Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Фитогормоны в плодах томата при индуцированной 4-хлорфеноксиуксусной кислотой партенокарпии

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Фитогормоны в плодах томата при индуцированной 4-хлорфеноксиуксусной кислотой партенокарпии"

íVÍ **

у ц №« «e*

На правах рукописи

КАРЯГИН ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ФИТОГОРМОНЫ В ПЛОДАХ ТОМАТА ПРИ ИНДУЦИРОВАННОЙ 4-ХЛОРФЕНОКСИУКСУСНОЙ КИСЛОТОЙ ПАРТЕНОКАРПИИ

03.00.12 - физиология растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1998

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знам< Институте физиологии растений им. К.А.Тимирязева РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор М.Н. Запрометов

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук JI.B. Ковалева доктор биологических наук, профессор Н.П. Кораблева

Ведущая организация:

ГБС им. Н.В. ЦицинаРАН

Защита диссертации состоится 199!

/п -7-

/ У часов на заседании диссертационного соб

К002.45.01 при Институте физиологии расте

им.К. А.Тимирязева РАН по адресу: 127276, ул.Ботаническа

С диссертацией можно ознакомиться в библиот Института физиологии растений им.К. А. Тимирязева РАН.

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета канд. биол. наук

Актуальность проблемы. С физиологической точки зрения плод представляет собой структуру, возникающую в результате вызванного актом оплодотворения вторичного роста завязи и прилегающих к ней тканей (Лаквилл, 1957). Партенокарпическими называются плоды, которые образуются без оплодотворения и развития семян. Партенокар-пия разделяется на естественную и искусственную (Лудникова, 1970). Ф. Густафсон отметил около 50 видов растений, принадлежащих к различным семействам, образующих бессемянные плоды естественным путем (Gustafson, 1942). Широко распространенным способом искусственного получения партенокарпических плодов является обработка цветков химическими регуляторами, главным образом, синтетическими аналогами ауксина (Gianfagna, 1995).

Не вызывает сомнения тот факт, что развитие плода от завязывания до созревания регулируется фитогормонами (Davies, 1995). Любое воздействие на этот процесс опосредуется изменением гормонального статуса, результатом чего является изменение генетически детерминированной программы развития плода (Barg et al., 1996). Направленно воздействуя на гормональный статус плода, например при помощи синтетических аналогов ауксина, можно регулировать его развитие, получая плоды, обладающие необходимыми качествами. Выяснение влияния экзогенных регуляторов на содержание эндогенных фитогормонов является одним из подходов к более глубокому пониманию механизмов, управляющих развитием плода.

Изучение действия синтетических регуляторов на плодообразо-вание имеет помимо теоретического и практическое значение. При выращивании, например, томатов как в поле, так и в теплицах процесс оплодотворения подвергается действию ряда неблагоприятных Факторов: высокие и низкие температуры, слишком высокая и слишком низкая влалность и т.д. В результате неоплодотворенные завязи или опадают, или образуют так называемые "сидячие" плоды, что может приводить к потере части урожая. Обработка цветков синтетическими аналогами ауксинов позволяет снизить влияние неблагоприятных факторов и получить повышенный и более ранний урожай (Ракитин, 1947, Iwahorl, 1967, Ракитин, Алимова, 1976, Gianfagna, 1995).

Практические приемы обработки растений регуляторами с целью получения партенокарпических плодов разработаны достаточно хорошо для целого ряда культур, однако механизм их действия на растения остается неясным. Относительно длительный период развития плода

(в среднем от одного до нескольких месяцев) наводит на мысль, чк однократная обработка цветка чрезвычайно низкими концентрациям! синтетического регулятора роста лишь индуцирует завязывание плод; (Goodwin. 1978, Уоринг, Филлипс, 1984, Nay lor, 1984). Однако обнаружение регулятора в зрелом плоде в следовых количествах позволяет предположить, что его действие может продолжаться в течение всего периода развития плода (Ракитин, Карягин, 1984).

Цель и задачи исследования

Цель работы заключалась в выявлении основных механизмов, управляющих формированием и развитием плодов при стимулирование? синтетическими аналогами ауксина партенокарпии и, в частности, выяснении влияния 4-хлорфеноксиуксусной кислоты (4-ХФУ) на гормональный статус развивающихся плодов томата.

Исходя из цели работы, бьши поставлены следующие основные задачи:

1. Сравнить скорости развития искусственно-партенокарпичес-ких плодов, образовавшихся после обработки цветков 4-ХФУ, и семенных плодов.

2. Изучить изменение содержания индолил-3-уксусной кислот! (ИУК), абсцизовой кислоты (АБК). выделения этилена и интенсивное ти дыхания в семенных и искуственно-партенокарпических плодах i процессе развития от завязывания плода до его созревания.

3. Исследовать изменение содержания 4-ХФУ в искусствен но-партенокарпических плодах в процессе развития с целью проверк действия данного соединения не только в качестве индуктора плодо образования, но и как регулятора развития плода в течение всег периода от завязывания до созревания.

4. Изучить локализацию ИУК, АБК и 4-ХФУ в тканях развиваю щихся плодов.

5. Исследовать эффект ИУК и 4-ХФУ на развитие плодов в мо дельной системе растущего плода с удаленными семязачатками.

Объектом исследования служил томат (Lycopersicon escuteniu Mill.), который является одной из важнейших сельскохозяйственны культур.

Научная новизна и практическая значимость работы.

В результате проведенной работы показано, что искусствеь но-партенокарпические плоды томата, образовавшиеся в результат обработки 4-ХФУ, характеризуются повышенной скоростью развития сравнении с плодами, образовавшимися в результате опыления.

Представлены доказательства того, что обработка 4-ХФУ подобно опылению приводит к повышению уровней ИУК, АБК, скорости образования этилена и интенсивности дыхания в развивающихся завязях.

Установлено, что содержание фитогормонов изменяется сходным образом в искусственно-партенокарпических и семенных плодах.

Впервые исследовано содержание синтетического ауксина (4-ХФУ), примененного для стимулирования партенокарпии, в развивающихся плодах томата и доказано его участие в процессах роста плода на всех стадиях вплоть до созревания.

