьева Ю.М, Кузнецова М.В, Кузнецова Т.Н. Колебательный ритм разности поверхностных потенциалов семян кукурузы в связи с набуханием и физиологическими процессами // Физиология растений: Тр.Горьков.с-х. ин-т. Горький.1976.с.8-21.

61. Рубцова М.С, Кузнецова Т.Н. Действие экзогенных аминокислот и аскорбата на разность поверхностных потенциалов набухающих семян кукурузы и пшеницы // Физиология растений: Тр.Горьков.с-х.ин-т. Горький,1976.Т.91.С.30-47.

62. Рубцова М.С, Кузнецова Т.Н., Швецов Г.А. Измеритель разности биопотенциалов растений. Техническое оисание и инструкция по эксплуатации.Горький, 1985.с. 10.

63. Рубцова М.С.Дудякова М.В. Динамика изменения биопотенциалов, нуклеиновых кислот и других показателей в прорастающих семенах кукурузы // Биоэлектрические явления и мембранный транспорт у растений: Межвуз.сб. ГГУ-Горький.1985.с.62~67.

64. Рубцова М.С., Худякова М.В. Содержание нуклеиновых кислот в зародышах семян кукурузы с неодинаковой разностью потенциалов (РП) //Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений.Сб.науч.тр.,ГорькийД987.с. 13-17.

65. Рубцова М.С., Цвткова В.И., Кравцова Р.А., Пшеничко Н.М. Корреляция разности потенциалов колоса пшеницы с морфологическими характеристиками и белком // Вопросы физиологии и биохимии культурных растений.Сб.науч.тр.НГСХА.1994.с.5-14.

66. Соболев A.M., Дмитриева Ш.И. Сравнительный анализ белков эндосперма и зародыша семени клещевины // Физ-гия растений. 1983. Т.ЗО Вып.З с.448-452.

67. Семихатова О. А. Об адаптационной составляющей дыхания // 2 Съезд Всесоюзного общества физиологов растений. 2ч. ,М.: 1992. с.191.

68. Самуилов В.Д., Олескин А.В., Лагунова Е.М. Программируемая клеточная смерть // Биохимия.2000.Т.63,№8.с. 1029-1046.

69. Тарчевский И.А. Регуляторная роль деградации биополимеров и липидов // Физиология растений. 1992. Т39. № 6, с.1215-1223.

70. Тарчевский И.А. Метаболизм растений при стрессе. Казань: Фэн,2001. с.259-390.

71. Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений. М.: Наука. 2002. с.293.

72. Третьяков Н.Н. Практикум по биохимии растений .М.: Колос,1982.с.182.

73. Третьяков Н.Н., Каменская К.И. Биоэлектрогенез у кукурузы при низкой положительной температуре и засухе. Изв. ТСХА. 1984.Вып.2. сЛ 85-188.

74. Третьяков Н.Н., Карнаухова Т.В., Синявин М.С. Динамика Интенсивности дыхания и разности биопотенциалов растений пшеницы при нарастающей корневой гипоксии // Изв.ТСХА. 1996.Вып.2,с. 145-151.

75. Треушников В.М., Пятыгин С.С., Опритов В.А. Использование модели континуальной диффузии для анализа принципов регуляции скорости ферментативной реакции в условиях мембраны // Биол. Мембраны. 1994. Т. 11 с.420-428.

76. Федулина С.Б, Разность потенциалов семян пшеницы и физиологические процессы прорастания // Проблемы общей биологии и прикладной экологии: Сб.тр.молодых ученых. Саратов. 1997. Вып.1. с.39-44.

77. Федулина С.Б, Биоэлектрические потенциалы и особенности прорастания семян пшеницы // 80лет селекционеру генетику, академику И. П. Елисееву. НГСХА. Нижний Новгород, 1998. с.28-34.

78. Чернова JI.K. Электрические потенциалы прорастающих семян // Автореф. кандидат, диссерт., JL: Агрофизический институт, 1968.с.60.

79. Черницкий М.Ю., Паничкин JI.A. Диагностика холодоустойчивости огурца по биоэлектрическим показателям. Оценка сортовых различий //Физиология растений. Т.41.№3.1994.с.390-394.

80. Черницкий М.Ю., Паничкин JI.A. Диагностика холодоустойчивости огурца по биоэлектрическим показателям. Разработка диагностического показателя// Физиология растений. 1994. Т.41.№3.с.386-389.

81. Часов А.В. Один из аспектов участия пероксидазы клеточной стенки в адаптационных процессах корневых клеток //Ст.тез.5-ой Пущинской конференции молодых ученых. Биология Наука 21-го века. Пущино 16-20апреля 2001г. -Тула 2001г. с.35.

