Фитохромзависимые процессы автотрофного развития пшеницы в связи с проблемами физиологической экологии семян

Кузнецов, Евгений Дмитриевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Фитохромзависимые процессы автотрофного развития пшеницы в связи с проблемами физиологической экологии семян
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Фитохромзависимые процессы автотрофного развития пшеницы в связи с проблемами физиологической экологии семян"

РГЗ

„ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

и ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАЙЕНИ АГРОФИЗИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ Евгений Дмитриевич, кандидат биологических наук

УДК 581.14 : 633.11 : 576.36

ФИТОХРОМЗАВИСИМЫЕ ПРОЦЕССЫ АВТОТРОФНОГО РАЗВИТИЯ ПШЕНИЦН

В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМАМИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИИ СЕМЯН

06.01.03 - агропочвоведенке и агрофизика

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора биологических наук в форме научного докяада

Санкт-Петербург - 1993

Работа выполнена в селекционно-генетическом институте УААН и Институте общей физики РАН. Научные консультанты: доктор сельскохозяйственных наук, академик РАСХН и УААН Л.К.Сечняк и доктор физико-математических нау* В.А.Миляев.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Н.Ф.Батнгин, доктор биологических наук, профессор В.С.Сааков, доктор биологических наук, профессор В.М.Бурень.

Ведущее учреждение: Московская Ордена Ленина и Ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия имени К.А.Тимирязева.

Защита состоится 1993 г. в ^"часов

на заседании Специализированного совета Д 020.21.01 в Агрофизическом научно-исследовательском институте по.адресу: 195220, Санкт-Петербург, Гражданский пр., 14.

С диссертацией в форме научного доклада можно ознакомиться в библиотеке института.

Научный доклад разослан " /¿Г" ПО-Р^Р 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор биологических наук

М.В.Архипов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1Л Актуальность проблем». Работа была начата во Всесоюзном et--лекиионно-генетическом институте ВАСХНИЛ (ВСГИ)-ныне Селекционно-генетический институт УААН- и продолжена и завершена в Институте общей физики РАН (ИОФАН).Вначале тема входила п программу сотрудничества стран членов СЭВ по проблеме "Разработка теоретических основ селекции, семеноводства и новых методов создания высокоурожайных и высококачественных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур", а затем исследования по теме диссертации выполнялись на основе годовых тематических планов Лаборатории экологического приборостроения ИОФАН.В связи с междисциплинарным характером работы ее отдельные фрагменты выполнялись также в других учреждениях:на кафедрах биофизики и физико-химической биологии МГУ и в лабораториях Институтов почвоведения и фотосинтеза и физиологии растений (ИФР) РАН,

Тема работы связана с проблемой реализации потенциальной продуктивности пшеницы,которая среди других культурных растений Земли продолжает сохранять первостепенное экономическое значение. Проблема является межотраслевой и решается с разных теоретических позиций. Одна из них - агрофизическая (влияние физических факторов на рост, развитие и продуктивность растений) - успешно развивается в Агрофизическом научно-исследовательском институте РАСХН (АФИ). В рамках этой агрофизической концепции /Л1-ЛЗ/ особое внимание уделяется действию света и других электромагнитных излучений на формирование и реализация потенциала продуктивности пшеницы и других растений (исследования Архипова М.В.„ Батыгина Н..Ф., Ермакова Е.И., Мошкова B.C., Одумановой-Дунаевой Г„А«, Цумгшиской С,Л., Селиикой И.В., Черноусова И.Н. и др.). Исследования, проводимые в АФИ; хорошо стыкуются с комплексными концепциями "фотосинтетической продуктивности" и "продукционного процесса", развиваемыми большой группой ученых под общим руководством А.А.Ничипоровича и А.Т.Мокроносова /Л4/. Несколько иные акценты в теории продуктивности растений расставлены в концепции "экология семян пшеницы"с в разработке которой принимал участие и автор /1(150-236)/. В ней особая роль отводится семеноводческим и экологическим аспектам. Несмотря на некоторые различия в исходных позициях, перечисленные концепции сходятся на признании суиественного значения в реализации потенциала продуктивности пшеницы таких этапов онтогенеза как прорастание семян, формирование фитоценоза фотосинтезирующих растений и нового поколения семян.

Несколько особняком и вдали от центра внимания исследователей

стоит проблема формирования проростков и их автотрофного развития. Вместе с тем, вопросы повшения их"качества" и "здоровья" в общей проблеме формирования и реализации потенциала.продуктивности пшеницы, очевидно, не менее актуальны, чем эти же вопросы, поставленные по отношению к семенам. Согласно, например, исследованиям группы сотрудников кафедр биофизики и физиологии растений МГУ, структурно-функциональное состояние проростков многосторонним образом связано с потенциалом урожайности /Л5/ (см.сб.:"Физиолого-биохимические особенности пшениц разной продуктиьности.М. :МГУ, 19Ю). Известно, что в процессах формирования проростков важная функциональная роль принадлежит фитохрому /I/. Разнообразное участие в этих процессах принимают и фитогормоны /1(35-40)/. В литературе встречаются исследования фитохромзависимых процессов формирования проростков пшеницы /Лб/. Но в них часто отсутствует целостный подход к организму, клетке и факторам эндогенной регуляпии развития, что не позволяет комплексно оценить состояние проблемы. В литературе также плохо проработан вопрос о возможностях имитирования действия Фитохро-ма химическими регуляторами роста /1(ЗЬ-41)/. Вместе с тем решение этого вопроса дает тансы на обнаружение новых способов агротехнического воздействия на автотрофное развитие растений.

Проблему фитохромзависимых процессов автотрофного развития в рамках концепции "экология семян пшеницы" следует признать весьма актуальной в связи с -наметившейся тендениией стыковки этой концепции с фотобиологическими и физиологическими аспектами теории продукционного процесса /2-5/. Взаимодействие указанных направлений предполагает исследование не только фотоморфогенеза проростков, но и других фотофизиологических вопросов и, в частности, изучение действия света на последующих этапах онтогенеза, особенно в период формирования семян /1(160)/. То есть для более полной оценки месча и значения проблемы фитохромзависимых процессов автотрофного развития желательна постановка и разработка также и более общих, фотофизиологических . вопросов экологии семян. Например, такого вопроса, возможно ли в принципе,меняя световые условия культивирования растений, существенно улучшить посевные и урожайные качества семян? Анализ литературных данных по этому вопросу однозначного ответа не дает /2(119-121)/.

1-2. Цель и задачи работы. Цель исследований состояла в разработке в рамках концепции "экология семян пшеницы" нового научного направления, касающегося влияния света на формирование качества семян и функционального значения фитохрома в автотройном развитии

указанной сельскохозяйственной культуры. Для достижения этой пели решались следующие основные задачи: постановка и разработка фото&и-зиологических аспектов экологии семян пшеницы; разработка организ-менных и клеточных аспектов действия фитохрома на автотрофное развитие пшеницы и постановка и разработка проблемы химически}« имитаторов действия фитохрома на автотрофное развитие этой культуры.

1.3. Основные положения, выдвигаемые на защиту. На защиту выдвинуты следующие пять основных положений:

1. Разработка концепции "экология семян пшеницы" с позиций фотофизиологии растений и физиологии действия фитохрома открывает новые возможности для фундаментального и практического решения проблем этой концепции.

2. Действие фитохрома в гетеротрофный период развития пшеницы органоспецифично и активация этого рецептора в данный период может оказывать длительное стимулирующее последействие на онтогенез пшеницы и влиять на процессы формирования качества семян. ■

3. Действие фитохрома на автотрофное развитие клеток пророст -ков пшеницы не ограничивается стимуляцией биогенеза зеленых пластид, а затрагивает также процессы морфогенеза клеточных ядер и, в частности, процессы формирования комплекса основных ядерных белков-гистонов.

