Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Динамика нитратредуктазной и протеолитической активности у двух экотипов яровой пшеницы в процессе онтогенетического старения

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Динамика нитратредуктазной и протеолитической активности у двух экотипов яровой пшеницы в процессе онтогенетического старения"

ргв

-МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА 1 5 »ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ им. К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ЛЕБЕДИНСКАЯ Светлана Олеговна

ДИНАМИКА НИТРАТРЕДУКТАЗНОЙ И ПРОТЕОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ У ДВУХ экотипов ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ПРОЦЕССЕ ОНТОГЕНЕТИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ

Специальность 03.00.12 — физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1993

Диссертационная работа выполнена на кафедре физиологии растений Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор М. Н. Кондратьев.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Н. Д. Алехина; кандидат биологических наук, доцент Н. Н. Новиков.

Ведущее предприятие — Всесоюзный научно-исследовательский институт удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

Защита состоится . ^¡^(¡х?. . 1993 года

в часов на заседании специализированного совета

Д. 120.35.07 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА..

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. Автореферат разослан «<3 » . .уС^'уО^Р^ . . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета — О', ///~//(

с ¿V А- С. Лосева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ!!

Актуальность проблемы

Исследование процесс» формирования белкового'комплекса зерне у злаковых культур представляет собой важнейшую проблему Физиологии растений, изучение которой необходимо для разработки оптимальных технологий возделывания и для создания высокобелковых генотипов. '

Накопление белков в зерновках тесно связано с двумя основными процессами: I) поглощением и ассимиляцией экзогенного взотэ и 2). ремобилизэцкей и перераспределением азотистых веше-ств, накопленных растением до цветения. Имеющиеся в литературе данные позволяют предположить, что способность сортов использовать тот или иной источник азота в качестве основного в значительной мере предопределена генетически { /iccûZ^ 0~CJ/} 1972 ;

1975). .

Несмотря не большое количество данных по этой теме, роль каждого из указанных процессов в метаболизма и в формировании белков зерне еще не вполне ясна..Большинство исследователей связывают генотипическую предопределенность сорта к эффективному использованию экзогенного азота для накопления белков в зерновках с активностью нитрэтредуктезы, о эндогенного азота - с активностью особых групп протволитических ферментов, которые предложено называть "протеозами старения" (Кондратьев М.Н. и др. 1966;. Семойленко Т.Н., 1985; Тэнцовэ O.K., Т987; 1975,Т98б>.

Однако вопросы эндогенной регуляции ессимиляииии/диссими<-

ляпии азота в процессе онтогенетического старения изучены совершенно недостойно. Нет и единого мнения о соотношении геноти-пического и фенотипического факторов в озотном обмене растений и накоплении белков зерновками. ,

Всё это затрудняет разработку приемов и катодов, позволяющих эффективно, с минимальными затратами и без нарушения экологического баланса влиять на процессы азотного метаболизма растений, изменяя их в желаемом направление.

Цаль и задачи исследования

На основании вышесказанного были сформулированы следующие задачи:

1) изучить динамику активности нитратредуктззы (НРА), как

ключевого Фермента ассимиляции нитратного азота, на органном

/

уровне и в целом растении в процессе онтогенетического старения

2) изучить динамику активности кислых (АКП) и нейтральных протеаэ (АКП), ответственных 38 ремобилизоцию белкового азота, в вегетативных органах и в целом растении в процессе онтогенетического старения;

? 3) установить взаимосвязь между активностью нитрэтредукте-аы и "гтротеез старения" в формировании в'зотного статуса растений; • '

4) Изучить влияние факторов, ускорявших или задерживающих естественное старение растений, на функционирование ферментов азотного метаболизма;

5) оценить роль геноткпического и Фенотипического факторе в формировании уровня нитратредуктазной к протеолктической еУ тивности растений. ,

Научная новизна. При изучении динамики активности Ферментов азотного метаболизма в процессе онтогенетического старения растений был использован бзлгнсовый метод, дзпший возможность оценить вклад каждого органа в Нормирование нитрэтвосстэнови-тельной способности (ИЗО и протзолитииеской активности (ПЛ1 растения, а также сопоставить во времени динамику активности исследуемых ферментов с поглощением, ассимиляцией и перераспределением азота в системе целого растения.

