Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биорегуляция ростковых процессов семян и сеянцев сосны обыкновенной картолином

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Биорегуляция ростковых процессов семян и сеянцев сосны обыкновенной картолином"

ИНСТИТУТ ЛЕСА АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ

На правах рукописи ШЕВЦОВА Людмила Викторовна

УДК 581.143 : 633.232

БИОРЕГУЛЯЩЯ РОСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ СЕМЯН И СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ КАРТОЛИНОЫ

03.00.12 - физиология растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Гомель - 1992

Работа выполнена в Институте леса Академии Наук Беларуси

Научные руководители - доктор сельскохозяйственных наук,

Официальные оппоненты- доктор биологических наук, профессор

В.П.Деева, доктор биологических наук, профессор В.Г.Антипое

Ведущее предприятие - Центральный ботанический сад Академии

Наук Беларуси

Защита диссертации состоится " ¿Г" ¿¿¿¿й^ 1992 г. в П часов на заседании специализированного совета К 026.04.01 в Институте леса Академии Наук Беларуси по адресу: 246654, г.Гомель, ул.Пролетарская, ?1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " ^ " _ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических

доцент Б.А.Ипатьев,

кандидат сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник В.А.Морозов

старший научный сотрудник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из основных проблем при выращивании посадочного материала сосны обыкновенной является улучшение посевных качеств семян, грунтовая всхожесть которых на практике не превышает 33-50 %. Особую актуальность этой проблемы обуславливает переход в лесных питомниках к посеву сортовыми семенами, заготовка которых незначительна, а себестоимость высокая. Не менее важным является сокращение срока выращивания сеянцев, повышение выхода их с единицы площади питомника и улучшения приживаемости и сохранности при закладке лесных культур. Перспективным направлением в решении названных проблем признано применение регуляторов роста. Однако в практике лесохозяйственного производства регуляторы роста не заняли должного места в связи с явно недостаточной изученностью их воздействия на жизнедеятельность древесных растений. Изучение, их влияния на метаболизм как часть интегрированной системы биологического саморегулирования древесных растений имеет важное значение для повышения продуктивности на разных стадиях развития растительного организма.

Среди известных сегодня регуляторов роста растений особый интерес представляют цитокинины и вещества с цитокининподобным типом действия, к которым относится картолин. Однако относительно недавнее установление возможности их воздействия на растительные объекты делает крайне необходимым расширение исследований в данном направлении, что позволит разработать теоретические основы гормональной регуляции, а также решить практические вопросы применения ш-токининов в практике растениеводства.

Цель и задачи исследования. Целью исследований было изучение антистрессового препарата картолина как слабого цитокинина в качестве биорегулятора семян и сеянцев сосны обыкновенной и возможности его использования при выращивании посадочного материала и закладке лесных культур. Задачи исследований заключались в определении характера действия картолина на ростовые процессы и ряд биохимических показателей у прорастающих семян и сеянцев сосны и установлении оптимальных концентраций препарата.

Научная новизна. Впервые проведено изучение влияния картолина на посевные качества, грунтовую всхожесть и физиологические свойства семян и рост сеянцев сосны обыкновенной. Получены результаты, свидетельствующие о непряыолинейном характере зависимости действия картолина от его концентрации. Установлен эффект ингибирования

прорастания картолином более низкой концентрации, чем концентрации положительного действия, и возврата к стимулированию при дальнейшем уменьшении дозы препарата. Описано явление перехода максимального торможения прорастания или инактивирования фермента в последующем в максимальное стимулирование или активирование под влиянием нетоксичной концентрации картолина. Изучено влияние картолина на содержание хлорофилла в хвое однолетних сеянцев сос ны.

Выявлено высокое стимулирующее воздействие картолина и кине-тина на прорастание стратифицированных семян, установлены оптимальные концентрации этих препаратов для использования при выращивании посадочного материала сосны и закладке лесных культур. Получены результаты обработки картолином и кинетином сеянцев в условиях загрязнения почвы радионуклеидами.

Практическая ценность. Полученные результаты позволяют расши рить ассортимент применяемых в лесохозяйственной практике эффективных регуляторов роста и оптимизировать процесс выращивания по садочного материала сосны. Использование предлагаемых рекомендаций по обработке семян картолином и кинетином позволит значитель но улучшить их посевные качества.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях молодых ученых и аспирантов Белорусского НИИ лесного хозяйства (Гомель, 1982-1987 областной научно-технической конференции "Научно-технический про гресс в лесной промышленности и лесном хозяйстве и роль молодых ученых и специалистов в его ускорении" (Гомель, 1984), на XI научно-технической конференции молодых ученых и аспирантов "Молоды ученые-лесному хозяйству" (Москва, 1989), Всесоюзной научно-прак тической конференции молодых ученых, аспирантов и специалистов отрасли "Совершенствование научного обеспечения лесохозяйственно го производства" (Пушкино, 1990), конференции молодых ученых Западного отделения ВАСХНИЛ "Интенсификация лесного хозяйства в За падном регионе СССР" (Гомель, 1990). По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе изданы "Методические рекомендации пс применению регуляторов роста в лесных питомниках" (Москва, 1991)

Объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Основно? материал диссертации изложен но 1зо страницах машинописного текс та и включает '¿I таблицу и '¿1 рисунок. Библиография содержит '¿Ч наименований, из них 131 на иностранных языках.