Впервые разработан метод твердофазной очистки ИУК, АБК и га-лоидфеноксикислот в одном растительном образце для количественного анализа этих соединений.

Полученные данные могут быть использованы для направленного поиска новых регуляторов плодообразования.

Апробация работы.

Результаты работы были доложены на III Всесоюзной конференции молодых ученых по физиологии растительной клетки (Петрозаводск, 1988), Всесоюзной конференции по теоретической и прикладной карпологии (Кишинев, 1989), II съезде Всесоюзного общества физиологов растений (Минск, 1992), Международном симпозиуме "Этилен: физиология, биохимия и практическое применение" (Пущино, 1992), Международном симпозиуме "Физиология абсцизовой кислоты" (Пущико, 1993).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на /-02. страницах машинописного текста, содержит V рисунка. Список цитируемой литературы содержит /^наименований.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследования.

Исследования проводили на растениях томата (Lycopersicon esculentm Mill.) сорта "Сливовидный". Первые 45 суток после посева в вегетационные сосуды (20 кг почвы) растения выращивали в оранжерее при дневной температуре 26°С, ночной температуре 18° С, длине дня 16 часов. Затем растения переносили в вегетационный домик.

Для повышения однородности растительного материала методом

систематического многократного отбора была выделена константная длинностолбчатая линия томата с. Сливовидной (Симонов, 1972).

Возраст собранных для анализа плодов определяли от момента опыления или обработки 4-ХФУ.

Обработка растений регулятором роста.

Растения выращивали в двухстеблевой культуре. Для опытов использовали 2-3 средних цветка в каждой кисти, находившихся на стадии полураскрытого бутона, а остальные цветки удаляли.

Семенные плоды получали из кастрированных (удаляли венчик и тычиночный круг) цветков, опыленных пыльцой с этих же растений (вариант - "опыление"). Искусственно-партенокарпические плоды получали из кастрированных (удаляли венчик, тычиночный круг и столбик) цветков, обработанных синтетическим аналогом ауксина (вариант - "обработка 4-ХФУ").

Обработку и опыление проводили в один и тот же день. Для обработки использовали Na-соль 4-ХФУ (1,25 мкг в 10 мкл деионизиро-ванной воды на цветок), которую при помощи микропипетки наносили на внешнее основание чашечки кастрированных цветков.

Опыление производили вручную пыльцой, собранной накануне (Гаранько и др., 1985).

Изучение эффектов ИУК и 4-ХФУ в модельной системе.

У 10-дневных завязей, развившихся из опыленных цветков удаляли верхнюю половину. Из оставшейся на растении половины удаляли плаценту с семязачатками. На места срезов наносили ланолиновую пасту, содержавшую ИУК (0,5%), 4-ХФУ (0, IX) или чистый ланолин.

Измерение скорости выделения этилена и интенсивности дыхания.

Для измерения скорости выделения этилена и интенсивности дыхания растущих плодов последние помещали в герметично закрывающиеся сосуды объемом от 15 до 500 мл в зависимости от размера плодов. Скорость выделения этилена и интенсивность дыхания определяли газохроматографическим методом (Ракитин, Ракитин, 1974, 1986).

Количественное определение ИУК, АБК и 4-ХФУ .

Система очистки была собрана на базе жидкостного хроматографа Hitachi 034 ("Hitachi",Япония) и состояла из 3-х колонок,соединенных между собой при помощи 6-ходовых кранов (рис. 1).

Анализируемый материал фиксировали жидким азотом и измельчали в 10-кратном объеме охлажденного (~20°С) метанола, содержавшего антиаксидант - 2, б-ди-шрет-бутил-4-метилфенол (10 мг/л). Перед гомогенизацией к образцам добавляли внутренние стандарты: индо-

Рис. 1. Схема твердофазной очистки экстракта. Сплошной линией показано положение 6-ходовых кранов (К! и при котором производится ввод экстракта (Э) насосом Н1 в ко-:у С( (БЕАЕ 100) и перевод образца при помощи насоса Н3 из 1нки С2 (С—18) в колонку С3 (БерПазогЬ НР). Пунктирной линией оано положение кранов при переводе образца насосом Н2 из ко-:и С,; в колонку С2. Стрелками показано направление движения .зца в системе.

лил-З-пропионовую кислоту для ИУК (Akiyama et al.. 1983), 4-бром-феноксиуксусную кислоту для 4-ХФУ (Ракитин, Карягин, 1984) и 3Н-АБК для АБК.

Соответствующее 1 г растительной ткани количество объединенного фильтрата вносили при помощи насоса Ht (рис. 1) со скоростью 1,5 мл/мин в колонку Cj (30x9 мм DEAE Si 100), которая была предварительно промыта последовательно: 0,25 М раствором ацетата калия (10 мл), 0,2 N уксусной кислотой (10 мл) и 90% метанолом (5 мл). Затем колонку Ct промывали последовательно 90% метанолом (10 мл) и деионизованной водой (10 мл). Переключением 6-ходового крана Kj подсоединяли колонку С] к колонке C¡ (30x6 мм Chromosorb LC-7) и, используя насос Н2, элюировали образец со скоростью 2 мл/мин 0,3 М раствором формиата калия рН 3 (10 мл), содержавшим 1% этилацетата. Анализируемые вещества концентрировались в колонке Сг, которую промывали 0,004 N муравьиной кислотой (10 мл) рН 3 и переключением 6-ходового крана К2 подсоединяли к колонке С3 (250x4,6 мы Septiasorb HP). Злюировали насосом Н3 со скоростью 0,4 мл/мин, используя для этой цели 0,003 N муравьиную кислоту в 98% метаноле. На последней колонке проходил завершающий этап очистки и разделение анализируемых веществ на отдельные фракции: АБК, га-лоидфеноксикислоты и ИУК.

Количественное определение АБК в виде метиловых, а ИУК и 4-ХФУ в виде пентафторбензиловых эфиров проводили на газовом хроматографе Газохром 1109 (СССР) с детектором электронного захвата.

Идентичность анализируемых соединений, выделенных из плодов и синтетических соединений, использованных в качестве стандартов, была подтверждена хромато-масс-спектрометрически. Анализ проводили на хромато-масс-спектрометре Hitachi 80А ("Hitachi", Япония).