Найдено, что направление потоке эссимилятов и азотистых яешеств в растениях пшеницы находится под контролем развивающихся зерновок. Показано, что резкое снижение НВС растения с переходом к генеративной фазе развития является характерной чертой старения организма, а не следствием уменьшения притоке нитрата в растение. Получены доказательства того, что ЛЛ растения в генеративный период определяется активностью как "про-те&з старения", так и протеаз обшего обмена белков, причем удельный вес последите в общей ПА достаточно вмсол. Предположено, что активность протеэз общего обмен? белков характеризует Физиологическое состояние растения, а активность "пэотзрз старения" определяется напряженностью донорно-акиепторных отношений, складчвгчмлихся мекду рсгетотнвными и репродуктивными органами в -конкретных условиях Бнрагаивакия. Змявлено, что в формировании уровня ИЗО растения превалирующую роль играют стенотипические условия рыр^тивения.. а не генотип ичсг.ккз особенности сорта. Сделан вывод о нецелесообразности использования показателей НЗС и ПА. в селекционной роботе в качестзе критериев, характеризующих способность генотипов формировать высоко;

белковое зерно.

Практическая значимость работы. Полученный экспериментальный материал' расширяет представление о роли исследованных ферментов в азотном метаболизме злаковых растений в процессе онтогенетического старения.

Полученные' в работе данные южно использовать при разработке путей оптимизации азотного питания злаковых культур.

Выявленные особенности азотного метаболизма у.исследованных сортов могут быть полезными селекционером при выборе критериев, характеризующих способность генотипов формировать высокобелковое зерно. ) »

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались не кафедре физиологии растений ТСХА, не конференции молодых ученых (Москве, 1991), на конференции по вопросам генетики азотного •питания (Киев, 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликована I работа

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы} четырех глав и выводов. Изложена на 120 страницах машинописного текста и содержит 7 таблиц, 18 рисунков и 25 приложений ./Список цитируемой литературы включе/ ет 122 источника, в том числе 93 на иностранных языках..

■СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

ОБЪЕКТ И МЕТОШСА ИССЛЕДОВАНИЯ.

Объектами опыта были выбраны сорте яровой пшеницы, относящееся к различным экотипем: Саратовская 29 (степной экотип)

и Ленинградке (северо-русский экотип).

При изучении динамики активности нитратредуктазы (эксперимента 1969 и 199Т гг.) растения выращивали в вегетационном домике лаборатории физиологии растений ТСХА, в песчаной культуре, в 6-килограммовых пластиковых сосудах, по 10 растений на сосуд. Питательную смесь Кнопэ в дозе 1,5. нормы и микроэлемента в дозе 1,0 нормы вносили при набивке сосудов. Влажность субстрата поддерживали на уровне 70^ ГШ.

В опыте Т989 годэ часть растений (опытные варианты), начиная с 3-го дня после цветения, выращивали при 30^-й влажности субстрата. Исследования проводили на'главном побеге, боковые побеги уделяли по мере появления.

Таблица I

Метеорологические условия в период вегетации

Метеодэн- Среднесу- Относитель- Дефицит Облачность точная нэя вл8Ж- влажности (средняя/ темперэту- ность воз- воздуха нижняя) рэ п духа , Фазы "С_%_ мбр ■_балл_

Год 1989 1991 1969 1991 1989 1991 1989 1991

Всходы-кушение 16,8 14,4 67 70 7,5 5,8 6,5/4,1 7,6/5,2

Кушение-трубко вение "20,3 15,5 69 73 8,3 5,8 6,1/3,3 5,5/3,8

Трубкование-стеблевение те, 5 16,8 80 74 5,Г 5,9 8,7/7,0 6,4/4,?.

Стеблевание-цветение 21,4 ?0,9. 74 75 7,7 7,5 5,4/3,8 7,0'4,5

Цветение-Ш>3 19,9 21,5 72 70 7,6 8,7 6,3/4,5 5,9/3,9

ПФЗ-молочнэя спелость 19,9 18,0 67 73 8,8 5.4 6.4/3,6 5,7/3,7

Нитрэтредуктозную активность (НРА) определяли в период между фазами кушения и молочной спелостью зернз в листьях нижнего (3 нижних листа), среднего (4-й и 5-Й листья снизу) и верхнего (6-0 и 7-И листья) ярусов, корне, вегететивтх элементах колоса V зерновках по методике Мулъдерэ ( 1959). НитрЬтвосетанопительную способность (НВС) рассчитывали умножением НРА органа из его массу. При изучении ответной реакции растений на посуху нз ренних о то пах онтогенезе растения вырсшивали в световом шкафу кафедры физиологии растений в пластиковых поддонах высотой б см и диаметром 14 см, в пеочаной культуре, по 5 растений в поддоне- Температура воздухе составляла 26+1 °С днем и 19 + 1°С ночью; влажность субстрате -7095 ПВ, длина дня - 16 часов.