4. Действие фитохрома на автотрофное развитие пшеницы может частично имитироваться синтетическими регуляторами роста ретэрдант-ного типа и этр обстоятельство свидетельствует об актуальности целенаправленного поиска и скрининга химических имитаторов некоторых функций данного фоторецептора.

5. Совместное действие на автотрофное развитие пшеницы фитохрома и синтетических регуляторов роста ретардантного типа может реализовнваться на принципах аддитивности и синергизма и это обстоятельство свидетельствует о научной и практической значимости исследований совместного влияния стимулирующих факторов разной природы.

1.4« Научная новизна. Суть научной новизны диссертационной работы в целом состоит во внедрении в концепцию "экология семян пшеницы" новых для нее фотобиологических подходов к проблеме качества семян /1(178-180, 214-236), 2(257-263), 3 , 4/, перенос внимания приверженцев этой концепции на вопросы автотрофного развития растений и функционального значения фитохрома /I, 5/ и выбор*нового научного направления исследований на стыке проблем химической и световой регуляции физиологических процессов у растении /6-8/. Иаучнуи

новизну имеет большая часть полученных результатов экспериментальной работы. В частности, впервые получены доказательства возможности значительного (на 20 и более %) повышения продуктивных свойств семян интенсивных сортов озимой пшенииы за счет оптимизации свето-•вого режима выращиваний материнских растений в период колошения -созревания /3-Ь/.. Впервые показано значение состояния фитохромной системы в гетеротрофный период онтогенеза пшенииы на дальнейший рост и развитие растений, включая процессы ¿(юрмирования качества ' семян /1(174-176)/. Обнаружено значительное влияние фотоактивации фитохрома на кариологические характеристики клеток проростков пшеницы /1(113,114)/ и на содержание и соотношение разных типов гисто-. нов /1(99-107)/. Обнаружено явление имитации синтетическими регуля-1 торами роста ретардантного типа некоторых функций фитохрома в регуляции автотрофного развития пшеницы и установлено явление аддитивности и синергизма в совместном действии этих регуляторов и фитохрома /7,8/. Более.детально вопрос о новизне результатов экспериментальной работы рассмотрен в разделе 7.

1.5. Лрактичегкая значимость работы и реализация ее результатов. Систематическое рассмотрение в данной работе проблем Физиологии действия фитохрома может представлять интерес для педагогической практики (чтение спецкурсов по фотобиологии, фотобиотехнологии, агрофизике и физиологии растений). Специфика нашего экспериментального исследования заключалась в развитии представлений о полифункциональности, органоспецифичности и оптимизирующей направленности действия фитохрома на примере пшеницы как объекта первостепенного экономического значения, что может способствовать внедрение полученной информации в частную физиологию и экологию (физиологи» пшеницы, экологи» семян пшеницы), а через них в теорию и практику растениеводства, В процессе экспериментальной работы усовершенствована (в направлении повышения специфичности) методика цитохимического выявления гистонов растительных клеток /9/, а полученные данное по фотофизиологии пшеницы использованы в исследованиях путей и способов световых воздействий на качество посевного материала /10/, на рост и биохимический состав проростков при производстве зелены* кормов /II/, а также при написании проблемных монографий /1,2/. Книга "Роль фитохрома в растениях" /I/, написанная по материалам диссертации, внедрена в педагогическую практику Санкт-Петербургского аграрного университета и Томского государственного университета (Акты о внедрении 19Ш и 1989 гг.) и рекомендована для студентов биологических специальностей высших учебных заведений в качест-

ве учебного пособия при изучении систем регуляции и интеграции у растений (Полевой, 1989).

1.6. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XII Международном ботаническом конгрессе (Ленинград, 1975), Международном симпозиуме по зеленению (Оущино, 1991), Межфакультетском семинаре Университета им. Н.Коперника (Польша,Торунь,

1991), на Всесоюзной школе-семинаре по биологии развития (Звенигород, 1979), Школе МГУ по бжжекб ранам (Звенигород, 1989), Всесоюзных симпозиумах "Генетические Функции органоидов цитоплазмы" (Ленинград, 1971), "Фоторегуляция .метаболизма и морфогенеза" (Москва, 1974), "Молекулярная и прикладная биофизика" (Краснодар, 1974; Кишинев, 1977), "Спектральный состав света и продукционный процесс

в управляемых системах"(Красноярск, 1990), Республиканском совещании по допосевной обработке семян полевых культур (Харьков, 1902), Третьем съезде Всероссийского общества физиологов растений (Санкт-Петербург, 1993) и на других конференциях - см. в разделе 10 ссылки /18, 20, 22, 24, 27, 30, 31, 33, 35, 40 и 44/. Кроме того, материалы диссертации докладывались и обсуждались на расширенном семинаре Лаборатории биофизики и радиобиологии растений. Агрофизического научно-исследовательского института РАСХН (Санкт-Петербург,

1992) и на расширенных научно-производственных семинарах по месту выполнения работы: Институт общей физики РЛН(1991„ 1992), Селекционно-генетический институт XAAH(I988, 1990, 1991).

1.7. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 53 работы, в том числе две монографии объемом 288 /I/ и 349 /2/ страниц. Список этих работ в порядке цитирования в тексте представлен в конце диссертации (раздел 10).

1.8. Структура работы. Диссертация в форме научного доклада изложена на 43 страницах машинописного текста и содержит 15 рисунков и 10 таблиц. Она включает в себя разделы -"Общая характеристика работы", "Объекты и методы исследования" и 5 разделов, написанных по результатам исследования. В конце работы представлены общие выводы, список цитированной литературы и список публикаций по материалам диссертации. На эти публикации ссылки в тексте даотся в косых скобках, а в круглых, после порядкового номера работы, указаны страницы цитируемого источника.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования. При выборе объектов исследования учитывались экономическая ценность растений и их сортов и специфи-

ка решаемой задачи. Основная чисть работы проведена с использованием мягкой яровой пшеницы сорта Альбидум 43 и Белорусская 80 и различных сортов мягкой озимой пшеницы интенсивного типа (Мироновская 808, Степняк, Обрий, Одесская полукарликовая и др.). Ряд опытов проводилось на îpитикaлe и других видах растений. Экспериментальными моделями в работе были сухие и замоченные семена, этиолированные и зеленые проростки, растения в период вегетации и репродукции и культура изолированных органов и тканей.

2.2. Агрофизические и биофизические методы. Растения выращивали в полевых орошаемых и неорошаемых условиях семхоэа ВСГИ /12/ с учетом метеорологических факторов среды или в контролируемых условиях Одесского фитотрона при максимальной освещенности до 30 клк (тип ламп ДРЛФ-400). Фотофизиологические опыты проводили с применением методов светокультуры растений /Л7/, источников монохроматического света (спектральные облучатели Л0С-1М, АБ0-142 конструкции СКБ Пущино и лазерные.установки типа 0КГ-12-1, ЛГ-78, JIP-75-I) и измерителей освещенности (ИО-1, термостолбика Л.Н.Белла и пиранометра Ю.Д.Янишевского).

Проростки выращивали в факторостатньтх условиях в темноте при 25+ I С в чашках Петри на увлажненной фильтровальной бумаге. Для активации фитохрома использовали кратковременное (3-10 мин.) низкоэнергетическое (плотность потока энергии 0,5-1 Вт/м^) облучение красным светом (КС) 660 ¿10 нм'или 632,8 нм. Фитохромные эффекты КС снимали облучением растений дальним красным светом (ДКС) 730ib нм (5 мин., 3-4 Вт/м2). В некоторых случаях для проверки фитохром-ной обусловленности индуцированных КС процессов использовали синий свет (СС) 450±5 нм (5 мин., I Вт/м2).