Выход анализируемых соединений при данном способе очистки составил: 95% для 4-ХФУ, 93% для АБК и 91% для ИУК.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

Развитие плодов.

Искусствено-партенокарпические плоды, образовавшиеся в результате индукции 4-ХФУ, характеризовались более высокой скоростью роста в сравнении с семенными плодами. Скорость роста пар-тенокарпических плодов достигала максимального значения на 2! сутки после цветения - 1,8 ri сутки"1 в сравнении с семенными (со-

ответственно, 30 сутки и 1,5 г'»сутки"1) (рис. 2, А).

В результате ускоренного роста плоды, образовавшиеся из обработанных 4-ХФУ завязей, достигали максимальной массы - 53 г (стадия зеленых выросших плодов) к 45 суткам и созревали на 57 сутки после обработки. Плоды, образовавшиеся из опыленных цветков, достигали максимальной массы - 45 г на 50 сутки после опыления и созревали - на 63 сутки. Период созревания составлял 12 суток у искусственно-партенокарпических плодов и 13 суток - у семенных.

Исследование свежеприготовленных (живых) срезов искуствен-но-партенокарпических плодов под световым микроскопом показало, что под действием обработки 4-ХФУ вместо семян в плоде развивались тапетально-стерильные семязачатки (по классификации Рыбчен-ко, 1959), причем их количество соответствовало числу семян в семенных плодах. Самопроизвольно в кастрированных завязях томата с. Сливовидный, которые не были обработаны синтетическим ауксином, возникали лишь единичные семяпочки такого типа, что приводило к ограниченному росту завязи. Отсутствие как развивающихся семян, так и тапетально-стерильных семяпочек приводило к полной остановке развития завязи.

Поэтому можно предположить, что нормальное развитие плода томата обусловлено или наличием достаточного количества опыленных семяпочек, образующих семена, или образованием тапетально-стерильных семяпочек вместо семян, как это происходит в результате обработки завязи синтетическими аналогами ауксина.

Содержание 4-ХФУ. ИУК и АБК в развивающихся плодах.

Нанесенная на чашечки цветков 4-ХФУ быстро поступала в завязь, о чей говорит обнаружение ее уже в первые сутки после обработки (1 нг'плод"1). Количество 4-ХФУ значительно возрастало по мере роста плода, достигая максимального значения (128 нг-плод"1) по достижении плодом максимальной скорости роста (25 день после цветения) (рис. 2, Б). В течение всего периода развития экзогенный ауксин (4-ХФУ) присутствовал в тканях плода в активной свободной форме, причем изменение его содержания было подобным изменению содержания эндогенной ИУК, которое как в опыленных, так и в обработанных 4-ХФУ завязях резко возрастало уже в первые дни поело опыления или обработки (рис. 2, В).

В содержании ИУК как опыленных, так и обработанных завязей наблюдалось 2 максимума: 1-й на 5-е сутки после обработки или опыления, причем количество ИУК в обработанных завязях в 2 раза

СУТКИ ПОСЛЕ ШЫЛКИИЯ/ОЫМЫЛХИ СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ. ОБРАБОТКИ

5 юо

О 10 23 30 40 50 во СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ/ОБРАБОТКИ

0 10 20 30 40 50 60 СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ.ОБРАБОТКИ

) 10 20 X 40 50 во СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ/ОБРАБОТКИ

2СС0

2 1000

О

во у

ш:

0 2 4

) 10 20 30 40 50 вО СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ/ОБРАБОТКИ

2330

0

Рис. 2. Скорость накопления сырой массы (А), содержание 4-ХФУ (Б),

ИУК (В), АБК (Г), скорости выделения этилена (Д) и поглощения

кислорода (Е) у плодов томата.

—•— опыление, —&— обработка 4-ХФУ

На рис. Д и Е вставки показывают скорости выделения этилена

и поглощения кислорода в первые 4 сут после опыления/обработки.

- и -

превышало таковое у опыленных и составляло 95 и 49 нг'-плод"1, соответственно. Второй пик в содержаниии ИУК приходился на 25 день у обработанных и на 30 день у опыленных плодов и совпадал с максимумом в скорости роста, причем количественное соотношение менялось на обратное: практически 2, 5-кратное превышение содержания ИУК в плодах, развившихся из опыленных завязей, в сравнении с обработанными 4-ХФУ (соответственно, 305 и 125 иг-плод"1 ).

В опыленных и обработанных завязях уровень АБК повышался с момента начала роста в обоих вариантах параллельно с увеличением ИУК (рис. 2, Г). По мере возрастания скорости роста плодов увели-чививалась и скорость накопления АБК. Максимум в содержании АБК наблюдался перед достижением плодами стадии зеленых выросших плодов : на 35 день у обработанных плодов (2, 3 мкг;плод"1) и на 40 -у опыленных (2.8 мкг-плод"1).

Завязи, образовавшиеся из обработанных 4-ХФУ цветков, характеризовались более высокой скоростью роста в сравнении с завязями, образовавшимися из опыленных цветков (рис. 2, А), а также повышенным содержанием ИУК на ранних стадиях развития (рис. 2, В). Аналогичная картина была отмечена как у естественно-партенокарпи-ческих, так и искусствено-партенокарпических плодов томата (Ма-pelli et al., 1978, Sjut, Bangerth, 1983, 1984) и баклажана (Lee et al., 1997a). Первый пик в содержании ИУК совпадал с моментом прекращения деления клеток перикарпия (Mapelli étal., 1978, 1981). При последующем росте растяжением содержание ИУК повышалось быстрее у семенных плодов, несмотря на то, что скорость роста была выше у обработанных (рис 2, А, В). Если принять во внимание, что одновременно с увеличением содержания ИУК в партенокарпических плодах происходило накопление синтетического ауксина (рис. 2, Б, В), то суммарное содержание ИУК и 4-ХФУ в этих плодах отличалось лишь незначительно от содержания ИУК в семенных плодах. Учитывая большую в сравнении с ИУК химическую устойчивость в растительной ткани синтетического ауксина (Гуськов, 1991), можно предположить, что повышенная скорость роста партенокарпических плодов объясняется совместным действием синтетического и эндогенного ауксина.