Кз 6-й 'день после посева вносили смась Кнопа и микроэлементы в дозе 0,25 нормы, а на 13-Й день - ЮЮд в дозе 1,0 нормы. . ^есть растений, начиная с 16-го дня после посева, переставали поливать, а через 3 дня влажность песка вновь доводили до 7 ОЙ ПВ.

НРА и НЗС определяли в,листьях и корнях на 16, 17, 18 и 20 день после посева по указанным выше методикам. При изучении динамики протеолитической активности (ПЛ) растений в процессе онтогенетического старения была проведена серия экспериментов в 1990 (дискретное внесение азоте) и 1992 (розовое внесение эзотэ) годах.

В эксперименте 1990 год? растения вырашиввли в тепличном отсеке лаборатории рестекиеводствэ в песчаной культуре, по 10 растений на сосуд, при температуре 25 + 2°С днем и 19 + 1°С

\

ночью, в условиях 16-ти чзсового дня и влажности субстрЗтэ 70$ ПВ. При набивке вносили питательную смесь Кнспэ и микроэлементы в дозе 0,1 нормы. После появления 1-го листе ростения ксж-дыэ три дня поливали питательным раствором, содержащим смесь Кнопэ и микроэлементы в дозе 0,05 - 0,1 нормы. За две недели до цветения часть растений (контрольные варианты) начинали поливать раствором смеси Кнопэ, в котором Се^О^у, и К!"Од были заменены СеС1р и К^ЛО^. Остальные растения (опытные варианты)" ■ продолжали поливать раствором, содержащим нитраты калия и кальция. Подкормки прекращали в фазе молочной спелости зерна. Всего за вегетацию под растения контрольных вариантов внесли I норму азота, под ростения опытных вариантов - 2 нормы. Кок и впре-дыдуших экспериментах, исследования проводили на главном побеге.

В эксперименте.Т99? годэ растения вырашивэли в фитокэмерэх леборэтории"Фитотрон" по аналогичной методике, но смесь Кнопэ з дозе 1,5 нормы и микроэлементы в дозе 1,0 нормы внесли до начало нушения (при набивке, нэ 14-й и 16-й дни после посева). С фазы цветения часть растений ■ (опытные варианты) вырэтивэли при 24-часовой длине дня.

Активность кислых (АКЛ) и нейтральных (АНП) протеэз определяли в период мзжду фазами цветения и полной зрелости зерна • в листьях верхнего яруса, стебле, корнях и колосьях (без зерновок) по методике Ансонэ в модификации, предложенной нэ кафедре физиологии растений ТСХА (Кондратьев М.Н. и др., 1966)-

Абсолютную ПА рассчитывали умножением удельной ПА нэ сырую' массу органе.

-Ч-

Содержание обшего азота и восстановленного азота небелковой фракции в органах растения определяли фотоколориметрическим методом с использованием реакции индофенольной зелени (Самохвалов С.Г. и др., 19",'6); содержание нитратного азота - по методике Катальдо 1975). Полученные данные обработа-

ны методом дисперсионного анализе (Доспехов Б.А., 1985).

РЕЗУЛЬТАТА КССЛЕДОВАНШ И ИХ ОВСУУДЕНУЕ

Динамика сухой мессы и азотистых соединений в растении в процессе онтогенетического старения.

В генеративный период развития динамике сухой массы и азотистых соединений в растениях исследованных сортов в целом была идентичной. Варьирование внешних условий (недостаточная влагообеспеченность, 24-часовой светопериод, внесение азота в Яреду) в постфлоральный период в большей мере влияло на изменение сухой массы и содержания азота вегетативных органов и практически не отразилось не накоплении азота.зерновками.

В генеративный период наблюдалось как замедление поглощения нитрата, тек и резкое ингибировение процессов его восстановления.' Следовательно, не данном этапе развития экзогенный .