82. Aoyagi S., Sugiyama М., Fukuda Н. BEN1 and ZENlcDNAs encoding Si-type DNAses that are associated with programmed cell death in plant // EEBS Lett. 1998.Vol.429. N2. pl34-138.

83. Burr H.S. Electrical correlates of pure and hybrid strains of sweet corn // Proc. Nat. Acad, of Sci, №3,1943 .vol.29,№6.p.l63-166.

84. Bless A.A. bioelectric potentials as a measure of radiation in juru //Proc. Nat. Acad, of Sci. 1950. vol.36.p.617.

85. Bentrup F.-W. Botanische Electrophysiologie. Vom Phanomen zum molecularen Mechanismus // Naturwissenschaften. 1985.Bd.72.p.l69-179.

86. Bewley J.D., Blak M. Physiology and biochemistry of seeds in relationto germination. Springer Verlag, Berlin - Heidelberg - New York. 1978.1 p.306.

87. Bewley J.D., Blak M. Seeds: Physiology of development and germination.

88. N.Y.:Plenum Press, 1994. p.445.

89. Bucrhout T J. Kinetic analysis of the plasma membrane sucrose-H+ symporter from sugar beet (Beta vulgaris L.) leaves // Plant Physiol. 1994. Vol. 106/p/991-998.

90. Bush D.R. Electrogenicity, pH-dependence, and stoichiometry of proton-sucrose symport // Plant phisiol. 1990. Vol.93 .p. 1590-1596.

91. Bradford К J. Wofa Relation analysis of seed germination rates //Plant Physiol. 1990.vol.94 №2.p.840-849.

92. Bradford K.J. Wofa Relation in seed germination // Seed Development and germination. NY. Marcel Dekker.inc.l995.p.351-396.

93. Blume В., Nurnberger Т., Nass N., Scheel D. Receptor mediated increase in cytoplasmic free calcium required for activation of pathogen defense in parsley // Plant Cell. 2000.Vol.12, N8.p.l425-1440.

94. Bolwell G. P., Bindschelder L., Blee K.A., Butt V.S., Davies D.R., Gardner S., Gerrish C., Minibaeva The apoplastic oxidative burst in response to biofic stress in Plants : a three component system //J. Experimental Botany 2002. 52 (372).p.l367-1376.

95. Cohen P. The regulation of protein function by multisite phoshorylation a 25 year update // Trends Biochem. Sci. 2000.Vol.25,N12.p.596-601.

96. Chasov A. Role of the extracelular Peroxidase in the superoxide production byfhroot cells // Abstr 5 Conf on plasma membrane. Redox and Disease. Hamburg Germani 26-29 march 2000. p.l 19.

97. Delmer D.P., Benziman M., Padon E., Reguirement for membrane potential for cellulose syntesis in intact cell of Acetobacter xilinum //Proc.Nat. Acad, of Sci USA. 1982. vol.79.p.5282-5286.

98. Dahse I., Bernsteun M., Miller E., Petzold U. On possible function of electron transport in the plasmalemma of plant cells // Biochem Physiol.Pflanzen. 1989. Bd. 185.p.l45-180

99. Dangl J.L., Dietrich R.A., Richberg M.N. Death don t have no mercy: Cell death programs in plant-microbe interactions //Plant Cell.1996. Vol.8, N10. p.1793-1807.

100. De Jong A .J., Hoeberichts F.A., Yakimova E.T., Maximova E., Woltering E.J. Chemical-induced apoptotic cell death in tomato cell: involvement of caspase-like protease // Planta. 2002. Vol.211, N5. p.656-662.

101. Gallois P., Makishima Т., Hecht V., Despres В., Laudie M., Nishimoto Т., Cooke R. An arabidopsis thaliana CDNA complementing a hamster apoptosis suppressor mutant // Plant J. 1997. Vol.11, N11, p.1325-1331.

102. Gao M., Showalter A.M. Yariv Reagent treatment in duces programmed cell death in Arapidopsis cell cultures and implicates arabinogalactan protein involvement // Plant J. 1999. Vol.19, N 3.p.321-331.

103. Green D.R. Apoptotic pathways: the roads to ruin //Cell. 1998. Vol.94, N6. p.695-698.

104. Greenberg J.T. Programmed cell death: A way of life for plants //Proc. NatAcad. Sci. USA. 1996.Vol.93, N 22.p.l2094-12097.