Изменения структурно-функциональных свойств фотосинтетических мембран по ходу зеленения проростков оценивали на основании анализа . индукционных кривых быстрой (БФ) и замедленной (ЗФ) флуоресценции первых листьев после их 15-20 минутной темновой адаптации. Регистрацию БФ и ЗФ проводил» на установках, сконструированных в СКБ "Пущино" и на кафедре биофизики биологического факультета ШУ /ЛБ/. Электронную емкость пластохинонового пула фотосистемы II (ФС II) оценивали по величине рабочего интеграла над индукционной .кривой БФ /Л9/, а по уровню ЗФ в присутствии диурона оценивали относительное количество реакционных центров ФС II /ЛЮ/. ЗФ регистрировали как на интактньгх листьях, так и на изолированных хлоропластах. Их выделяли в среде йгендорфа /ЛИ/ методом дифференциального центрифугирования. Суспензию хлороплаптов использовали и для регистра-

иии фотоиндупированного окисления нитохрома / , находящегося в минимуме по отношению к другим иитохромным компонентам фотосинтетического электронного транспорта. Фотоиндуиированное уменьшение плотности суспензии хлоропластов в области 554^0,5 нм (полоса поглощения нитохрома /) исследовали на установке, состоящей из моно-хроматора МДР-3, кюветного отделения с источником света 660±4 нм, индуцирующим электронный транспорт, детектора слабого светового сигнала ФЭУ-38 с последующими усилением и регистрацией. Содержание фотосинтетических пигментов определяли в эганольных экстрактах листьев спектрофотометрически с использованием формул расчета Винтерма-на и Де Нота /Л12/. Содержание и фотохимические свойства фитохрома в растениях определяли на кафедре физико-химической биологии МГУ абсорбиионно-флуоресцентными методами /Л13/.

2.3. Морфологические и цитологические методы. Структуру урожая растений пшеницы и посевные и урожайные качества семян анализировали по общепринятым методикам ГОСТ и рекомендациям в сб. "Опытное дело в полеводстве" /Л14/. Влияние фитохрома на органогенез растений изучали посредством анализа морфологического и цитологического состояний стеблевых апиксов /Л15, Л16/. Апиксы наблюдали и промеряли с помощью микроскопа с окуляр-микрометром. Цитологические наблюдения меристем проводили на микротсмньгх средах.

Для изучения клеток под световым микроокопом материал фиксировали в смеси этанола и формалина (97:3). Последующую обработку материала проводили по Иаушевой /Л17/. Ядра выявляли путем окрашивания срезов на гистоны 0,1251 амидочерньм или 0,1? бромфеноловым синим /9/. Ультраструктуру клеток изучали под электронным микроскопом Н-500 (фирмы Хитачи). Материал фиксировали 4% глютаровым альдегидом с дофиксапией 2^ четырехокисью осмия. После обезвоживания и заливки проб в смесь эпонов получали срезы на ультратоме ЛКБ-8800.

2.4. Биохимические и физиологические методы. Биохимическому анализу подвергали лиофильно высушенный материал. В некоторых случаях- сырой материал (энзимологические анализы). Содержание азо'та и белка определяли по Кьельдалю и Лоури. Для аминокислотного анализа белка материал очищали от свободных аминокислот по Андреевой /Л13/. Затем пробы гидролизовали в зопаяннх ампулах в 6 н. растворе соляной кислоты в течение 24 часов при 110° С. После удаления кислоты

и переноса образцов з буфер производили их полный аминокислотный анализ на автоматическом анализаторе ААА-881, кроке содержания триптофана (ввиду отсутствия технических возможностей определения

этой аминокислоты).

Гистоны из проростков пшеницы выделяли через дезоксинуклео-протеид или методом прямой кислотной экстракции /Л19/. Гистоны подвергали фракционированию на КМ-целлюлоэе /Л20/, химическому разделению /Л21/ и электрофоретическому фракционированию /Л22/. Лизинбога-тые гистоны фракции Н I выделяли посредством экстракции б^-ным ТХУ по Бастину и Коле /Л23/ из гомогенатов биомассы, очищенной по Тука-чинскому /Л24/. Сумму нуклеиновых кислот определяли по Спирину /Л 25/, а содержание РНК и ДНК по методу Шмидта-Тангаузера в модификации Нечаевой /Л26/. Проростки анализировали также на активность каталазы /Л27/, пероксидаэы и кислой фосфатазы /Л28/.

2.5. Методика статистической обработки и опенки достоверности результатов исследования. Достоверность результатов исследования обеспечивалась проведением опытов и анализов, как правило, в 5-6 и более повторностях и применением биометрических методов определения достоверности различий /Л29, ЛЗО/. Различия считались истинными при уровнях значимости (Р) не более 0,05. Выявление и отбрасывание вариантов, не принадлежащих к исследуемой генеральной совокупности производили с использованием "С -критерия /ЛЗО/ . Статистическую обработку результатов полевых опытов и вычисление коэффициентов корреляции признаков проводили по Доспехову /Л31/.

3. ПОСТАНОВКА И РАЗРАБОТКА СЮТ0ФИЗИ0ДОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ЭКОЛОГИИ' СЕМЯН ПШЕНИЦЫ.

В 1971 году странами - членами СЭВ было подписано соглашение по проблема "Разработка теоретических основ селекции и семеноводства и новых методов создания высокоурожайных и высококачественных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур" и одновременно организован Координационный центр, функции которого взял на себя Всесоюзный селекционно-генетический институт. Автор диссертации на- основании договоров о сотрудничестве между ПФР и ВСГИ включился в работу по этой проблеме, выбрав ее более узкий участок, а именно вопросы реализации потенциала продуктивности сортов пшеницы. Мотивом для Еыбора пшеницы как объекта работы явилось первостепенность ее экономического значения среди других культурных растений и достаточно высокая физиологическая обоснованность моделей ее сортов и разных сторон ее продукционного процесса /13/.

Общей платформой для сотрудничества ИФР и ВСГИ был обоюдный интерес к проблемам фотоскнтетической продуктивности растений и к теории их продукционного процесса (ГШ). В растениеводстве под ПП

обычно понимают совокупность физиологических изменений у растений в цикле онтогенеза от высеваемых семян до формирования зрелых, хозяйи ственно пенной части урожая. Но с позиций селекции и семеноводства такое понятие ПП не имеет полного, исчерпывающего содержания, так как уже на пути от сорта (генотипа) до высеваемого семени может наблюдаться значительная потеря потенциального урожая из-зн недоброкачественности семян. Таким образом, объективно существующий ПП включает в себя период реализации потенциала, продуктивности сорта через экологию семян и сортовую агротехникуКонцепция 'Экология семян пшеницы" в настоящее время охватывает четыре основных этапа реализации потенциала продуктивности сортов / 1(180), 2(31)/. Это -формирование качества семян при выращивании материнских растений (1-ый этап), сохранение качества семян (2-ой этап), допосевное и предпосевное улучшение качества семян (3-ий этап ) и реализация качества семян в собственно растениеводческом процессе (4-ый этап). В решении перечисленных проблем существует два альтернативных подхода - агрохимический /1(157), 2(268-271 ), 15, 16, 17/ и агрофизический /2(257-268), 18, 19/. При оценке перспектив исследования мы в своей работе затрагивали оба подхода. Но предпочтение было отдано агрофизике в виду ее большего соответствия современной парадигме растениеводства - парадигме экологически безопасных и ресурсо- и энергосберегающих технологий. Среди агрофизических подходов к проблемам экологии семян нас заинтересовали перспективы использования света на начальных этапах выращивания растений /20/. Следует уточнить, что эти перспективы рассматриваются также и с рамках предложенного нами нового научного направления "Физиологическая экология' семян пшеницы" /5/, предметом которого является обоснование путей и способов оптимизации процессов на перечисленных 4-х этапах общего ГО1 с позиций фитофизиологии и в том числе с позиций фотофизиологии растений и ее основных разделов (таких как фотосинтез, фотоморфогенез, фотопериодизм и других).