/

еэот играет незначительную роль в азотном метаболизме растений и, в частности, в формировании белкового комплекса зерновок.

В ходе экспериментов в период интенсивного налива зерновок неоднократно наблюдалось выделение во внешнюю среду азотистых веществ и - реже - фотоассимилятов. Эти данные, указывают на то, что направление токе Сахаров и азотистых соединений контролируется органом - акцептором: когда акцепторная емкость

зерновок исчерпана, метаболиты выделяются в среду, если нет альтернативного акцептора.

По данным .экспериментов, количество восстановленного азота небелковой Фракции (пул мобильного азота), имевшегося в вегетативных органах в фазе цветения, может удовлетворить потребности зерновок в течение 10-12 дней после цветения. Для дальнейшего обеспечения зерновок ззотом необходим гидролиз белков вегетативных органов.

■ Динамика нитрэтвосстеновительной способности рэсюния в онтогенезе.

Динамика НВС целого растения и отдельных органов у обоих сортов была идентичной (рис. I.). В опыте 1989 г. динамика НВС целого растения возрастала до фазы стеблевания (Ленинградка) или цветения (Саротовскэ'я 29) и резко снижалась в генеративный период. В эксперименте 199Т годэ динамика НВС растений имела вид двухвершинной кривой с максимумами на 38-й (фаза стеблевания) и 51-й (начало нэливэ зерна) дни после посева.

Различный характер динамики НВС растений в экспериментах рэзных лет., несмотря на одинаковые условия азотного питания, свидетельствует о высокой полигенности данного признака, вследствие чего фенотипические условия вырашивэния играют превалирующую роль в формировании уровня НВС растения.

Обнаруженные сортовые различия по величине НВС в те или иные фазы развития не позволяют судить о генетической предопределенности уровня НВС, тек как эти различия являются кратковременными у не сохраняются в онтогенезе.

Ухудшение условий водоснабжения нзч ранних этапах онтогенезе угнетало НВС растения у Ленинградки (сорт зеверо-русского экотипа) сильнее по сравнению с Саратовской 29 (сорт степного зкотипа). В генеративный период недостаточная влагообеспеченно-сть практически не влияла не НВС растения у обоих сортов (рисЛ',

По-видимому, уровень влагообеспеченности влияет на НВС- не непо-

• -

средственно, с опосредованно, через поступление нитрата в растение .

Следует отметить-, что быстрое снижение НВС после цветения не является следствием прекращения поступления нитрата в растение, так как внесение его в среду в этот период приводило к накоплению нитратного азоте в вегетативных аргенох, но не вди-яло на процесс р&дукнии нитрата. По-видимому, уменьшение потенциальной НВС растения в постфлоральнчй период является одной из важных характеристик онтогенетического старения...

Анализ вклада каждого органа в НВС растения в конкретный 5твп онтогенеза показал, что у исследованных сортов в фазе кущения примерно 1/3 НВС приходилась не корни и ?/3 - на листья (табл. 2).

В период меяду фазами кущения и цветения удельный вклад корней в НВС растения снижался, с листьев - возрастал, причем по мере развития растений наблюдалось перераспределение вклада в НВС растения между листьями разных ярусов. В генеративный период развития ассимиляция нитрата осуществлялась,, глевным. образом, в листьях верхнего яруса и корнях. При этом по мере старения растений роль листьев в редукции нитрата уменьпэлась, о роль корней увеличивалась. ... -

ИВС. ь 200- 13г3г. /99/ г.

. | . МОР: 100 ■ V. Л С1) ? • НСР0,

о (Ь 20 зо 40 во ¿о га о 10 £о зо 50 ео ?о Пи, л . , ПОСЛс СаршоЬмП ^раЫ ^ТГ Рисунок 1, Динатика НВС растении & зависимости от уро&ня Злазоо5еслеченности & генератиёнЬ/и период

Рисунок 2. Динамика НВС растении, 6 зайиситости от уро&нр 6лазоадеопеченнасти на ранних отапах онтоеенеза

/ ^ Саратовская 23 /1еницвра2ка

\

\

О 5 <а а га ез зо о 5 ю /5 го ез м $ми / . / после цветений

■ .. контроль----олшт

РисунокЗ. Даттика АКП растении Й заёиситасти от ура&ня

аяоттео питания & ёенерати&нИни период

М<П\

га % 10

? 50

$ *о

I 30 ^ 20

Ю

Саратовская 23

Ленинградка

1->-1-1 V-1-1--I-1-1-1-е- Пи,!