Несмотря на неоспоримо доказанную определяющую роль ауксина в процессах завязывания, роста и развития плода, механизм его действия остается неясным. По всей вероятности, основными процессами, которые главным образом регулирует ауксин в развивающемся

плоде (естественно, при участии других фитогормонов), являются процессы деления и растяжения клеток, а также поддержание повышенной sink-активности растущего плода (Weaver et al., 1969, Morris, Arthur, 1987, Lee et al., 1997a,b).

Еще менее изучено участие АБК в регуляции роста плода. Возможно, данный фитогормон участвует в регуляции разгрузки транспортируемых из листьев ассимилятов в плод (Schussler et al, 1984, 1991, Ludford, Hi liman, 1990, Ludford, 1995). Вероятной функцией АБК является предотвращение преждевременного прорастания сформировавшихся семян в плоде (Naylor, 1984, Rock, Quatrano, 1995). Кроме того, не исключено участие данного фитогормона в индукции синтеза этилена в созревающих плодах (McGlasson, Adato, 1976, Riov et ai., 1990, McKeon et al., 1995).

Выделение этилена и интенсивность дыхания.

Обращает на себя внимание параллелизм в изменении скорости выделения этилена и интенсивности дыхания. Исходные завязи из полураскрытых бутонов выделяли этилен со скоростью 0,02 нл СгН4' плод"1' ч"1 (рис. 2, Д) и потребляли кислород со скоростью 2 мкл 0г ' плод"1" ч"1 (рис. 2, Е).

Опыление приводило к 10-кратному усилению выделения этилена и скорости дыхания завязью (соответственно, 0,22 нл'плод"1" ч"1 и 27 мкл"плод"1•ч"1) в первые сутки после опыления. Обработка 4-ХФУ приводила к 3-кратному увеличению скорости выделения этилена и 2-кратному повышению дыхания (соответственно, 0,07 нл'плод"1' ч"1 и 5 мкл" плод"1' ч"1). Однако к 5 дню после опыления или обработки, скорость выделения этилена в обработанных завязах составляла 0,11, а в опыленных лишь 0,06 нл'плод"1 - ч"1, а уровень дыхания обработанных завязей также в 2 раза превышал аналогичный показатель опыленных завязей (соответственно, 120 и 60 мкл'плод"1' ч"1).

Скорость выделения этилена и интенсивность дыхания плавно увеличивались по мере роста плодов. Резкое усиление выделения этилена и потребления кислорода происходило при переходе к созреванию плодов после окончания их роста. Максимального значения выделение этилена и скорость дыхания достигали у розовых плодов: на 50 сутки у обработанных (соответственно, 455 нл'плод"1'ч"1 и 2000 мкл' плод"1" ч"1) и на 55 - у опыленных (352 нл" плод"11 ч"1 и 1800 мкл' плод"1' ч"1).

Одна из важнейших функций этилена в развитии плода может зак лючаться в регулировании дыхания, в те моменты развития плода,

когда в короткое время нужно обеспечить быстропротекащий процесс необходимым количеством энергии (Ракитин, 1988 а,б). В условиях нормального развития плода, т. е. в отсутствии стрессовых воздействий на него, одними из важнейших этапов развития являются оплодотворение (завязывание) и созревание, когда происходит переключение генетически детерминированной программы развития плода в первом случае на рост, а во втором на его прекращение и переход к созреванию. Именно в эти периоды наблюдается усиление образования этилена, сопровождающееся усилением дыхания (рис. 2, Д, Е).

Таким образом, плоды, образовавшиеся из обработанных синтетическим аналогом ауксина завязей, по своему фитогормональному статусу развиваются подобно обычным семенным плодам. Весьма вероятно, что причиной ускоренного роста плодов из обработанных завязей является повышенный уровень фитогормонов. Также не исключено, что недостаток эндогенного ауксина в обработанных плодах в период наиболее интенсивного роста восполняется, вероятно, за счет экзогенного синтетического аналога - 4-ХФУ.

Развитие плодов с удаленными семязачатками.

Плоды с удаленными семязачатками, замененными экзогенными источниками ауксина - ИУК или 4-ХФУ росли подобно интактным плодам, тогда как не получившие такой обработки, практически не росли (рис. 3, А). Наибольшего значения скорость накопления сырой массы достигала на 30 сутки и составляла 0,5 и 0,45 г^ сутки"1 у плодов с искусственными источниками ауксина, 4-ХФУ и ИУК, соответственно. Плоды всех вариантов созревали практически одновременно к 60 суткам после опыления исходных завязей. Период созревания у всех вариантов составлял 15 суток.

Содержание 4-ХФУ, ИУК. АБК, скорость выделения этилена и интенсивность дыхания в плодах с удаленными семязачатками.

В плодах с экзогенным источником 4-ХФУ содержание синтетического ауксина повышалось по мере роста, достигая максимального значения при достижении плодами максимальной скорости роста (рис. 3, Б). Аналогично изменялся и уровень ИУК в плодах с экзогенным источником данного гормона, тогда как в плодах с экзогенным источником 4-ХФУ и в плодах без экзогенных регуляторов содержание ИУК снижалось до следовых количеств, оставаясь на таком уровне до созревания плодов (рис. 3, В).

Содержание АБК в плодах с экзогенными источниками ИУК или 4-ХФУ увеличивалось по мере роста плода, достигая максимального

10 20 X 40 50 СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ

, 80

> ©

X

10 20 30 40 50 СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ

10 20 30 40 50 СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ

ЭОО 400

X >

: эоо 200 100

10 20 30 40 30 СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ

10 20 30 40 50 СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ

1

10 20 30 40 50 СУТКИ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ

Рис.3. Скорость накопления сырой массы (А), содержание 4-ХФУ(Б),

ИУК (В) и АБК (Г), скорости выделения этилена (Д) и поглощения кислорода (Е) у плодов томата, в которых удаленные семязачатки заменены экзогенными источниками ауксинов (ИУК или 4-ХФУ) -о- ланолин, ланолин + ИУК, -Сх- ланолин + 4-ХФУ

значения перед созреванием. Содержание АБК в плодах, не получивших обработки регуляторами, оставалось на постоянном уровне (рис. 3, Г).