В одной из первых работ ВСГИ /21/ была показана возможность оптимизации роста проростков пшеницы кратковременным низкоэнергетическим КС, полученным от ламп накаливания с применением интерференционных светофильтров (ФКС) или от расфокусированных лучей гелий-неонового лазера (ЛКС). Затем мы установили, что в этом действии ФКС и ЛКС отсутствует какая-либо специфичность, связанная с когерентностью лазерного света и оба типа излучений влияют через фито-хромную систему растений /1(218-220)/. Обнаружили также положитель-

ное действие кратковременного низкоэнергетического облучения ЛКС семян пшеницы на их посевные качества, что связано, по-видимому, с активизацией этим светом фнтохрома /22, 23, 1(218)/. В дальнейшем ■мы поставили перед собой задачу выяснить: возможно ли, варьируя световые условия культивирования растений, существенно улучшить урожайные качества семян? Анализ литературных данных по этому вопросу однозначного ответа не дал /2(119-121)/.

Изучение роли зародыша и эндосперма в проявлении потенциальной продуктивности семян /24-26/ показало нам, что в ряде случаев оптимальное. физиологическое состояние зародыша не позволяет семени проявить высокие урожайные свойства из-за определенных недостатков в выполненности эндосперма, в частности, из-за недостаточных запасов белка на биологическую единицу (на одно или 1000 зерен). Далее было установлено, что урожайные свойства семян пшеницы положительно коррелируют с их абсолютной массой и запасами белка на биологическую единицу /5(189)/. Учитывая положительные связи процессов фотосинтеза с азотным обменом и биосинтезом белка у растений /Л32, ЛЗЗ/, резонно было предположить, что, создав на фазах колошения-созревания пшеницы более 'благоприятные световые условия для фотосинтеза, можно, по-видимому, усилить поступление азотистых вешеств в зерновки .и, таким образом, увеличить абсолютное содержание в них белка и косвенно повлиять на урожайные свойства семян. В опытах в условиях Одесского фитотрона дали озимой пшенииы сортов Мироновская 808 и Прибой в период колошения-созревания разную продолжительность светового периода и действительно обнаружили, что растений при более длительных периодах фотосинтеткчсской ыктивности образуют семена с большим абсолютным содержанием белка (рис.1). Оправдалась и наше предположение, что при этом должш существенно повыситься и урожайные свойства семян (рис.2). Аналогичное действие на семена пшени-щ оказало повышение интенсивности освещения с 20 до 30 тыс. лк /5(192)/. В результате такого воздействия на фотосинтетическую активность растений в период колошения-созревания урожайные свойства семян разных сортов озимой пшеницы повысились в среднем на 20л (табл.П. Представляет особый интерес то обстоятельство, что факторы продолжительность и интенсивность освещения растений аддитивно влияют на формирование зерновои, приводя при совместном влиянии к еще большему повьженио урожайных свойств семян (рис. 3). Аналогичные результаты получены нами также на тритикале /27/.

При изучении механизмов оптимизирующего действия продолжительности освещения на урожайные качества семян нами было выявлено

700

600

5; I.

5 5

о, о о

«1 •л

с,

(П

X о.

с,

Нироножкая 808

Прибой

8 11 10 20 24 Продолжительность фотопуриода,

600 Урожай, г/л,2

800

Пироновская ВОВ

В 12. ¡б 20 24

юность фотспериода., Ч

У рож ай,г/гл 800

8 ?6 24

Продолжительность ф0гопериода, ч

Рис. I. Содержание белка на 1000 семян пшенииы в зависимости от продолжительности дня в период колошения-созревания

Рис. 2. Урожайные качества семян пшенииы в зависимости от продолжительности дня в период колошения-созревания

Рис. 3. Урожайные качества семян пшенииы при разном сочетании длины дня и.интенсивности освещения в период колошения-созревания (сорт Степняк)

несколько возможных причин такого действия света. Первое из них, увеличение абсолютного содержания белка в семенах (рис. I). Вторая, увеличение активности в семенах некоторых ферментов, связанных с , мобилизацией фосфорных соединений, например, кислой фосфатазы и ШК-азы /1(232)/. Третья, увеличение массы 1000 семян (табл.2) и связанное с ним повышение в семени общего фонда мобилизируемых веществ. Четвертой и пятой причиной может быть повышение силы роста семян (табл.2)- и их полевой всхожести /1(233)/. Показано, например, что при увеличении длины дня с 8 до 24 ч. полевая всхожесть семян пшеницы сорта Мироновская 808 возрастала с 66 до 8СЙ, а сорта Прибой с 71 до 77$.

Таблица I

Влияниэ интенсивности освещения разных сортов озимой пшеницы в период колошения-созревания на продуктивные свойства семян

Сорт Варианты освещения (в тыс. лк) Урожайность в действии г на кв.м % к после-контролю

Мироновская 808 * 20 (контроль) 458 100,0

30 547 119,4

Степняк 20 (контроль) 525 100,0

30 615 117,1

Одесская 51 20 (контроль) 472 100,0

30 585 123,9

Обрий 20 (контроль) 548 100,0

30 675 123,2

Таблица 2

Масса и сила роста семян озимой пшеницы в зависимости от продолжительности дня в период колошения-созревания

Показатели Сорт Мироновская 808 Сорт Прибой

Варианты фотопериода, часы 8 16 24 8 16 24

Масса 1000 семян 24,1 36,0 42,3 24,0 34,4 42,3

Сила роста по сухой

массе, г:

100 корешков 0,25 0,35 0,43 0,26 0,37 0,48

100 ростков 0,89 1,20 1,35 0,89 1,15 1,37

Таким образом, нами .была показана практическая перспектива изучения таких фотофизиологических вопросов экологии семян пшеницы, как действие разной продолжительности и интенсивности освещения в период колошения-созревания. Затем вновь были продолжены исследования фито-хромзависимых процессов формирования проростков и их автотрофного развития. Основание для продолжнения этих исследований - три обстоятельства: высокая корреляционная зависимость между силой семян пшеницы, определенная по скорости роста ростков и корней проростков, и посевными и урожайными качествами семян /2(74), 1(208)/; положительная связь мевду уровнем эндогенной оптимизации процессов формирования фотосинтетического аппарата проростков и потенциалом продуктивности сортов пшеницы /Л5/ и, наконец, многосторонняя зависимость от фитохрома процессов формирований проростков у других высших растений /1(114-123)/.

Фитохроыом (Ф) называют один из фоторецепторов хромопротеидной. природы, существующим в растениях в двух основных взаимопревращаю-щихся формах - неактивной (Ф-660) и физиологически активной (Ф-730). Спектр действия регулируемых Ф процессов показывает, что активной является область 620-680 нм (КС), а для противодействия - 700-760 нм (ДКС). При этом Ф-660, поглощая КС, превращается в Ф-730, а Ф-730, поглощая ДКС, переходит в Ф-660. Процессы, регулируемые Ф, зависят от концентрации Ф-730. Обычно фотореакиии достигают насыщения, если 50^ Ф представлено в форме Ф-730 и продолжаются до тех пор, пока имеется достаточное количество Ф-730. В синей области спектра Ф-660 и Ф-730 поглощают примерно с равной интенсивность», вследствие чего из-за равенства скоростей прямой и обратной фотоконверсии не происходит никакой физиологической реакции.- Поэтому СС наряду с ДКС иногда используют для установления фитохромной зависимости фоторегуляторных эффектов КС. Хранящиеся в темноте семена и темновые этиолированные проростки имеют в наличии неактивную форму Ф-660. При освещении появляется форма Ф-730 и индуцируются процессы, характер которых зависит от спектрального состава света и определяется уровнем Ф-730 и соотношением Ф-730:Ф-660 /Л34-Л36/.