На защиту выносятся следующие основные положения:

I. Влияние картолина на прорастание семян сосны обыкновенной.

'¿. Изменение некоторых физиологических свойств семян сосны при прорастании под воздействием картолина.

3. Влияние картолина на жизнедеятельность сеянцев сосны обыкновенной.

4. Практические аспекты использования картолина по улучшению качества посадочного материала сосны обыкновенной.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даны обоснование темы диссертации, ее актуальность и практическое значение, определены цель, задачи и научная новизна исследований.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

После открытия первых фитогормонов, создания теоретической и экспериментальной основы науки о фитогормонах, обнаружения синтетических аналогов ауксинов, цитокининов, этиленпродуцентов, открытия ретардантов и ряда других синтетических биорегуляторов стало очевидным, что учение о фитогормонах переросло в учение о регуляторах роста и разштия. Основополагающий вклад в развитие этого учения внесли работы Зединга (1925), Кёгля (1331), Н.Г.Холодного (1935), Вента (1937), к.Х.Чайлахяна (1969). Регуляторам роста растений посвящены обзоры О.Н.Кулаевой (1973), Г.С.Муромцева и В.Н.Агнистиковой (1973), К.О.Гамбурга (1976), Ь.А.Баскакова и

A.А.Шаповалова (19с32), Т.В.Лихолат (1963), Дёрфлинга (1985),

B.И.Кефели и л.Д.Прусаковой (1965), л.В.Рунковой (1965).

Первый иитокинин был открыт б связи с разработкой метода тканевых культур в 1955 г. сотрудника!™ Висконсинского университета в США Скугом и Миллером (1957). Тогда же была установлена структура первого цитокинина нерастительного происхождения кинетина. Первый природный иитокинин зеатин был открыт в 1964 г. ¿етамом (1964). В последующие годы был открыт целый ряд представителей этой группы фитогормонов. Благодаря относительной легкости химической модификации молекулы штокинина получено большое число синтетических аналогов природных цитокининое. Наибольшее применение из них нашли кинетин и 6-бензиламинопурин (ВАЛ). Стал известен ряд веществ, обладающих цитокининподобным действием, например, многочисленные аналоги дифенилмочевины.

В результате целенаправленного поискового синтеза отдаленных структурных аналогов цитокининов и дифенилмочевины разработана

- б -

группа цитокининлодобных антистрессовых препаратов - картолинов Первое соединение этой группы картолин синтезирован Ю.А.Баскако вым в НИИ химических средств защиты растений. А.А.Шаповаловым, Ю.А.Кондратьевой и Р.Г.Бутенко (1978) был проведен первичный скрининг картолина с использованием клеточных культур. Р.Г.Бутенко и др. (1982) установлено значительное увеличение устойчивости каллюсных тканей пшеницы под его влиянием. Это позволило затем широко использовать картолин для целых растений как антистрессовый препарат. Однако полная характеристика хозяйственно-полезных свойств картолина пока не дана. Недавно Э.А.Кэбраком (1989) установлено свойственное цитокининам радиопротекторное действие картолина.

Почти с самого начала исследования по природным регуляторам роста шли параллельно исследованию по практическому использованию их синтетических аналогов: создание теории Холодного-Вент а относится к концу 20-х годов, а в первой половине ЭО-х годов были предприняты первые шаги е использовании ауксинов. Цитокинины их аналоги не нашли до сих пор широкого практического применена

Биорегуляция стала играть существенную роль е практических приемах сельского хозяйства, но в технологических процессах лесного хозяйства она занимает все еще незначительное место. Изучению действия регуляторов роста на хвойные породы посвящены рабо^ Фариса (1976), Лууканен и Джоансон (19о0), Данберга (1976), Том1 сетт (1977), Т.Б.Лихолат (1983). Выяснению влияния регуляторов роста на прорастание семян древесных растений посвящено значите; ное количество работ, однако результаты исследований по их влиянию на семена хвойных пород немногочисленны и противоречивы. По изучению этого вопроса на семенах хвойных известны работы З.А.Ис пова (1968), В.И.Суворова (1968), Ь.И.Мосина (1970), В.С.Онучинг (1970), а.И.Федорова (1971), Р.Н.Матвеева (1974), В.Н.Борисовой Л.Н.Борисовой (197^), Н.И.Мамонова и М.Б.Смуро вой (1978), И.И.Дг шиной, С.А.Казадаева, В.Ф.Харитонова (1980), Н.Я.Поповой (1989),

2. ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Программой исследований предусматривалось изучение влияния картолина и кинетина на прорастание семян сосны обыкновенной и происходящих при этом изменений некоторых их физиологических свойств (гидратированность тканей, содержание общих и редуцируют Сахаров, липидов, ферментативную активность), на фотосинтезирукя аппарат, рост сеянцев сосны и их приживаемость в лесных культура Объектами исследований яелялись лабораторные посевы в чашка

етри и вегетационных сосудах и полевые посевы 19в3-19с36 гг. сотовых семян производственного сбора с лесосеменной плантации Ле-инского опытного лесхоза БелНИИЛХ, а также лесные культуры в.год к посадки - 1964, 19бо г. Объектом изучения действия регуляторов оста в условиях загрязненных радионуклеидами почв являлись одно-етние сеянцы сосны, высаженные на гидроморфных почвах опытного адиационного полигона. Уровень гамма-фона (весна 1991 г.) соста-ил СРП-бЬ-01-700-<ЗЬ0 мкР/час, ДРГ-01-Т-2о0-400 мкР/час. Варианты абораторных и полевых опытов включали обработку регуляторами оста в интервале концентраций от 2.10_(3 до 20 мг/л.

Опытные посевы производили в питомнике ленинского опытного есхоза БелНИИЛХ. Посевы 6-строчечные узкобороздковые (Ь см) с асстоянием между бороздами 20 см. Подготовка почвы и уход за по-евами производственные. Культуры сосны были заложены на супесча-ых почвах в Ченковском и Верезковском лесничествах Гомельского ¡1X0.

для обработки семян и сеянцев сосны обыкновенной применяли одные растворы регуляторов роста (картолин, кинетин, ИУК). В ка-естве контроля были взяты сеянцы и семена, обработанные водой. С елью изучения елияния холодной стратификации на отзывчивость сеян к обработке картолином часть из них подвергали стратификации од снегом в течение двух месяцев. Время намачивания семян 1сЗ ча-ое. При проведении лабораторных опытов наблюдения проводили на

7-, Ю- и 1Ь-й дни проращивания. Анализ на гидратированность каней, содержание общих и редуцирующих Сахаров, липидов, опреде-ение активности пероксидазы, каталазы, инвертазы, липазы прово-или непосредственно после намачивания семян, на 3-, Ь-, 7-й дни роращивания по общепринятым методикам. Силу роста проростков оп-еделяли по методу, описанному В.Ч.ЛобаноЕым (1964). Сеянцы обра-атывали опрыскиванием р^естЕОрами регуляторов роста с добавлением 11-10 в дозе 0,о % для улучшения смачивания хвои. Обработку произ-одили в фазе интенсивного вегетативного роста. Опрыскивание 4-х-ратное с интервалом во времени 4-Ь дней.

При закледке лесных культур корневые системы сеянцев замачи-али 14 чэсое в торфяной болтушке, приготовленной на основе раст-0р0Е регулято] об роста. Корневые системы сеянцев, предназначенных ля посадки на радиационном полигоне, обрабатывались водными расторгли картолинь и кинетика. Опрыскивание этих сеянцев проиэеоди-и по той же методике, что и в питомнике.

Данные исследований обработаны математически на ЭВМ ЕС-Ю20.

- б -

З.ШИЯШЕ КАРТОЛИНА И КИНЕТИНА НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ Результаты исследований показали, что картолин повышает на ^ 74 % (относительно контроля) энергию прорастания у семян сосны

1-го класса качества при концентрации 2-Ю-^ - 5-Ю-4 и -Ь'Ю-^ мг/л и на 13-29 % лабораторную всхожесть семян, ослабленных хранением, при концентрации 2-Ю-^ - 1'Ю"^ и 5-10"^ - Ь-Ю" мг/л (рисЛ, а и б). Сдвиг концентрационного оптимума, по-видимс му, связан с изменением в фитогормональном балансе при хранении (И.Э.Илли, 1982). действие картолина и кинетина носит четкую коь центрационную зависимость, кривая которой имеет двухпиковый характер. Наиболее ярко это выражено у картолина (рис.2), первый максимум активности которого наблюдался у семян 1-го класса качества при концентрации 2-10 мг/л, а Еторой - при концентрации

мг/л. При этом в ряде опктое четко прослеживались промежу точные концентрации препарата, приводившие к ингибироганию прорастания в начале проращивания. О.Н.Кулаевой (196а) на листьях I опытах с веществами кининового типа, Сионо и Ямаки (1976) при изучении действия кининов на рост каллюса этиолированных листьеЕ подсемядольного колена, на прорастание семян также отмечали угне тение низкими концентрациями вещества процессов, которые стимулировались более высокими его концентрациями. Вторичное появление стимулирования при дальнейшем снижении концентрации не описано. Это позволяет сделать предположение о существовании общих концентрационных зависимостей в характере действия природных ци-токининов и картолина.