Характер изменения скорости выделения этилена и интенсивности дыхания был сходным у плодов с экзогенными источниками ИУК или 4-ХФУ и интактных плодов: постепенное повышение по мере роста плода сменялось резким подъемом при переходе к созреванию (рис 3, Д, Е, и рис. 2. Д, Е). У плодов без семязачатков и без искусственных источников ауксинов выделение этилена и поглощение кислорода оставалось на одном уровне вплоть до начала созревания, когда наблюдалось характерное повышение выделения этилена и потребления кислорода.

Поскольку измерение содержания регулятора служит лишь косвенным доказательством его участия в регулировании того или иного процесса, но не вскрывает причинно-следственных взаимоотношений, важно было выяснить возможность синтетического аналога ауксина стимулировать рост тканей плода без участия эндогенной ИУК. Одним из способов выяснения роли фитогормона в регулировании того или иного процесса является изменение его уровня, например, путем удаления эндогенного источника и замена на экзогенный источник данного гормона (МЬ5с11, 1970, Ракитин, Бритиков, 1973, 0ау1еБ, 1995).

Исследования, проводившиеся на целом ряде культур, убедительно продемонстрировали значение семян, как источников ауксина, необходимого для нормального роста плодов (N11x11, 1970, Ракитин, Бритиков, 1973). Удаление семян приводило к прекращению роста плода. Замена развивающихся семян на экзогенный источник ауксина восстанавливала нормальный рост плода. Измерение содержания как ИУК, так и 4-ХФУ в плодах с удаленными источниками эндогенного ауксина позволяет сделать вывод о возможности регуляции роста плода синтетическим аналогом ауксина (4-ХФУ) при недостатке эндогенной ИУК (рис. 3. Б, В).

Заключение.

Полученные данные свидетельствуют о том, что ауксин является лимитирующим фактором как индукции, так и последующего развития плода от завязывания до созревания. Любые воздействия, приводящие к уменьшению уровня ауксина в плоде, вызывают замедление или полное прекращение его роста, который может быть возобновлен при восстановлении снабжения плода ауксином. Роль ИУК в развитии пло-

да заключается как в регулировании метаболизма тканей в самом плоде, так и в обеспечении растущего плода необходимыми питательными веществами путем регуляции транспорта последних из листьев (Morris, Arthur, 1987, Lee et al., 1997a, b).

Источником ИУК в семенных плодах служат, главным образом, развивающиеся семена. В плодах, склонных к естественной партено-карпии, источником ауксина могут являтся стерильные семязачатки (тапетапьно-стерильные у томата), поскольку наличие таких семязачатков служит необходимым условием роста естественно-партенокар-пического плода. При стимулированной синтетическими аналогами ауксина партенокарпии в плодах также наблюдается развитие тале-тапьно-стерильных семязачатков. Логично было бы предположить, что успешный рост плодов, не склонных к естественной партенокарпии, под влиянием обработки синтетическими ауксинами можно объяснить синтезом ИУК образовавшимися стерильными семяпочками. Однако измерение эндогенного уровня ИУК показало, что в период достижения плодами максимальной скорости роста ее содержание ниже в партено-карпических плодах, несмотря на то, что скорость роста последних выше, чем скорость роста семенных плодов. Таким образом, ускоренный рост партенокарпических плодов, образовавшихся в результате обработки синтетическими аналогами ауксина, в сравнении с семенными плодами можно объяснить действием синтетического ауксина. Это подтверждается и опытами с удалением эндогенных источников ауксина и заменой их на экзогенный источник ИУК или 4-ХФУ, которые демонстрируют возможность регулирующего действия синтетического аналога ауксина на рост плода при недостатке или отсутствии эндогенного ауксина.

Уровни остальных исследовавшихся фитогормонов (АБК и этилена), а также интенсивность дыхания были сходными по характеру изменений, различаясь лишь в количественном отношении, как в партенокарпических, так и в семенных•плодах, что свидетельствует об аналогичных механизмах, регулирующих развитие как семенных, так и партенокарпических плодов.

Таким образом, действие синтетических аналогов ауксина, в частности, 4-хлорфеноксиуксусной кислоты как представителя гало-идфеноксикислот, в процессе стимулированной партенокарпии у томата может реапизовываться, по крайней мере, двумя путями: во-первых, путем стимуляции образования талетально-стерильных семязачатков, являющихся наиболее вероятными источниками эндогенного

ауксина в партенокарпических плодах, и во-вторых, путем участия синтетического аналога ауксина не только в процессе индукции пар-тенокарпического развития плода, но и регуляции дальнейших этапов развития плода вплоть до созревания.

ВЫВОДЫ

1. Разработан метод твердофазной очистки ИУК, АБК и гапоид-феноксикислот в одном растительном образце для последующего количественного анализа.

2. Обработка завязей томата 4-ХФУ вызывает образование ис-кусственно-партенокарпических плодов, которые характеризуются ускоренным развитием в сравнении с семенными плодами.

3. Развитие как семенных, так и партенокарпических плодов сопровождается повышением содержания ИУК, АБК, скорости выделения этилена и интенсивности дыхания: максимальный уровень ИУК совпадает с максимальной скоростью роста плода, максимум АБК с замедлением роста, а максимальная скорость выделения этилена и интенсивность дыхания - с периодом созревания плода.

4. В содержании ИУК наблюдается 2 максимума, соответствующих периодам роста плода делением и растяжением клеток. В период клеточных делений уровень ИУК выше в партенокарпических плодах, а в период роста растяжением - в семенных. Содержание 4-ХФУ в партенокарпических плодах изменяется сходно с содержанием ИУК, причем максимальное содержание синтетического ауксина, подобно эндогенному ауксину совпадает с максимальной скоростью роста плода.

5. Развивающиеся семена (в семенных плодах) и стерильные семяпочки (в партенокарпических плодах) характеризуются большим содержанием ИУК, АБК, а также 4-ХФУ (стерильные семяпочки) в сравнении с перикарпием.

6. Удаление развивающихся семян приводит к остановке роста плода, который возобновляется при замене удаленных семян экзогенным ауксином, таким как ИУК или 4-ХФУ, что демонстрирует возможность синтетического ауксина регулировать рост плода при недостатке или отсутствии эндогенного ауксина.