Ф был открыт в 50-х годах этого столетия и его свойства, метаболизм и функции длительное время изучались в связи с явлениями фотоморфогенеза, то есть в связи с ростовыми и формативными изменениями растений под влиянием света разного качества, интенсивности и продолжительности /Л35, Л37, Л38/. За сороколетний период развития фитохромной концепции фотоморфогенеза накопилась богатая информация, указывающая на то, что Ф является универсальным регуля-

тором жизнедеятельности, осуществляющим функции связи организма с условиями окружающей среды и функции структурно-биохимической оптимизации клеток и органов, то есть такие функции, без которых невозможно нормальное прохождение всей совокупности физиологических процессов, включая онтоГ<Лез, репродукции и фотосинтетическую деятельность растений. Поэтому в настоящее время представляется логически оправданным и актуальным выделение физиологии действия фитохрома в самостоятельную область исследований напряду с такой общепринятой областью знаний как учение о фитогормонах и ингибиторах роста /I (136-139, 236-253)/. Однако имеющиеся в литературе обзоры по фито-хроаду в должной мере этого обстоятельства не отражают.

¡¡ша монография "Роль фитохрома в растениях" /I/ представляет собой критический обзор отечественной и зарубежной литературы до 1984 г. включительно (около 1000 источников). В отличие от других подобных обзоров эта книга специально посвящена доказательству тесных связей проблем действия фитохрома с основными разделами современной физиологии растений, теории продукционного процесса и экологии семян. В книге схематически представлена программа исследований возможных путей и способов агроэкологических воздействий на продуктивные свойства посевного материала через систему фитохрома семян и растений /1(180)/. Предполагается возможная эффективность воздействий через систему фитохрома на четыре ранее перечисленных основных этапа реализации потенциала продуктивности сортов, которые охватываются концепцией "Экология семян пиенииы". Основная часть данных экспериментальной работы по теме диссертаций (им. разделы 4, 5 и й) относится к 1-ому и 4-ому этапу реализации потенциала продуктивности растений. Хорошо известно, что начальные задачи такой реализации состоят в оптимизации процессов формирования проростков и их автотрофного развития.

Существенным моментом нашего исследования являлась также разработка представлений о том, что большой фактический материал, сви-детельствуший о биохимической полифункциональности Ф /1(66-107)/, является отражением общего физиологического назначения этого фоторецептора служить регулятором донорно-акцепторных свойств органов и индуктором широких программ мобилизации и перераспределения веществ, И поэтому действие Ф должно быть органоспеиифичнмм. Ускоряя перераспределение вешеств за счет стимуляции биосинтетических процессов в одних органах и процессов распада в других, Ф оказывает обяее оптимизирующее действие в онтогенезе растений, которое прояв -яяется в регуляции прорастания семян, автотрофного и репродуктивного

развития и старения листьев /2В/. Проявления оптимизирующего действия Ф после проработки его агрофизических аспектов, по-видимому, могут быть использованы в технологиях экологически чистого растениеводства /I, 29, 30, 31/.

Таким образом, все выше изложенное свидетельствует о том, что разработка концепции "Экология семян гаиенииы" с позиций фотофизиологии растений и физиологии действия фитохрома открывает новые возможности для фундаментального и практического решения проблем этой концепции. Более детально эти возможности описаны в четырех последующих разделах диссертации.

4.РАЗРАБОТКА ОРГАШЗМЕННЫХ АСПЕКТОВ ДЕЙСТВИЯ ФИТОХРОМА НА АВТОТРОФНОЕ РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ

Фитохромзависимые процессы автотрофного развития пшеницы изучали на выращенных в полной темноте этиолированных проростках. Ф у 2-х суточных проростков активировали однократным облучением КС. Для снятия фитохромэависимых эффектов КС применяли немедленное (сразу вслед за КС) облучение проростков ДКС. Для изучения закономерностей длительного последействия активации $ в гетеротрофный период развития 2-суточные этиолированные проростки облучали КС 4-нратио с интервалами б, 18 и б ч. Через 48 ч. после первого облучения проростки пересаживали в вегетационные сосуды и выращивали в контролируемых условиях фитотрона и вегетационных домиках. Кратковременные (до 10 дней) опыты на непрерывном освещении люминесцентными лампами (35 Вт/м^) проводили в бумажных горшочках на перлите, увлажненном раствором Кнопа.

В результате многолетних опытов с этиолированными проростками пшеницы разной сортовой принадлежности и изучения обратимых ДКС эффектов КС нами было достоверно установлено, что морфологическое действие Ф-730 органоспецифично . Активация фитохрома КС приводит у этих проростков к стимуляции роста.первого листа и корневой системы, ингибировани» роста колеоптиля, но не оказывает (видимого на уровне световой микроскопии) действия на рост стеблевых апексов (рис.4).

Обнаружен эффект длительного последействия фот.оактивании Ф в период гетеротрофного развития пшеницы на последующий рост зеленых проростков и растений. Показано, что такая фотоактиваиия приводит к общей оптимизации процессов роста и развития растений. У предварительно облученных КС растений наблюдается ускорение разворачивания первых листьев, стимуляция роста первых и вторых зеленых листьев и длительное сохранение на протяжении периода вегетативного

150.

о 100.

50.

■Ь

1 - Контроль

2 - КС

3 - КС + ДКС

а - Первый лист б - Корневая система в - Кояеоптиль г - Стеблевой апекс

1 23 а

1 2 6

1 г

\ 2 г

Рис.4. Средняя длина (высота) органов в популяции 5-суточных проростков пшеииш сорта Альбидум 43 с разным состоянием фитохрома.

300

Рис. 5. Последействие (Тото-активации фитохрома в гетеротрофный период развитш пшеницы сорта Альбидум 43 на кривые распределения индивидуальной массы семян I - контроль (без облучения); 2 - облучение КС

10 15 20 25 30 35 «о Индивидуальная лйсса семян мг

Мьяеоптиль

,__л Коцгромь

о-- КС

О 35 24 48 72 о 15 и ^ п

Время после облучения, у

Рис. б. Изменение сухой массы органов у проростков пшеницы сорта Альбидум 43 в процессе их роста после активации фитохрома КС.

развития большей длины листьев /1(175)/. У таких растений наблпда- , лась также тенденция к ускорению (в среднем на 2-3 дчя) колошения и цветения. Более интенсивный рост органов пшеницы отразился затем на качестве семян: увеличилась индивидуальная масса семян (рис.5) и некоторые элементы их силы роста (табл.3).

Изучение биохимических аспектов действия Ф показало, что фотоактивация этого рецептора приводит в органах этиолированных проростков пшеницы к существенным изменениям содержания сухого вещества, обоего азота, белков и нуклеиновых кислот /1(82, 90, 92), 32, 33/. При этом действие Ф-730 было разнонаправленным и органоспеиифичным, что отражало наличие разных метаболических программ, индуцированных активацией Ф. После облучения проростков КС в первом листе и корневой системе усиливались акцепторные функции, а в колеоптиле и эндосперме, наоборот, донорные. Установлено, что изменения донорно-ак-цепторных свойств происходит в интервале 15-24 ч. после фотоактивации Ф у проростков (рис. 6).

Таблица 3

Сила роста семян пшеницы сорта Альбццум 43 в первом поколении после фотоактивации фитохрома в гетеротрофный период онтогенеза.

Биометрические показатели Контроль-без Активация Достовер-7-суточных этиолированных облучения фитохрома КС ность

проростков (М£<") (М^м) различий

Длина, мм:

первого листа 118*2,1 126*2,5 >95

колеоптиля 99±2,0 109*2,2 >99

корневой системы 254±И,0 298±9,6 >95

Сырая масса одного пророст-

ка без зерновки, мг 11412,7 126±2,8 >95

Всхожесть, К> 99 99

Из биофизических характеристик действия Ф-730 нами была изучена временная организация фитохромэависимой фоторегуляйии формирования фотосинтетической функции у этиолированных проростков пшеницы. Установлено, что индуцированное предварительным облучением КС возрастание интенсивности замедленной флуоресценции в листьях без обработки и с обработкой диуроном в отличие от контрольного варианте (без облучения КС) начинается уже через 30 мин. с момента освещения проростков непрерывным белым светом (БС), а еще через 90 мин.