а а ю я са е& за о *о ■ ч* еа « м .

, , после и5тгния -контроль ----апа/т

Рисунок 4, Динамика АКП растении В зависимости от длин/л дня £ еенератианЬ/и период

АИЛ 160

* №

§ 60

ju 200 |

Cj

^ SO

о б to m за ¡ó за об io ts ¡a es jo Дни -контролЬ -----onbm после цВетешя

Рисунок 5. Динамика AHfl растении $ зависимости от ура пня азотного питания $ еенерати&нЬи период

—1_I-1--1-1 .1 1-1-1-1-1-1-л

■5 Ш 15 ÍО Вб 30 OS 10 /5 ÍO SS 30 ДНО.

_контролЬ ----опЬн77 после фтвниЬ

Рисунок 6. Динамика АНГ1 растении ¿ ва&исимости от длинЬ дня ñ еенерати&нЬш период

Таблица 2

Вклад отдельных органов в НВС целого растения мкг }.Ю?/ раст.-чзс.

(данные 1969 г.)

Саратовская 29

Ленинградке

.Дни . Т7 Р4 Орган после! ! растет ■ noce куш. трубк. ния ва '■ 1 t 3?' стебл. i ! 45 цвет. г . 54 ' ®3 i , 65 молоч. |спел. i Г7 ( куш. i 24 (трубк i 32 стебл. i , 45 ^ цвет. i ! 54 даз , 65 'молоч. i спел.

Колос *■ 2,7 4,2 5,5 2,9 5,2 8,6

зернозки ( 2$) ( 5$) ( 13$) ( 1$) ( 6$) ( 17$)

Листья 45,5 83,5 42,Т 10,4 83,8 102,2 57,6 18,8

Еерхнего ( 46$) ( 631!) (■52е?) ( 24$) ( 51$) ( 67$) ( v5T9$) (37$)

яруса

Листья 25,1 30,5 31,0 15,6 3,4 38,0 52,4 28,2 8,0 2,8

среднего ( 45$) ( 31$) ( 24$) ( 1935) ( 8$) ( 42$) ( 32$) (.19$) ( ,6$) ( 6$)

яруса

Листья 17,2 20,1 16,9 3,6 4,6 _ 28,3 42,9 20,3 5,9 1,9 _

нижнего ( 643) ( 36$) ( 17$) ( 3$) ( 6 $) ( 7155) ( 46$) ( 11$) ( 4$) ( 2$)

яруса

Корни 9,5 10,7 5,8 юл 14,6 23,6 11,4 11,5 ' 9,4 13,0 24,6 20,1

( 36%)( 19%) ( 6%) ( Ь%) ( 18$) ( 5S$) ( 29$) (■12%) ( '6$) ( 9%) ( 25$) ( 40$)

Целое 26,7 56,9 98,8 130,9 8Т ,2 43,1 39,7 92,4 165,9 152,2 97,3 50,3

растение ..liotrtinoow (ioo$nico$ ^ (ICO*) (КС^ (1С<?;) ( 100$) (100$) (100$) (100?) (100*0

■ i

Уменьшение НВС одного оргвна при одновременном увеличении другого является важным механизмом регуляции уровня НВС в системе целого растения.

Динамика активности кислых протеаз в растении в процессе онтогенетического старения)

3 эксперименте 1990 годэ (дискретное внесение азота) АКП в растениях контрольных вариантов у Саратовской 29 до Т9-го дня после цветения (молочная спелость зерна) оставалась неизменной, после чего быстро снижалась. У Ленинградки наблюдалось двухэтап ное снижение АКП: с 5-го по 1?-й (начало налива - полное формирование зерне) и с 19-го по 32-й (молочная спелость - полная спелость зерна) дни после цветения (рис. 3.).

В эксперименте 1992 годэ (разовое внесение азота) у Саратовской 29 с 12-го по 16-й день после цветения (полное формирование зернэ - предмолочнэя спелость зерна) отмечался рост ЛЮТ растения. У Ленинградки рост АКП растения не наблюдался, но' между 5-м и 6-м днями после цветения протеолитическея эктивносп не снижалась (рис. 4.).