7. Полученные данные позволяют сделать заключение о том, что действие 4-ХФУ при индуцировании партенокарпии реализуется по крайней мере двумя путями: через повышение содержания эндогенной ИУК и действием 4-ХФУ в качестве ауксина при недостатке эндогенной ИУК.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Ракитин В. Ю., Карягин В. В. Определение остаточных количеств 4-хлорфеноксиуксусной кислоты, стимулятора плодообразования у томатов, в плодах, почве и воде //Тезисы докл. I Всес. конфер. по регуляторам роста и развития растений. М. "Наука". 1982. С. 273.

2. Ракитин В. Ю., Карягин В. В. Газохроматографическое определение 4-хлорфеноксиуксусной кислоты - стимулятора плодообразования у томата //Физиология растений. 1984 Т. 31. В. 6. С. 1191.

3. Карягин В. В. Фитогормоны при стимулированной 4-ХФУ парте-нокарпии у томата // Тезисы докл. III Всес. конфер. молодых ученых по физиологии растительной клетки, Петрозаводск, 1988. С. 32.

4. Карягин В.В., Ракитин В.Ю. Влияниме 4-хлорфеноксиуксусной кислоты на уровни фитогормонов в процессе формирования и роста плодов томата // Тезисы докл. Всес. конфер. "Теоретическая и прикладная карпология", Кишинев, "Штиинца", 1989. С. 122.

5. Карягин В. В., Ракитин В. Ю. Твердофазная очистка и количественное определение фитогормонов и галоидфеноксикислот в одном растительном образце // Тезисы докл. II съезда Всес. об-ва физиологов растений, II ч. Москва, 1992. С. 93.

6. Карягин В. В., Ракитин В. Ю., Запрометов М. Н. Роль синтетических и природных ауксинов в индукции плодообразования у томата // Тезисы докл. II съезда Всес. об-ва физиологов растений, II ч. Москва, 1992. С. 93.

7. Karyagin V. V., Rakitin V.Yu., Zaprometov M.N. Ethylene and respiration In pollinated and auxin-induced parthenocarpic tomato fruits // Abs. of Internat. Symp. Ethylene: physiology, biochemistry and practical applications, Moscow-Pushchino-St. Petersburg, 1992. P. 23.

8. Karyagin V. V., Rakitin V. Yu.. Zaprometov M.N. Abscisic acid in pollinated and auxin-induced tomato fruits // Abs. of Internat. Symp. Physiology of Abscisic Acid, Pushchlno, 1993. P. 14.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Карягин, Валерий Владимирович, Москва

Л" -( ' С? У - 'А . ^ / ^ -

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ им. К.А.ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

КАРЯГИН

ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ФИТОГОРМОНЫ В ПЛОДАХ ТОМАТА ПРИ ИНДУЦИРОВАННОЙ 4-ХЛОРФЕНОКСИУКСУСНОЙ КИСЛОТОЙ ПАРТЕНОКАРПИИ

03.00.12 - физиология растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биол. наук, профессор М.Н. Запрометов

Москва - 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.........................................8

1.1 Формирование и развитие плода томата..........................8

1.1.1. Нормальное развитие плода (после опыления)..............8

1.1.2. Развитие плода в процессе естественной партенокарпии. 9

1.1.3. Развитие плода при искусственной партенокарпии... 10 1.2. Роль фитогормонов в развитии плодов............................11

1.2.1. Влияние ИУК на формирование и рост плодов................12

1.2.2. Участие АБК в регуляции развития плодов....................15

1.2.3. Этилен и развитие плодов..................................................17

1.2.4. Влияние синтетических аналогов ауксина на формирование и развитие плодов................................................20

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ...............26

2.1. Выращивание растений и отбор проб................................26

2.2. Обработка растений регулятором роста..........................26

2.3. Замена развивающихся семян экзогенными источниками ауксинов..................................................................................27

2.4. Измерение скорости выделения этилена и интенсивнос-

ти дыхания развивающихся плодов....................................27

2.5. Количественное определение ИУК, АБК и

галоидфеноксикислот....................................................29

2.5.1. Реактивы и аппаратура........................................................30

2.5.2. Экстракция и очистка растительного материала..........31

2.5.3. Приготовление летучих производных для газохроматографического анализа......................................................35

2.5.4. Условия газохроматографического анализа....................37

2.6. Определение связанной 4-ХФУ............................................38

ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ ПЛОДОВ ТОМАТА............................................................39

3.1. Развитие семенных и искусственно-партенокарпических плодов..........................................................................................39

3.2. Обсуждение..................................................................................41

ГЛАВА 4. ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ЭКЗОГЕННЫХ И

ЭНДОГЕННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА В ПРОЦЕССЕ

РАЗВИТИЯ ПЛОДА............................................45

4.1. Содержание 4-ХФУ в чашечках обработанных цветков... 45

4.2. Содержание 4-ХФУ в развивающихся искусственнопартенокарпических плодах.......................... 45

4.3. Содержание ИУК в развивающихся плодах................48

4.4. Содержание АБК в развивающихся плодах............................51

4.5. Выделение этилена и интенсивность

дыхания у развивающихся плодов......................................55

4.6 Обсуждение..................................................................................60

ГЛАВА 5. МОДЕЛЬНАЯ СИСТЕМА РАСТУЩЕГО ПЛОДА

С УДАЛЕННЫМИ СЕМЯЗАЧАТКАМИ................................65

5.1. Развитие плодов с удаленными семязачатками..................65

5.2. Содержание 4-ХФУ, ИУК, АБК, скорость выделения этилена и интенсивность дыхания в плодах с удаленными семязачатками..................................69

5.3. Обсуждение...................................................75

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................77

ВЫВОДЫ................................................................................................................79

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................81

ВВЕДЕНИЕ

С физиологической точки зрения плод представляет собой структуру, возникающую в результате вызванного актом оплодотворения вторичного роста завязи и прилегающих к ней тканей (Лаквилл, 195S). Партенокарпическими называются плоды, которые образуются без оплодотворения и развития семян. Партенокарпия разделяется на естественную и искусственную (Лудникова, 1970). Ф. Густафсон отметил около 50 видов растений, принадлежащих к различным семействам, образующих бессемянные плоды естественным путем (Gustafson, 1942). Широко распространенным способом искусственного получения партенокарпических плодов является обработка цветков химическими регуляторами, главным образом, синтетическими аналогами ауксина (Gianfagna, 1995).