интенсивность ЗФ превышает в 2 раза таковую в контроле. Из этих данных можно предположить, что Ф-730 значительно сокращает лаг-фазу в накоплении фотосинтетических пигментов и усиливает процессы образования компонентов фотосистемы II (хлорофилла а светособирающего комплекса и реакционно* центров). Опережение процессов зеленения и формирования фотосинтетииеского аппарата на БС у проростков пшеницы с предварительной активацией Ф было продолжительным. Разница, в пользу варианта КС наблюдалась через 24 и даже через 48 часов после включения БС (рис.7). Из рис. 7 также видно, что эффекты КС на формирование фотосинтетического аппарата (в частности, на увеличение емкости пластохиионового пула ФС II) несомненно фитохромзависимые. Они четко снимались ДКС. На интактных листоях и на изолированных хлоропластах из листьев растений разного возраста нами было показано, что фотосинтетический аппарат у проростков с предварительно активированной фитохромной системой достаточно длительно (в течение нескольких суток) сохраняет более высокий по сравнению с контролем уровень своего развития (рис. 8 и 9).

' При рассмотрении биохимических аспектов фотоиндукции автотроф-ного развития пшеницы нами показано, что активация фитохрома КС увеличивает активность катдл&зы в первом листе в среднем на 5<М. lio действие КС на активность каталазы было органоспеиифично. Об этом свидетельствуют натай данные фотоиндуцированиого снижения активности фермента в эндосперме в среднем на 353 при одновременном повышении активности этого фермента в первом листе /1(73, 74)/.

Органоопецифический ответ обнаружен нами и при изучении действия КС на активность пероксидазн. Показано, что КС увеличивает ак-т'.".г,;;Gv.ro пероксидазы в ростках (первый лист вместе с колеоптилем) и в корешках проростков, но не изменяет и даже немного снижает активность этого фермента в эндосперме (табл.4).

Установлено положительное влияние КС на активность кислой фосфатазн. Этот эффект также имел признаки органоспецифичности: после облучения КС активность фермента в ростках увеличивалась почти в 2 раза, в корешках только в 1,5 раза, а в эндосперме фотоакти-ваиия кислой фосфатазы была еще слабее /1(78)/.

Вопрос о действии Ф на содержание связанных аминокислот, несмотря на его важность-для решения задачи светового регулирования качества продуцируемой биомассы проростков (например, в технологиях производства кормов), наименее разработан. Наше исследование, по-видимому, бысо первым в этом направлении. Изучали влияние фотоактивации $ на изменение аминокислотного состава суммарных белков

0,50

0,25

С Я, II 3

Отн. ед.

48 ч БС

24 Ч БС

(Ь

123 3 2 3 1 - Контроль 2 -3 - КС* ДКС

КС

-3 лБ* 10

КС

Контроль

5 6 7 8

Возраст растений, с^ткч

3$> / отн. ед. )

Рис.7. Емкость пула ФС II в э первых листьях проростков гите-ницы сорта Белорусская 00 с разным состоянием фитохрома в тем-носой период роста через 24 и 48 час. с начала зеленения на свету.

Рис. 8, Уровень цитохрома/" в изолированных хлоропласта* из первых листьев проростков пшеницы сорта Альбидум 43 с разным состоянием фитохрома в темновоР период'роста через 1-3 суток с начала зеленения на свету.

—х Контроль -о КС

5 6 7 8 Возраст растений, сугнн Рис. 9. Тоже, что и на рис. 8, но на оси ординат уровень замедленной флуоресценции хлорофилла в опытах без диурона.

2Ü

Таблица 4

Активность пероксидазы в разных органах 6-суточных проростков озимой пшеницы сорта Мироновская 808 после 4-кратного 5-минутного облучения КС, мкмоль гваякола, окисленного в I мин. на I г сырой массы

Органы ' ■ Контроль без облучения (М£ю) Облучение КС (Mi«') Опыт,fe контролю

Ростки 898 * § 1090 ± 7 121

Корешки 1165 ± 8 1341 ± 16 115

Эндосперм 692 ^ 4 665 ± 7 96

Таблица 5

Аминокислотный состав суммарного белка в ростках 4-суточных этиолированных проростков пшеницы сорта Альбидум 43 после облучения КС

t Содержание (M¿i") амино-

кислот, молярные io Достовер-

Аминокислоты ность раз-

контроль облучение личий, %

без облучения КС

Лизин 3,6 ± 0,14 4,8 ± 0,19 >99,9

Гистидин 1,9 t 0,08 2,4 ± 0,21 >95

Аргинин 2,8 + 0,09 3,3 + 0,15 >95

Аспарагинйвая кислота 38,3 + 0,65 32,0 + 0,43 >99,9

Треонин 4,7 + 0,26 4,7 + 0,22 -

Серии 5,9 7 0,11 5,6 + 0,36 <95

Глюталиновая кислота 8,0 + 0,11 8,9 ± 0,18 >99

Про лин 3,4 + 0,30 4,6 + 0,14 >99

Глицин 6,4 + 0,15 6,9 + 0,21 <95

Алании 8,4 ~ 0,22 9,2 ± 0,17 >95

Валин 4,8+0,13 4,9 4 0,08 <95

Метионин 0,8 + 0,05 0,9 + 0,02 <. У5

Иэолейцин 2,5 + 0,07 £,6 + 0,21 <95

Лейцин 4,6 ± 0,20 5,2 4 0,19 >95

Тирозин 1,4 + 0,05 1,4 + 0,10 -

Фенилаланин 2,2 + 0,21 2,4'± 0,27 с 95

Продолжение таблицы 5.

Сумма основных аминокислот 8,3 + 0,40 10,5 + 0,52 >99 Сумма кислых и нейтральных аминокислот 91,7 ± 0,40 89,5 + 0,52 >99

у проростков пшенииы. Результаты работы даны в табл. 5.

Обнаружено, что облучение проростков КС приводит к увеличению в белке ростков содержания лизина, пролина и аланина. Ом о повышает также содержание гистидина, аргинина, глютаминовой кислоты и лейцина, но уменьшает содержание аспарагиновой кислоты. Кроме того в белках ростков под влиянием КС существенно возрастает общее содержание основных аминокислот, но снижается содержание кислых и нейтральных аминокислот.

Увеличение под действием КС содержания связанного лизина установлено нами как в первом листе, так и в колеоптиле пшеницы /1(97, 98)/. Для объяснения этого явления мы сделали предположение, что обогащение суммарного белка проростков пшеницы основными аминокислотами и, в частности, лизином может быть результатом влияния Ф на содержание гистонов, белков клеточного ядра с поликатионными свойствами. Это предположение явилось началом цикла специальных работ, посвященных клеточным аспектам действия Ф-730 /34-38/. Основные результаты этого цикла работ представлены в следующем разделе диссертации.

Подытоживая изложенные в этом разделе результаты экспериментальной работы, следует отметить, что они в целом, свидетельствуют в пользу защищаем!» нами представлений о том, что действие фитохро-ма в гетеротрофный' период развития пшенииы органоспецмфично и что фотоактивация этого рецептора в данный период может оказывать длительное стимулирующее последствие на онтогенез пшеницы и влиять на процессы формирования семян.