Таким образом, в период между фазами полного формирования (ПФЗ) и молочной спелости зерна наблюдэлся]рост АКП или прекращение дальнейшего снижения. Эти данные хорошо согласуются о результатами анализов содержания мобильного азота в вегетативных органах, указывающих, что необходимость ремобклизапии азотистых вешеттв вегетативных органов отмечается в фэзе ПФЗ. Последующее (после фазы молочной спелости зернэ) снижение АКП растения обычно совпадало с замедлением поступления азотистых

вешеств в зерновки. 24-чесовой световой день, ускорявший старение растений, практически не повлиял но динамику протеолити-ческой активности (рис. 4.).

Вое вышесказанное позволяет предположить, что отмечаемый многими исследователями рост активности кислых протеэз в середине генеративного периода не является непременной чертой^ге-нетического старения, а зависит от характера донорно-акиептор-

ных отношений, сложившихся между вегетативными и репродуктивны-в.

ми оргэнзмиТконкретных условиях выращивания.

Динамика АКП листьев верхнего яруса имела вид одно- или двухвершинной кривой, причем главный пик активности наблюдался в период интенсивного налива зерновок. АКП стебля снижалась в два этапа или практически не менялась на протяжении генеративного периоде. В колосьях и корнях обычно наблюдался рост АКП в середине постфлорального периода. Таким образом, динамика АКП 'в отдельных органах не всегда совпадала с динамикой АКП целого растения. Эти данные могут объяснить, почему многочисленнее попытки связать величину протеолитической активности в том или ином органе с азотным статусом целого растения заканчивались неудачей. .

Однако между динамикой АКП целого растения и характером оттоке азотистых вешеств из вегетативных органов также не всегда удается установить четкую зависимость. Это объясняется, по-видимому, тем, что, в генеративный период развития в росте-, нии наряду с "протеезэми старения".(Кондратьев М.Н. и.др.,.198$ ответственными за создание пула мобильного езота, функционируют протеезы обшего обмена белков, осуществляющих непрерывное

-УЗ-

обновление белковых молекул 1986).

Подтверждением этому является рост АКП растений при поздних корневых подкормках азотом (рис. 3.). Поступление дополнительного количества взота в растения активизировало, по-видимому, именно протеэзы обшего обмене белков.

Динамика активности нейтральных протеаз в растении . в процессе онтогенетического старения

В опыте с дискретным внесением азота (1990 г.) АНП в растениях контрольных вариантов обоих сортов быстро снижалась до 12-го дня после цветения (фаза ПФЗ), затем у Саратовской 29 возрастала, а у Ленинградки оставалась неизменной (рис. 5.). С 19-го дня после цветения (фаза молочной спелости зерна) у обоих сортов начинался второй этап снижения АНП растений.

При разовом внесении азота (опыт Т992 г.) АНП растения у обоих сортов снижалась д^ачале генерэтичного периода, затем росла , з после 16-го дня после цветения (предмолочнэя спелойть зерна) вновь снижалась (рис. 6.). При этой пик протеолитической активности у Саратовской 29 был выражен сильнее по сравнению с Ленинградкой.

Таким образом, в растениях исследуемых сортов АНП, как и АКП, в генеративный период снижалась в два этапа: о фазы цветения до фазы ПФЗ и с фазы молочной спелости зерна.до конца вегетации. В период между Фазами ПФЗ и .молочной спелости зорно нэ-0'людалсд|рост АНП растения или прекращение ее снижения. В этот же период обычно наблюдались интенсивный отток азотистых веществ из вегетативных органов и накопление их в зерновках.

-М- .

Внрашивение растений в условиях 24-часового светового дня несколько снизило АНП Ленинградки, но в целом мало отразилось нэ динамике АНП растений обоих сортов (рис. 6.).

Можно предположить, что динамика АНП растения определяется не столько характером старения материнского растения, сколько характером развития репродуктивных органов.

Динамика АНП в отдельных органах, кэн правило, не совпеда-ло с динамикой АНП целого растения и сильно варьировала в экспериментах разных лет. Так, динамика АНП листьев верхнего, яру-со в эксперименте 199? годэ у обоих сортов имела вид двухвершинной кривой с максимумами в начале и середине генеративного периода. В эксперименте Т990 годе динамике АНП в этих органах у Лпнингродки имело вид одновершинной кривой с максимумом в фазе молочной спелости зерна, а у Саратовской 29 наблюдалось двухэтэпно® снижение протеолитической активности. Динамика АНП колоса у исследованных сортов обычно снижалась после прохождения фазы цветения, о в стеблях, наоборот, почти всегда нзблю-делся рост АНП в середине генеративного периоде. АНП корней в эксперименте 1990 года непрерывно снижалась на протяжении генеративного периода, а в эксперименте 1992 годэ нэблюделся" рост АНП в период интенсивного нвлива зерновок.