Не вызывает сомнения тот факт, что развитие плода от завязывания до созревания регулируется фитогормонами (Davies, 1995). Любое воздействие на этот процесс опосредуется изменением гормонального статуса, результатом чего является изменение генетически детерминированной программы развития плода (Barg et al., 1996). Направленно воздействуя на гормональный статус плода, например при помощи синтетических аналогов ауксина, можно регулировать его развитие, получая плоды, обладающие необходимыми качествами. Выяснение влияния экзогенных регуляторов на содержание эндогенных фитогормонов является одним из подходов к более глубокому пониманию механизмов, управляющих развитием плода.

Изучение действия синтетических регуляторов на плодообразование имеет помимо теоретического и практическое значение. При выращивании, например, томатов как в поле, так и в теплицах процесс оплодотворения подвергается действию ряда неблагоприятных факторов: высокие и низкие температуры, слишком высокая и слишком низкая влажность и т.д. В результате

неоплодотворенные завязи или опадают, или образуют так называемые "сидячие" плоды, что может приводить к потере части урожая. Обработка цветков синтетическими аналогами ауксинов позволяет снизить влияние неблагоприятных факторов и получить повышенный и более ранний урожай (Ракитин, 1947,Iwahori, 1967, Ракитин, Алимова, 1976, Gianfagna, 1995).

Практические приемы обработки растений регуляторами с целью получения партенокарпических плодов разработаны достаточно хорошо для целого ряда культур, однако механизм их действия на растения остается неясным. Относительно длительный период развития плода (в среднем от одного до нескольких месяцев) наводит на мысль, что однократная обработка цветка чрезвычайно низкими концентрациями синтетического регулятора роста лишь индуцирует завязывание плода (Goodwin, 1978, Уоринг, Филлипс, 1984, Naylor, 1984). Однако обнаружение регулятора в зрелом плоде в следовых количествах позволяет предположить, что его действие может продолжаться в течение всего периода развития плода (Ракитин, Карягин, 1984).

Цель работы заключалась в выявлении основных механизмов, управляющих формированием и развитием плодов при стимулированной синтетическими аналогами ауксина партенокарпии и, в частности, выяснении влияния 4-хлорфеноксиуксусной кислоты (4-ХФУ) на гормональный статус развивающихся плодов томата.

Исходя из цели работы, были поставлены следующие основные задачи:

1. Сравнить скорости развития искусственно-партенокарпических плодов, образовавшихся после обработки цветков 4-ХФУ, и семенных плодов.

2. Изучить изменение содержания индолил-3-уксусной кислоты (ИУК), абсцизовой кислоты (АБК), выделения этилена и интенсивности дыхания в семенных и искуственно-партенокарпических плодах в процессе развития от завязывания плода до его созревания.

3. Исследовать изменение содержания 4-ХФУ в искусственно-партенокарпических плодах в процессе развития с целью проверки действия данного соединения не только в качестве индуктора плодообразования, но и как регулятора развития плода в течение всего периода от завязывания до созревания.

4. Изучить локализацию ИУК, АБК и 4-ХФУ в тканях развивающихся плодов.

5. Исследовать эффект ИУК и 4-ХФУ на развитие плодов в модельной системе растущего плода с удаленными семязачатками.

Объектом исследования служил томат (Lycopersicon esculentum Mill.), который является одной из важнейших сельскохозяйственных культур.

В результате проведенной работы показано, что искусственно-партенокарпические плоды томата, образовавшиеся в результате обработки 4-ХФУ, характеризуются повышенной скоростью развития в сравнении с плодами, образовавшимися в результате опыления.

Представлены доказательства того, что обработка 4-ХФУ подобно опылению приводит к повышению уровней ИУК, АБК, скорости образования этилена и интенсивности дыхания в развивающихся завязях.

Установлено, что содержание фитогормонов изменяется сходным образом в искусственно-партенокарпических и семенных плодах.

Впервые исследовано содержание синтетического ауксина (4-ХФУ), примененного для стимулирования партенокарпии, в развивающихся плодах томата и доказано его участие в процессах роста плода на всех стадиях вплоть до созревания.

Впервые разработан метод твердофазной очистки ИУК, АБК и галоидфеноксикислот в одном растительном образце для количественного анализа этих соединений.

Полученные данные могут быть использованы для направленного поиска новых регуляторов плодообразования. Кроме того, систематизация знаний в области изучения оптимальных уровней фитогормонов, благоприятствующих развитию плода, помогает правильному применению синтетических регуляторов, которые, изменяя концентрацию гормонов в ту или иную сторону, дают возможность управлять ростовыми процессами.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Формирование и развитие плода томата.

Плод томата представляет собой двух- или многогнездную ягоду. Масса плода у различных форм и сортов колеблется от 1 до 400 г и более, количество семенных камер (гнезд) от 2 до 20 и более. У диких видов и примитивных форм плоды мелкие, плацентарная часть и стенка плода (перикарпий) развиты в них очень слабо. У культурных томатов плоды значительно крупнее, что обусловлено лучшим развитием плацентарной области и перикарпия, а также большим числом семенных камер (Брежнев, 1964, Лудникова, 1970, Эзау, 1981).

1.1.1. Нормальное развитие плода (после опыления).

Двойное оплодотворение у томата происходит по нормальному типу. К моменту опыления зародышевый мешок имеет сформированный яйцевой аппарат, состоящий из яйцеклетки и синергид. Полярные ядра в большинстве случаев объединены в одно центральное ядро зародышевого мешка. Пыльцевая трубка проникает в зародышевый мешок между 24 и 36 часами, а в отдельных случаях и раньше, а оплодотворение происходит между 35 и 55 часами после опыления. Оплодотворенная зигота некоторое время находится в состоянии покоя, а затем начинает делиться (Косова, Кику, 1986).

После оплодотворения начинается увеличение завязи. Развитие плода из завязи сопровождается значительным разрастанием клеток, составляющих ее стенки и плацентарную часть. Кроме того, после оплодотворения в субэпидермальных слоях клеток стенок завязи и в области плаценты наблюдается интенсивное деление клеток, приводящее к увеличению числа их

слоев. Разрастание стенки плода неодинаково у различных форм томата и может служить для характеристики этих форм (Брежнев, 1964).