Большие дозы картолина и кинетина (2 мг/л) снижали энергию прорастания семян.

В полевых опытах массовое появление всходов стратифицированных семян наблюдалось на 6 дней раньше есходов нестратифицирован ных семян. При этом в вариантах опыта с выраженным положительным действием картолина и кинетина всходы появлялись на 2-5 дней раньше, чем в контроле. Обработка картолином и кинетином концент рации 2-10"^ - 2 мг/л не стратифицированных семян сосны привела к снижению их грунтовой всхожести относительно контроля 4-31 %. Уменьшение дозы картолина до 2-10 - 2-10_и мг/л и кинетина до

2-10"^ - 2-10"3 мг/л повысило этот показатель на 1сЗ-25 % и ?-1Ь соответственно. Холодная стратификация семян существенно изменил

ХИрПКТОр их реакции на обработку киртолипом и кинетином. Ингибир

вания прорастания вовсе не наблюдалось. У картолина произошел сд

12 3 1 к 3

Рис. 1. Ьлияние кинетине (1) и ка:толина (2,3) на

энергию прорастания (а) к лабораторную всхожесть (б) се-

сосны, ослабленных хранением (1,2) и I класса качества.

контроль - я

№

Ш(С)

1/0->

Рис. ¿. изменение активности прорастая;1.а семян, сосны 1 класса качества под влиянием картолнна на О, V и 15 -и дни щорещиевни» (I, 3).

---- контроль соот• етеТЕув^'.а дней

проращивания

- ю -

верхней и нижней границ оптимума концентрации в сторону ее повышения. При дозе картолина ¡¿-Ю - 2*10""^ мг/л наблюдалось повышение грунтовой всхожести на 19-50 %. для кинетина концентрационный оптимум расширился, грунтовая всхожесть повысилась на 16-4? %. Это доказывает повышение потребности в фитогормонах у стратифицированных семян при прорастании в связи с более активным метаболизмом, чем у нестратифицировенных семян (З.Е.Хавкин,, 19б2).

При совместном дейстши картолина Ю-4 - 2-10-<: мг/л и ИУК 2 мг/л у нестратифицированных семян наблюдалось яшение синергизма: при раздельном действии препаратов относительная грунтовая всхожесть 92-104 % и 104 % соответственно, при обработке двух-компонентными растворами регуляторов роста - 127-131) Увеличение дозы ПУН до 20 мг/л и концентрации картолина 2,10-<" мг/л наблюдалось явление антогонизма: при раздельном дейстши относительная грунтовая всхожесть 119 % и 96 % соответственно, при совместном - ВЬ %. Подобные явления наблюдались у стратифицированных семян, а также в вариантах опыта с кинетином. Это подтверждает принадлежность картолина по физиологическому действию к цитокининам, которые являются партнерами ауксина в биорегуляции. Сканером и Талбергом (1958) показано, что эти обе группы фитогормоиов участвуют в индукции прорастания в темноте семян латука. Причем каждый фитогормон, как отмечает Тиманн (1963), проявляет свой специфический характер в регулировании этого процесса, что обеспечивает при их одновременном действии синергизм. Наблюдавшийся антогонизм объясняется, по-видимому, перенакоплением ауксинов в тканях, так как цитокинины стимулируют их синтез (О.Н.Кулаева, 1973).

4. ВЛИЯНИЕ МИШИНА И ШНШНА НА НЕКОТОРЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕШН СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ Содержание воды в сухих семенах сосны составило около 6,9 %. В результате намачивания гидратированность у контрольных семян возросла в 3,4 раза. Холодная стратификация оказала наибольшее влияние на поступление води, максимум содержания которой составил

/о на Ь-й день проращивания, партолин концентрации 2-Ю-4 2-10~^ и 2 мг/л повысил содержание еоды относительно контроля нь 5-9 %. Через 72 часа проращивания гидратированность всех семян б опыте практически была одинаковой, за исключением семян, обработанных высокими дозами картолина.

исновными заласныш питательными веществсемян хвойных являются липиды и белки. Б сухих семенах нам установлено содержание общих Сахаров около 2,31 я,'редуцирующих Сахаров 0,66 ли-

:идов - 23,7 %. Данные по изменению содержания Сахаров, липидов и штивности ферментов под влиянием картолина представлены в таблице.