Внесение азота в среду в постфлорэльный период могло оказывать квк положительный, ток и отрицательный эффект не АНП растения и отдельных оргонов (рис. 5.). При этом характер и сила ответной реакции в разных органах растения была различной.

Эти данные позволяют предположить, что:

1)вгенеративный период развития в нейтральной, квк и в кис лоЛ, области рН продолжают функционировать протеэзы обшего об-.пена белков;

2) усиления обшей протеолитической активности органа и целого растения в генеративный период, как правило, связано с ростом активности "протеоз старения";

3) соотношение этих групп ферментов зависит от органа, условий вырэшивэния, а также, возможно, генотипических особенно стей сорта.

-/6 г-

ОСНОВНЧЕ в"водч

Сорта степного и северо-русского экотипов яровой пшеницы накапливают сухую массу и азотистые-соединения в экспериментальных условиях приблизительно с одинаковой интенсивностью. Распределение- и перераспределение азотистых вешеств и фотоассими-лятов находились под контролем органов-акцепторов.1 Когда акцепторная емкость зерновок была исчерпана,.метаболита выделялись в среду. Варьирование внешних условий в большей мере влияло на интенсивность оттока' ассимилятов, азотистых вешеств из вегетативных органов, чем на накопление их в зерновках. Динамика нитратвосстановительной способности (обшей нитратре-дуктазной активности) целого растения и отдельных органов у обоих сортов была идентичной. Уровень нитретвосстановительной способности растения определялся главным образом Фенотипичес-кими условиями вырашивания, е не генотипическими особенностями сорта. Обнаруженные сортовые различия в уровнях нитратвос-стэновйтельноР способности в те или иные фазы развития не позволяют судить о генотипической предопределенности уровня нит-рэтвосстэновитвльной способности, так как эти различия являются кратковременными и не сохраняются в онтогенезе. Изменение вклада отдельных органов в нитратвосстеновительную способность целого растения в онтогенезе является важным механизмом регуляции нитрэтвосстеновительной способности на орга-низменном уровне. Уменьшение нитретвосстановительной способ- ' ности одного органа при одновременном увеличении другого является ярким проявлением принципа компенсации.

4. Резкое снижение нитрэтвосстеновительной способности растений в генеративный период является генетически запрограммированным процессом, представляющим собой один из компонентов "синдрома старения". Вследствие выстрой потери способности к ассимиляции нитрата роль экзогенного азота, поглощенного после цветения, в азотном метаболизме растений у. в Формировании белкового комплекса зерна незначительна. 1 Активность кислых и нейтральных протеез в растениях исследованных сортов стабилизировалась или усиливалась в середине генеративного периода, что связано с активизацией "протеэз старания" .

6. Соотношение лротеаз обшего обмена белков и "протеоз старения" не одинаково в различных органах растения и зависит от условий вчративэиия. Следствием этого является несовпадение динамики • как кислых, так и нейтральных протеаз в отдельных органах,а также неоднозначность ответной реакции протсолиткческой активности на воздействие внешних факторов в различных: органах растения.

7. В проведенных экспериментах отсутствовала четкая зависимость между величиной протеолиткческой активности л генотилическими особенностями сорта. Изменение активности протеаз общего обмен? белков, вероятно, отражает характер старения материнского растения. Активности "пготеаз старения" контролируется, по-' вгцпмо»/}'. раовпч'Пи-мичя зерновками и зевпнт от напряженности допор.-ю-окцепторпи* отношений, слоившихся в конкретны^ условиях выращивал/я .

-М-г

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕГ.Е ДИССЕРТАЦИИ

Кондратьев М.Н., Лебединская С.О.- Нитратредуктазная активность сгроэкотипов яровой пшеницы в условиях воздействия корневой засухи У/ Всесоюзн. конф. "Физиолого-генетические механизмы регуляции азотного питания растений". - Киев. 1991. -С.136-138. '

-М-