Для плодов томата характерно наличие особой ткани - пульпы. Эта ткань на начальных этапах развития гинецея отсутствует. Вслед за оплодотворением плацента, на которой расположены семяпочки, образует выросты, которые увеличиваясь постепенно достигают перикарпия и заполняют всю полость семенной камеры так, что развивающиеся семена оказываются со всех сторон окруженными тканью, называемой пульпой (Лудникова, 1970).

Согласно классификации типов эмбриогенеза развитие зародыша у томата протекает по типу Solanad (Натеш, Pay, 1990). Во время развития зародыша питательные вещества в зародышевый мешок поступают не только через проводящий пучек, доходящий у томатов только до халазы, а также из срединного слоя интегумента. Ткань интегумента после оплодотворения сначала увеличивается в объеме, и клетки, граничащие с интегументальным тапетумом, начинают дегенерировать. Продукты распада этих клеток через интегументальный тапетум поступают в зародышевый мешок и идут на на развитие зародыша и эндосперма (Лудникова, 1970). Через 35 суток после опыления зародыш достигает максимального размера. До созревания он накапливает питательные вещества. Полной зрелости зародыш томата достигает через 48-50 суток после опыления. Семя томатов по морфологическим признакам заканчивает свое развитие уже на стадии бланжевого плода (Iwahori, 1967). Рост плода томата напрямую зависит от количества образовавшихся в нем семян (Varga, Bruinsma, 1976).

1.1.2. Развитие плода в процессе естественной партенокарпии. У нормальных форм томата наряду с фертильными могут встречаться в

небольшом количестве и стерильные семязачатки, которые образуются в силу различных причин (Ракитин, Алимова, 1976, СаЬага, КиЫс1а, 1983, ЫаггасаХо ъХ а1., 1998). У партенокарпических же форм почти все семязачатки - стерильные. У томата, нормально образующего семена, встречаются 2 типа стерильных семяпочек: нуцеллярный, образующийся в случае отклонения от нормального формирования семяпочки при образовании макроспор, и тапетальный, который образуется в случае нарушения развития семяпочки при формировании зародышевого мешка. У томата, образующего партенокарпические плоды, установлено несколько типов стерильных семяпочек, которые образуются в зависимости от того на какой фазе происходит нарушение развития. В небольшом количестве встречаются семяпочки с совершенно недифференцированными тканями и в несколько больших количествах встречаются нуцеллярно-стерильные семяпочки. Преобладающими (до 75 %) в завязях партенокарпических форм томата являются тапетально-стерильные семяпочки. Из отдельных семяпочек партенокарпических форм томата при определенных условиях могут развиваться и фертильные семена (Рыбченко, 1959а, Лудникова, 1970). В развивающихся партенокарпических плодах ненормально долго сохраняются в некоторых тканях хлоропласты и крахмальные зерна. (Рыбченко, 1959а).

1.1.3. Развитие плода при искусственной партенокарпии. Обработка нормальных непартенокарпических форм томата препаратами галоидфеноксикислот (2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты и 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты) делает их завязи сходными по ходу своего развития с завязями естественно партенокарпических форм. При обработке еще не оплодотворенных цветков их пестики теряют способность воспринимать

пыльцу и почти все семяпочки превращаются в характерные тапетально-стерильные, где место отмершего гаметофита занимает ткань, образовавшаяся, в основном из клеток тапетума. При обработке завязей, в которых уже хотя бы частично произошло оплодотворение, начавшие развиваться в некоторых семяпочках зародыши и эндосперм отмирают, а семяпочки снова превращаются в тапетально-стерильные. Неоплодотворенные завязи с такими семяпочками не опадают, а развиваются в нормальные по размеру партенокарпические плоды. Место недоразвитых семян в этих плодах занимают разросшиеся соматические ткани (плацента, пульпа, перикарпий), в которых накапливаются запасные вещества, главным образом, крахмал. При обработке препаратами галоидфеноксикислот цветков естественно партенокарпических форм в завязях и семяпочках последних усиливаются все признаки, связанные с партенокар личностью (Рыбченко, 1959а,б). Таким образом, нарушение нормального развития завязей и семяпочек томата как при естественной, так и при стимулированной синтетическими аналогами ауксина партенокарпии имеет одинаковый характер, а образование тапетально-стерильных семяпочек является необходимиым условием развития плода при обоих видах партенокарпичекого развития плодов томата. Аналогичные результаты были получены при индукции синтетическим ауксином партенокарпического развития плодов арбуза (Бес^1еу а1., 1977, Бес^1еу, 1979, ВиАхоБе, 8ес^1еу, 1979).

1.2. Роль фитогормонов в развитии плодов.

Одной из систем регуляции и интеграции у целого растения помимо генетической, мембранной и трофической является гормональная система, важнейшим компонентом которой являются ауксины. Процессы роста и

развития растения в целом, а также отдельные этапы онтогенеза и целый ряд морфофизиологических явлений (тропизмы, регенерация, апикальное доминирование, образование клубней и луковиц, цветение, завязывание и рост плодов и др.) в значительной мере связаны с так называемым "гормональным балансом" или "гормональным статусом", который складываемся из "уровней" (или "содержания", концентрации") всех или некоторых из известных фитогормонов, ведущим из которых является ауксин (ИУК) (Гуськов, 1991, Davies, 1995, Takahashi et al., 1995).

1.2.1. Влияние ИУК на формирование и развитие плодов.

Ауксины синтезируются в меристематических тканях и молодых растущих частях растения: в апексах побегов, бутонах, завязях, развивающихся семенах и др. (Дерфлинг, 1985, Гуськов, 1991). В плодах наибольшая концентрация ИУК обнаружена в семенах, которые являются и основным местом ее синтеза (Varga, Bruinsma, 1976, Dreher, Poovaiah, 1982, Hein et al., 1986, Magnus et al., 1997). Обработка плодов с удаленными семенами экзогенными ауксинами приводит к образованию нормальных по размеру плодов, как было показано на землянике, томате, горохе и яблоне (Ракитин и др., 1947, Nitch, 1970, Ракитин, Бритиков, 1973, Veluthambi, Poovaiah, 1984, Van