Уже в первые часы проращивания под Елиянием картолина концентрации 2-10~^ - мг/л понизилось содержание общих Сахаров на >-12 % и редуцирующих Сахаров на 11-43 % относительно контроля. Сривая зависимости действия картолина от его концентрации носила ;вухпиковый характер, к 3-му дню проращивания количество общих :ахаров уменьшилось, но было выше, чем в контроле, а редуцирующих :ахаров увеличилось в 2-3 раза (б контроле - в 1,7 раза). Б нача-1е стадии проклевывания наблюдалось увеличение содержания общих ;ахаров, при этом доля редуцирующих Сахаров б них возрастала, со-этношение редуцирующие : общие сахара к 7-му дню проращивания :тремилось к единице. На 7-й день проращивания в вариантах опыта с картолином и кинетином относительное содержание общих и редуцирующих Сахаров составило 132-166 % и 144-159 % соответственно. Это доказывает влияние картолина на углеводный обмен.

Повышению содержания Сахаров соответствовало значительное активирование инЕертезы, носившее четкую концентрационную зависимость (после намачивания активность возросла е 2-е раз). Максимум активности фермента на Ь-й день проращивания наблюдался при оптимальной для прорастания концентрации картолина 2*Ю~^ - 2-М-'* мг/л и составил относительно контроля 121-129 %. плияние обработки препаратом сохранялось и на 7-й день проращивания.

Пероксидаза была обнаружена лишь на Ь-й день проращивания.

к шЛ

При этом картолин концентрации 2» 10 - 2-10 мг/л инактивиро-вал фермент (активность ЬЗ-ЬО %). Увеличение дозы препарата в 10100 раз сопровождалось постепенным повышением активности перокси-дазы до 133-167 Картолин концентрации 2-10ГС снова снижал активность фермента до Ь7 %. Дальнейшее увеличение концентрации привело к появлению второго пика активности пероксидазы. па следующий день проращивания эффект инактивированич пероксидазы низким;; концентрациями препарата переходил в значительное ее активирование. Наибольшая активность пероксидазы установлена на 10-й день проращивания, влияние картолина сохранялось.

Иод влияние!.: регуляторее роста произошло снижение активности липазы непосредственно после намачиЕания на 1сЗ-сс мотносительно контроля). к 7-!.;у дню проращивания активность фермента в сравнении с первоначальной в контроле во всех вариантах опыта возросла в 1,6 - 3,7 раза, но оставалась ниже контроля этего дня на 2250 %. Максимальноеинактивирование наблюдалось при концентрации

Изменение некоторых биохимических показателей у семян соснк под влиянием картолина

! Сахара, % ! 1 | Акти ЕНОСТЬ ферментоЕ, усл.ед-и

йарианты о т-'та ' ибщие 1 Редуцирующие! > 1 1 Инвертаза ' липаза ! Леъоксидеза ! Кетал аза ! * '

| 7 1 0 ' 7 ! 0 ! 7 ! 0 ! 7 '5 '7 ! 0 ! 7

аснтроль (рода)

лагтолин г .ГО-6

2 -10-0

'2 -Ю-3 2 -Ю-2 2 -10' 2

С , ¿.и

Т5и~

2,44 ТлГ"

мг/л 2,09 4 ,ЬЗ 0,34

Уо Тоо~ ^ с

мг/л 1,93 оо 4,13 ТЙГ ш о^Г

мг/л 2,09 3,55 0,47

14:0 /0

мг/л 2Д4 0 ,48 о0~

мг/л 2,04 3,43 Т4Г £¿3

мг/л 2,17 3,80 10о 0,49

мг/л 2,27 ~ТиЗ 3,21 IX"

мг/л ¥1 2,12 а/ 0,63

0,60 2,13 4,70 37,оо 1 оО 1иО 1ии ТШ

4,23

3,71 4,Ы 46,03 ТЙГ"

3,00 4,56 45,75

~У7~ йг

3,65 4,56 42,50

Т7Г~ ~97~ 113

6,30 ТлГ

2,09

СИ

4,00

40

4,00 4о

31,3

юО

0,33 0.62

1О0

27,4 0,16

сю

21,2

оо

16,6 'об

2,60 "317"

0,24 2,23 ЛГ 272"

0,40 1,69 133^

3,65 5,47 42,12 Т7Т~ ТТБ" ТТ^"

3,06 5.17 40.dC

1,93 4,66 33,50

5,40 оо

6,60 ~Ш7

15,5

27,0 оо

0,17 1,52 ~ЪТ ТоёГ

0,44 3,47 ШТ

0,35 I,Ь2 1Г7~ То5~

49,0

36,3 74

35,1

1С

37,6

77

31,9

оо

е)2,4 Юи

<з2,4 с)0,9 31,7 80,4

3,06 4,83 49.00 5,60 25,2 0,50 1,17 36,3 82,1 1ПЗ~ ТЗО "ВТ" То7~ "303" ТОО"

31,4 82,1

~о4~ Юи

39,2 81,7

29,0 81,3

Примечание: I) б знаменателе приведены данные относительно контроля (100 %);

2) 0, 5, 7 - данные, полученные непосредственно после намвчиЕания семга, на 5-и 7-й дни проращивания.