5. РАЗРАБОТКА КЛЕТОЧНЫХ АСПЕКТОВ ДЕЙСТВИЯ ФИТОХРОМА НА АВТО -ТРОФНОЕ РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ ПШЕНЩН

В начале работы мы имели некоторые сомнения, можно ли считать гистонв растений маркерными белками их клеточных ядер? Дело в том, что вывод^сугубо ядерной локализации гистонов сделан в свое время на основании цитохимического и биохимического анализа клеток животных /Л39/. Использование же стандартного цитохимического теста на гистоны (окраска зеленым прочным) показала возможность присутствия

гистонов в цитоплазме растительных клеток. Чтобы опровергнуть или доказать эту возможность, мы использовали другие красители (амидо-черный, бромфеноловый синий), применение которых убедило нас, что и в случае растений гистоны следует считать маркерными белками клеточных ядер /9/. Затем иаил на примере этиолированных проростков пшеницы Альбидум 43 было изучено действие активации фитохрома НС.на содержание гистонов /1(99-107), 39-46/. Первый этап работы состоял в выяснении наличия или отсутствия различий во фракционном составе суммарных препаратов гистонов, выделенных из проростков облученных и необлученных КС через дизоксирибонуклеопротеид по методу К.Иваи /Л19/. Чистоту и однородность полученных препаратов контролировали снятием инфракрасных спектров на спектрофотометре УР-10. Показано, что инфракрасные спектры препаратов гистонов из облученных и необлу-ченных ростков идентичны между собой и идентичны спектру стандартного препарата из тимуса теленка. Однако аминокислотный анализ показал, что КС увеличивает в гистонах ростков сумму основных аминокислот и отношение лизина к аргинину /1(100)/.

Резонно было предположить, что увеличение отношения лизина к аргинину обусловлено изменением фракционного состава гистонов. Для проверки предположения проводили дополнительные анализы. Сравнение гистонов из облученных и необлученных ростков по соотношению кислых и нейтральных аминокислот не выявило.существенных различий /1(101)/. Но химическое фракционирование по методу Е.Дяонса /Л21/ показало, что КС увеличивает содержание лизинбогатых гистонов Н I и уменьшает содержание фракции Н 2а (табл.6). Фракционирование на КМ-целлюлозе также показало, что КС повышают относительное содержание гистонов Н I /1(101)/. Мы предположили, что изменения состава Д!1Н-гистонов обусловлено влиянием КС на накопление гистонов Н I в ростках. Далее нами было установлено, что изменения содержания этих белков возникают. не сразу после облучения проростков КС, а в интервале 12-24 ч. (рис.8). Показано также', что положительное действие КС на содержание гистонов Н I локализовано как в первом листе, так и в колеопти-ле, хотя вклад колеоптилей в проявление эффекта в ростках менее значителен /1(106,107)/. Наконец, мы установили, что действие КС на содержание лизинбогатых гистонов обращается ДКС, то есть связано-с функционированием Ф (табл. 7).

Следовательно, были получены доказательства изменений содержания гистонов при участии Ф-730. Но возникал вопрос - не сопровождаются ли эти изменения проявлением качественно новых фракций или структурными изменениями гистонов. Для ответа на этот вопрос препараты тотальных гистонов и фракции Н I подвергались электрофорезу в

Таблица б

Содержание основных фракций гистонов С% от суммы) при сравнительной характеристике гистоновых препаратов из облученных и необлученных проростков пшеницы сорта. Альбидум 43.

Фракции гистонов Контроль без облучения (М+т) Облучение КС (М+Л1) Достоверность различий, %

H I H 2а + H 3 + il 4 H 2 20,9+0,32 39,1+0,41 40,0+0,38 25,7+0,54 39,7+0,77 34,6+0,71 >99,9 <95 >99,9

Таблица 7 Содержание (М+">) гистонов в ростках проростков пшеницы сорта Альбидум 43 после снятия ДКС действия КС, % к контроля.

Вариант облучения Сумма гистонов Гистоны фракции H I

КС КС+ДКС Достоверность реверсии, % 125 + 4,0 ИЗ + 2,2 >95 161 + 5,0 133 + 3,3 >99

полиакриламвдном геле, а для гистонов Н I кроме того снимались инфракрасные спектры абсорбции. Суммарные гистоны делились электрофорезом на ? фракций сRf 0,30; 0,35; 0,43г 0,48; 0,55; 0,65 и 0,68, но не обнаружено появления новых фракций или изменения Rf в результате облучения проростков КС или КС+ДКС. Фракция Н I оказалась .электрофоретически однородной (Я/- 0,41) и различий в зависимости от состояния Ф не было обнаружено. Сравнение инфракрасных спектров гистонов Н I показало, что облучение проростков КС или КС+ДКС не приводит к качественным изменениям этих спектров /1(104)/. Изучали влияние состояния Ф на аминокислотный состав гистонов Н I. Показано, что гистоны Н I из облученных и необлученных КС ростков имеют повышенное содержание аланина /1(105)/. Это характерно и для гистонов Н I животного происхождения /Л40/. Но достоверных различий в соотношении кислых и нейтральных аминокислот в лизинбогатых гмс-тонах ростков с активной и неактивной формой Ф мы не обнаруяили. Не было различий между вариантами и по содержанию основных амино -кислот в гистонах Н I.

Таким образом, очевидно, что Ф-730 контролирует количество и соотношение разных типов гистонов в этиолированных проростках пшеницы, не изменяя качественного состава и свойств лизинбогатых гистонов. Физиологическое значение этого явления пока не ясно. Может быть увеличение содержания гДстонав Н I при участии Ф.-730 связано с усилением образования меристематических клеток в первых листьях и ин-гибированием растяжения клеток колеоптилей. Мы установили, что мери-стематические клетки проростков пшеницы имеют более высокое относительное содержание гистонов Н I, чем клетки в фазе растяжения или зрелые клетки (рис.10). Поэтому увеличение при участии Ф-730 содержания лизинбогатых гистонов в проростках пшениц» можетогражать общую направленность их фотоморфогенеза в сторону обогащения тканей функционально более молодыми клетками за счет активации деятель. кости интеркалярных меристем первого листа и торможения растяжения клеток колеоптиля.

Исследование цитологических аспектов проблемы также показало, что активация фитохрома КС приводит, очевидно, в результате интегральной оптимизации процессов биогенеза к увеличению количества более крупных органелл в популяции ядер, пластид и митохондрий в зре хых клетках кончика первого листа проростков шенины /1(114, 170), 47/. Наряду со стимулирующим влиянием на рост органелл КС также оказывал положительное действие на мембраногенез пластид и митохондрий, способствуя большей упорядоченности ультраструктуры мембран. В действии КС на размеры ядер и величины ядерно-плазменного отношения обнаружена органоспецифичность. Стимуляционный эффект КС присутствовал в клетках интеркалярной меристемы первого листа, но от-^ сутствовал в клетках меристемы стеблевого апекса (табя.8). Эффекты КС на видимые размеры органелл четко снимались ДКС (рис.12).

Таблица 8

Объем ядер и ядерно-плазменное отношение в меристематических и растущих клетках 4-суточных этиолированных проростках пшеницы сорта Альбидум 43 после фотоактивации фитохрома красным светом.

1Сонтроль без Облучение Достовер-

Показатели . облучения КС ность раз-

(Ц+.М (Ц+Н-. ) ницы, %

I 2 • 3 4

Объем ядер,куб.мкм

Ядерно-плазменное

отношение

Клетки интеркалярной меристемы

335+15,3 637+79,1 >99

0,23+0,38 0,72+6,141 >99

И 1,

25 20 15 10 5

% от суммм

гЬ

ГЦ СТОНив +1

Рис.ТО. Изменение содержания гистонов фрикции II I в процессе роста клеток колеоптилей пшеницы сорта Альбидум 43. Фазы роста клеток: а - меристематичегкие клетки; б - начало Фазы рвстякения; в - коней фазы растяжения; г - зрелые клетки.

22 20 18

а б в г Н 1, 'Л от суммы гистонов

Рис.11. Динамика изменения содержания гистонов фракции Н 1 в ростках пшеницы сорта Альбидум 43 после облучения КС.

О 6 12 16 24 Часы после облучения КС

100

§г во ч

г 60 £

1 - Коту*/«,

2 - КС

3 - КС&дкс

О я.цер: 6 - 9,9 ю - 13, 9 мкм Н - 17.9 мт.

Рис.12. Изменение количества ядер разного диаметра (в £ от суими) в клетках кончиков первых листьев проростков пвенипн Альбидум 43 при активации фитохрома КС.