105. Greenberg J.T. Programmed cell death in plant-pathogen interactions //Annu. Rev. Plant Physiol, and Plant Mol. Biol. 1997. Vol.48,p.525-545.

106. Hegarty T.W. the physiology of seed hydration and dehydration and the relation between water stress and control of germination; a Review // Plant Cell Environ. 1978. vol.1. № 2. p. 101-119.

107. Hammond-Kosack K.E., Jones J.D.C. Plant disease resistance genes // Annu. Rev. Plant Physiol, and Plant Mol. Biol. 1997. Vol.48,p.575-607.

108. Jaffe L., Nuccitelli R. Electrical control of development //Ann.Rev. Biophys. Bioenergy. 1977.vol.6. p.445-476.

109. Jones M.W., Kilev В., Blees A.A. The bioelectrical potentisl of seeds as a function of growth and of x-ray dosage // Plant Phys-gu,1951 .vol.26, № 1,р.19-23.

110. Lam E., Pontier D., Del Pozo O. Die and let live programmed cell death in plants //Curr.Opin. Plant Biol. 1999. Vol.2,N6.p.502-507.

111. MayerA.M., Poliakoff-Mayber A. The Germination of Seeds. Oxford: Pergamon Press, 1975.

112. MayerA.M., Pilet P.E. Saturable uptake of indole-3yl-acetic by maize roots // Plant Phisiol. 1986.Vol.81,N3.p.889-895.

113. Mittler R., Lam E. Identification, characterization and purification of a tobacco endonuclease activity induced upon pypersensitive response cell death // Plant Cell. 1995 Vol.7,Nll.p.l951-1962.

114. Mittler R., Lam E. Characterization of nuclease activities and DNA fragmentation induced upon hypersensitive response cell death and mechanical stress // Plant Mol.Biol. 1997. Vol.34,N2.p.209-221

115. Mayda E., Tonero P., Conejero V., Vera P. A tomato homeoboxgene (HD-zip) is involved in limiting the spead of programmed cell death //Ibid. 1999.Vol.20,N5.p.591~600.

116. Minibayeva F.V., Micatt, Zuthje S. Salicylic acid changes the properties of extracellular peroxidase activy secreted from wounden wheat (Triticum activuml) roots // Protoplasma. 2003.221. p.67-72.

117. Nelsom O.E., Burr H.S. Growth correlates of electromotive forces in Maize seeds. Proc. Nat Acad, of Sci USA. 1946.32 NY.p.74-84.

118. Opritov V.A. Pyatygin S.S. Evidance fot controlling of the resting potential generation of the electrogeing component of the resting potential in cucurbita pepo L.sfem exlieable cell II Biochem. Physiol., Pfeanzen. 1989. Bd.l984.p.447-451.

119. Pedroso M.C., Magalhaes J.R., Durzan D. Nitric oxide induces cell death in taxus cell // Plant Sci.2000. Vol. 157,N1 .p. 173-180.

120. Pennell R.I., Lamb C. Programmed cell death in plants // Plant Cell. 1997. Vol.9,N7.p.l 157-1168.

121. Ren H.-Y., Wang X.-C., Lou C.-Y. The universale existence of electricfl and its physiological effects in higher plants //Acta Phytophysiol. Sin. 1993.Vol.19.p.97-101.

122. Roblin G. Analysis of the variation potential induced by wounding in plants II Planta and Cell Physiol. 1985.Vol.26.p.455-461.

123. Reckett R.P., Minibayeva F.V., Zuthje S., Boffger M. Reactive oxygen species.

124. Minibayeva F.V, Gordon L, Kolesnicov 0, Chasov A. Role of extracellular peroxidase in the superoxide prodaction by wheat root cell. Protoplasma, 2001, 217, p.125-128.

125. Shirasu R, Schulze-Lefert P. Regulators of cell death in disease resistance // Ibid.2000.Vol.44,N3.p.371-385.

126. Shulaev V, Leon J, Raskin I. Is salicylic acid a translocated signal of systemic acquined resistanse in tobacco// Plant Cell. 1995. Vol.7, N10. p.1691-1701.

127. Tada Y, Hata S, Takata Y, Nakayashiki H, Tosa Y, Mayama S. Induction and signaling of an apoptotic response typified by DNA laddering in the defense response of oats to infection and elicitofs //Mol. Plant Microbe Interact.2001. Vol.14, N4. p.477-486.

128. Willekens H, Chamnongpol S, Davey M, Schraudner M., Van Montagu M, Inze D, Van Camp W. Catalase is a sink for H2 O2 and is indispensable for stress defense in C3 plants // EMBOJ. 1997.Vol.l6,N16.p.4806-4816.