Л." I

о т

картолина 2-10" и 2-I0_J- мг/л. Под влиянием ИУК также происходило снижение активности липазы.

Непосредственно после намачивания наблюдалось снижение активности катал азы под влиянием картолина, кинетина и ИУК. Наиболее сильное инактивировение фермента установлено для картолина концентрации 20 мг/л (активность 59 %), что могло, вероятно, повлечь накопление пероксида водорода в тканях семени и стать одной из причин токсичного действия высокой дозы препарата. Снижение активности фермента под влиянием картолина составило 20-41 %. К 3-му дню проращивания инактивирующее действие регуляторов роста ослабевало, а к Ь-му дню произошло выравнивание по этому показателю с контролем.

Ь. ВЛИЯНИЕ КАРТОЛИНА НА ЖИЗЩЬЯТЬЛЬНОСГЬ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ

В результате 4-х-кратной обработки однолетних сеянцев сосны кинетином концентрации 2'10-^ - 2 мг/л установлено статистически достоверное повышение содержания суммарного хлорофилла на 9-2? % (относительно контроля) при дозе 2-Ю-3 - 2-I0-* мг/л (рис.3, а). Обработка ПУК концентрации 20 и 200 мг/л не повлияла на содержание зеленых пигментов. Характер влияния картолина на содержание хлорофилла был таким же, как у кинетина, но диапазон активных концентраций был более широким - к' Ю-4 - 20 мг/л. При этом максимальная доза картолина снижила содержание хлорофилла на 30 %. При использовании двухкомпонентных растворов регуляторов роста наблюдалось усиление гетероауксином действия картолина (синергизм). Так, в вариантах опыта картолин 2-10"^ мг/л, ИУК 200 мг/л и картолин k-I0~¿ + ИУК 200 мг/л содержание хлорофилла составило 126,3, IOd,2 и 140,2 мг% соответственно (контроль- 107,1 мг%). Способность картолина повышать'содержание хлорофилла в хвое имеет большое значение, поскольку фотосинтез и рост растений являются сопряженными и взаимно координируемыми процессами.

В опытах на радиологическом полигоне картолин концентрации 2'Ю-^ мг/л повышал содержание хлорофилла "а" на 13 %, но не влиял на содержание хлорофилла "б". Кинетин той же концентрации снижал уровень хлорофилла "б" в хвое сеянцев сосны на 13 %, но не влиял на хлорофилл "а". При параллельном проведении опытов с елью установлено, что у этих пород реакция на одну и ту же концентрацию препарата р.ччличнп. Картолин и кинетин концентрации мг/л и

к. мг/л мало изменяли содержание хлорофилла "а", а содержание хлорофилла "б" повышали на 9-13 % (рис.4).

дао 120 по

100

90

аО 70

1

111 в™ Щ}]

I

3

Рис.3. Изменение содержания суммарного хлорофилла (а) и аскорбиновой кислоты (б) е хвое однолетних сеяниеЕ соснь' под влиянием кертолина (I), (2) и картолин + 20и мг/л (3) относительно контроля.

1,4-а 2,6-Ь 3,6-а+Ь

%

Рис.4. Влияние картолина (0,002 мг/л) и кинетина (0,002 мг/л) на содержание хлорофиллоЕ е хгое сеянцев сосны и ели.

■ - картолик, Ш - кинетина лснтроль - Ы I

Обработка картолином сеянцев в питомнике дала статистически достоверное снижение содержания аскорбиновой кислоты в хвое на 929 %. Максимальный эффект получен при концентрации 2*10"^ и 20 мг/л. Действие кинетина было аналогичным: в вариантах опыта с концентрацией 2*10"^ - 2-мг/л содержание аскорбиновой кислоты снизилось на 32-36 %. ИУК 200 мг/л относительное содержание аскорбиновой кислоты снижала на 43 % (рис.3, б). Поскольку аскорбиновая кислота в растительном организме теснейшим образом связана с ферментативными превращениями окисленной и восстановленной форм глютатиона, изменение ее содержания под влиянием картолина может влиять на процесс дыхания.

В результате обработки сеянцев сосны картолином концентрации 2*Ю-^ - 20 мг/л длина побега была на 16-35 % больше, чем в контроле. Наибольшее усиление роста наблюдалось под влиянием препарата в дозе 2« 10 - 2-Юи 2-20 мг/л, при концентрации картолина 2-10"^ мг/л эффект стимулирования роста не наблюдался (двух-пикоеость кривой зависимости действия от концентрации). У кинетина активными были концентрации 2-10"^ - 2'и-^ мг/л. ИУк не оказывала влияния на рост при концентрации 20 мг/л, а в дозе 200 мг/л снижала рост побега в сражении с контролем на 13 Т>. Наибольший стимулирующий рост побега эффект был установлен для двух-компонентных растворов регуляторов роста ИУК 20 мг/л + картолин 2-10"^ мг/л (прирост выше контроля на 55 То).

Картолин и кинетин в интервале концентрации 2-10"^ - 2 кг/л с высокой степенью достоверности стимулировал рост корней однолетних сеянцев сосны, в то время как опрыскивание ИУК концентрации 20-200 мг/л не оказало стимулирующего действия на рост корня.

Замачивание корневых систем в растворах картолина концентрации 2'Ю-^ - 2« 10 мг/л повысило приживаемость в культурах од-нот етних сеянцев сосны на 16-31 %, а при концентрации 2'Ю-^ -2-Ю"4 мг/л - на 34-Ы % двухлетних сеянцев. Оптимум концентраций препарата был более высоким у двухлетних сеянцев, что сетзано, по-видимому, с разной степенью повреждения при выкопке корневых систем, являющихся основным местом синтеза цитокининов. Обработка ИУК концентрации 75-150 мг/л повысила приживаемость однолетних сеянцев на II % и двухлетних сеянцев на П-З? %', в услови.ях загрязнения почв радионуклеидами обработка корневых систем однолетних сеянцев сосны повысила приживаемость на 20 %.

6. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАРТОЛИНА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА

В лесном как и в сельском хозяйстве подтверждается основное правило агрономии - возможность повышения урожая и качества продукции каким-то одним приемом всегда ограничено и с определенного момента не обеспечивает дальнейшего прогресса. Поэтому Еыращивани лесопосадочного материала и улучшение его качества требует изыска ния новых эффективных мер воздействия. Одним из приемов такого воздействия вполне может стать биорегуляция ростовых процессов се мян и сеянцев сосны обыкновенной Цитокининами, в том числе антистрессовым препаратом цитокининового типа действия картолином.

Противоречивость данных, полученных исследователями при изуче нии влияния цитокининов на прорастание семян древесных пород и ро сеянцев, до сих пор не позволяли использовать эту группу регуляторов роста в-лесохозяйтсвенной практике. Не способствует этому и сложный характер действия цитокининов от их концентрации, что было установлено нами при работе с кертолином и кинетином по сосне. Однако соблюдение технологии обработки растительного материала регуляторами роста, правильное приготовление растворов послед них позволят получить хороший эффект.

Наши исследования показали, что для повышения качества посадочного материала сосны обыкновенной картслин и кинетин можно успешно применять в трех направлениях.

1) предпосевное намачивание семян для улучшения посевных качеств и повышения грунтовой всхожести. Наиболее эффективной является комплексная обработка холодной стратификацией и регулятора ми роста. Оптимальные концентрации картолина для стратифицированных семян 2* Ю-3 - 2-Ю-2 мг/л, для не стратифицированных семян следует применять сочетание картолин 2-Ю-4 - 2'10-^ мг/л + ПУК

2 мг/л.

2) Опрыскивание сеянцев для стимулирования роста. Оптимальные концентрации картолина 2-10"^ - 2-Ю-2 и 2 мг/л.

3) Обработка корневых систем сеянцев для повышения приживаемости сосны в культурах. Оптимальные концентрации картолина для однолетних сеянцев 2' Ю-4 - 2* Ю-3 мг/л, для двухлетних сеянцев 2-Ю-3 - 2-Ю"2 мг/л.

иСНоВНЫЕ ВЫВОДЫ

I. Воздействие картолина и кинетина на ряд физиологических свойств и энергию прорастания семян, фотосинтетический аппарат, интенсивность роста сеянцев сосны обыкновенной идентично, что

может служить подтверждением физиологической принадлежности карто-лина к цитокининам.

2. Влияние картолина и кинетина на жизнедеятельность сосны носит концентрационный непрямолинейный характер с четко выраженным двойным пиком активности. Отмечена межпиковая "переходная" концет-рация, которая пассивна или даже приводит к и'нгибированию прорастания семян.

3. Картолин повышает энергию прорастания, лабораторную и грунтовую всхожесть семян сосны обыкновенной и может быть использован в лесохозяйственной практике для улучшения посевных качеств семян, что особенно важно при лесорастительном освоении загрязненных ра-дионуклеидами земель.

4. Биорегуляция картолином прорастания является реализацией изменений физиологических свойств семян сосны под его влиянием. Картолин изменяет у семян содержание Сахаров, гидратированность тканей, активность ферментов, что свидетельствует о многообразном его влиянии на метаболизм веществ, связанных с процессом прорастания.

5. Под воздействием картолина снижается активность каталазы. Это действие проявляется только на стадии набухания семян и снимается после начала проклевывания. Наиболее сильное влияние картолин оказывает на активность пероксидазы, повышая ее в 2-4 раза на стадии наклевывания семян. Кинетин также повышает активность пероксидазы, но в меньшей степени.

6. Под влиянием картолина у семян сосны на стадии наклевывания повышается содержание общих Сахаров, пополнение которых усиливается за счет редуцирующих Сахаров в связи с повышением активности инвертазы. Картолин снижает активность липазы при прорастании семян, что приводит к задержке мобилизации запасных липидов.

Холодная стратификация усиливает положительное действие картолина и кинетина на прорастание семян, сдвигая при этом границы оптимума концентрации в сторону ее повышения.

В. Влияние картолина усиливается при одновременном введении в раствор гетероауксина, что свидетельствует о наличии у картолина как у цитокининов способности к проявлению синергизма при совместном действии с ауксинами. При высокой дозе ауксина (200 мг/л) его совместное действие с картолином антогонистично.

9. Наиболее эффективной является комплексная обработка семян холодной стратификацией и цитокининами: картолин 2-10~^-2- 10_<;мг/л и кинетин к-10"^ мг/л. Нестратифицированные семена сосны

- И -

следует намачивать в двухкомпонентных растворах регуляторов роста: картолин ¿'Ю^-^-Ю мг/л + ИУК 2 мг/л и кинетин 2-10 + ИУК 2 мг/л.

. 10. Картолин повышает содержание суммарного хлорофилла и понижает содержание аскорбиновой кислоты е хвое обработанных сеянцев сосны обыкновенной, что свидетельствует о влиянии на фотосинтез и дыхание. При этом препарат концентрации 2*10"^ кг/л (почвы загрязненные радионуклеидами) повышает содержание основного фотосинтеэи-рувдего пигмента хлорофилла "а" и не влияет на хлорофилл "б".

II. Картолин стимулирует рост побега и корня сеянцев сосны и повышает выход стандартного посадочного материала, улучшает приживаемость сеянцев в культурах, что свидетельствует о возможности биорегулирования ростовых процессов с целью повышения качества посадочного материала при выращивании в лесных питомниках.

Основные положения диссертации оцубликованы в с! работах:

1. Ьлияние стимуляторов роста на всхожесть семян сосны // Тез. докл. обл .науч.-технич.конф, 26-26 сент.19й4 г., Гомель. - Гомель, 19о4. - С.70-76.

2. Влияние стимуляторов не приживаемость и рост сеянцев сосны в культурах // Лесохоэ явственные пути повышения продуктивности лесов ЬССР: Сб.науч.тр.- 11., 19(ЗЪ. - СЛ07-ЦЗ.

3. Влияние картолина на семена сосны обыкновенной // Витамины и фитогормоны в растениеводстве : Тез .докл.респ.науч. конф., 9-Ю окт.,19вб г., Вильнюс. - Вильнюс., 19об. - С. 120-122 (б соавторстве с Лысенковой А.В.)

4. Влияние кинетина и картолина на семена и проростки сосны обыкновенной // ыатер.1Х науч.-техн. конф. мол од. учен, и аспирантов, 2Ь-27 октЛЭвсЗ г., Пуакино. - и., №9.- С. Ы-20.

о. Влияние картолина на некоторые биохимические показатели у прорастающих семян сосны обыкновенной // Тез.докл.кснф.молод.учен. Запад.отделения ВАСХП&х, 1Ь-1с марте 1990 г., Гомель.- Гомель,1990. - С. 119-121.

6. Применение регуляторов роста и медленнодействующих удобрений при выращивании сеянцев // Тез.докл.Всесоюз.науч.-практ.конф. молод.учен.1£,-17 окт.1990 г., ¿¡ушкино. - Пушкино, 1990.-С.¿2.

( ъ' соавторстве с Копыткоеым Ь.В.).

7. Методические рекомендации пс применению регулятороЕ роста е лесных питомниках. - т., 1991. - о с. (в соавторстве с попытко-еым о.В.).

с1. Применение -веществ цитокининового типа действия при вира-щи еении посадочного материала соснь' //Агрохимия - б наборе.