Продолжение таблицы 8

I 2 . 3 ' 4

Клетки меристемы конуса нарастания

Объем ядер,куб.мкм 531+22,6 473+33,7 <95

Ядерно-плазменное 0,11+0,015 0,10+0,023 <95

отношение

Клетки средней части колеоптиля

Объем ядер,куб.мкм 210+28,3 187+11,1 — ...... <95

Таким образом, действие фитохрома на автотрофное развитие пшеницы не ограничивается хорошо известной из литературы стимуляцией формирования структуры и белкового комплекса зеленых пластид и фотосинтетического аппарата растений, а затрагивает также процессы морфогенеза клеточных ядер и, в частности, процессы формирования комплекса основных ядерных белков-гистонов.

Рассмотренные нами в этом разделе вопросы о влиянии Ф-730 на клеточные ядра и гистоны имеют отношение к молекулярно-биологичес-кой природе действия этого фоторецептора /1(43-48)/. Следующий раздел диссертации посвящен изложению экспериментального Материала, имеющего прямое или косвенное отношение к гормональной природе механизмов действия фитохрома /1(35-41)/.

6. постановка и разработка проблемы химических имитаторов

Действия фитохрома на автотрофное развитие растений пшеницы

В литературе описано большое количество фактов, свидетельствующих об имитации эндогенными фитогормонами (ауксинами, гибберилли-нами, цитокининаыи, абсцизовой кислотой и этиленом) отдельных фито-хромэависимых процессов формирования проростков разных растений /1(35-41)/. Однако ни один из перечисленных фитогормонов не оказался способным имитировать достаточно широкий спектр реакций Ф-730. Литературный поиск химических имитаторов более широкого спектра действия привел нас к группе синтетических регуляторов роста растений под общим названием "ретарданты". Их общей особенностью в действии на взрослое зеленое растение является способность вызывать укорачивание стебля, расширение пластинок листьев, усиление роста корневой системы и повышение накопления хлорофилла в фотосинтези-рующих органах растений /Л41/. Это обстоятельство послужило нам основанием для выдвижения гипотезы о возможной имитации ряда фито-

хромзависимых процессов у проростков пшеницы регуляторами роста ре-тардантного типа. Для экспериментальной проверки гипотезы были выбрана два ретарданта - ингибитор биосинтеза гиббереллинов (хлорхолин-хлорид или ССС) и этиленпродуцент (2-хлоэтилфосфоновая кислота или ХЭФК). Представляло интерес выявить обшие закономерности их действия несмотря на специфику механизмов ретардантной активности каждого вещества.

Б опытах применяли кристаллический ССС производства ГШХ (Ленинград) с содержанием д.в. до 97,5$ и американский препарат "этрел" с содержанием д.в. ХЭФК до 39,6%. Схема опытов была следующей. Семена яровой пшеницы сорта Белорусская 80 замачивали в воде или водных растворах ретардантов в течение 2 ч. и проращивали в темноте при 25е С. Использовали экспериментально подобранные оптимальные концентрации ССС (1$) и ХЭФК (0,Г'ь). Условия фотофизиологических опытов были такими же как и ранее. Варианты опыта: I - контроль (без обработки), 2 - световой контроль (облучение проростков КС), 3- обработка ССС, 4 - обработка ХЭФК, 5 - обработка ССС с после,пугс-иим воздействием на проростки КС, б - обработка ХЭФК с последующим облучением КС. Через 5 суток после замачивания семян проростки выставлялись из термостата (из темноты) на свет и измерялись их биометрические параметры. Были получены кривые статистического распределения длин первого листа и колеоптиля. Кривые свидетельствовали о том, что подобно КС ретарданты способны снижать вариабельность биометрических параметров популяции проростков /6/. Особенно значительное снижение вариабельности этих параметров наблюдалось в вариантах совместного действия ССС и НС и ХЭФК и КС.

Подобно КС ретарданты также способствовали ускорению выхода первого листа из колеоптиля. Например, в однс-м из типичных опытов в популяции из сорока 5-суточных проростков число случаев выхода первого листа было для темнового контроля - 7, для варианта КС - 17, ССС - 12, ХЭФК - 24, ССС+КС - 22 и ХЭФК+КС - 29 /о/. Здесь также наибольший эффект давало сочетание ретардантов с активацией фитохро-ма КС. Аналогичная закономерность морфогенетического действия факторов проявлялась и на примере нарастания массы корней проростков. Ретарданты подобно КС стимулировали рост корней /8,11/. И гут также преимущество было у сочетания факторов (ССС+КС и ХЭФК+КС).

Спектрофотометрические определения содержания фотосинтетических пигментов в первом листе проростков после их суточного освещения БС показали имитацию ретардантами стимулирующего действия КС на образование хлорофилла (табл.9). Наибольшая э-Мективнссть была характерна для комплекса факторов (КС-»синтетический регулятор). Е этих

случаях содержание пигментов возрастало в 2-3 раза по сравнению с контролем /7, II/.

Таблице 9

Содержание пигментов в первом листе проростков пшеницы сорта Белорусская 80 после 24 ч. освещения их белым светом (мкг/лист)

Вариант Хлорофилл а Хлорофилл в. Каротиноиды

Контроль 45,0 И,0 14,0

КС 49,2 12,9 14,0

ССС 77,6 19,6 21,6

ХЭФК • . 80,4 39,4 ' , 16,4

ССС+КС 102,6 36,0 23,9

ХЭ$К+КС 113,2 37,5 29,2

Таково в общих чертах морфогенетическов действие ССС и ХЭФК. Оно в целом имитирует действие активированного КС фитохрома. А при сложении факторов наблюдается аддитивное, а в ряде случаев синерги-ческое взаимодействие. Но возникает вопрос участвует ли фитохром-ная система каким-либо образом в реализации эффектов ССС и ХЭФК. Чтобы ответить на него, ш семена, обработанные ретардантами, проращивали в темноте, а после КС сразу давали ДКС или синий свет (СС). После перестановки проростков из темноты на БС оценивали реакцию первого листа - его выход из колеоптиля. Он составлял: в контроле -38+4'?, й варианте контроль+КС - 59+7$, контроль+КС+ДКС - 28^151!, ХЭФК+КС - 63+10«, ХЭШ+КС+ДКС - 34+I5t, ССС+КС - 90+1« и СССЖС+ДКС - 88±4£.

Аналогичные закономерности подучены нами при анализе количества развернувшихся первых листьев и длины второго листа у недельных проростков. Синий же свет в опытах оказался не эффективным и варианты ретардант+СС и ретардант+КС+ДКС по своему морфогенетическому действию были идентичны. Из опытов мы сделали два вывода. Во-первых, о фитохромной природе взаимодействия комплекса факторов "ретардант.+ КС" и, во-вторых, о том, что ССС может выступать как модификатор регулируемых Ф-730 процессов роста, Действительно, контроле опыта (без обработки семян ретардантами) и в варианте с ХЭФК наблюдалась количественная обратимость ДКС эффектов КС. Однако в случае, когда облучению КС предшествовало влияние ССС, эффект КС как бы усиливался, но при этом исчезала его фотообратимость ДКС.

Ряд интересных фактов, также свидетельствующих об имитирующем

Ф-730 действии ретардантов получен нами при использовании ряда биофизических методов. Например, было установлено /4В/, что ретарданты как и КС /1(169)/ способны снимать лаг-фэзу в синтезе хлорофилла проростками пшеницу на непрерывном белом сгету. Сгнууллрушее действие ССС и ХЭФК на этот процесс было более скрач^нз по сряннпшда с КС. А комплекс йактороь наиболее эффективно влиял на синтез хлорофилла.

Далее, используя методику регистрации быстрой флуоресценции, мы определяли скорость формирования фотосинтетического аппарата в первом листе. Через I, 2 и 6 суток после перестановки проростков из темноты на БС регистрировали индукционные кривые флуоресценции листа и рассчитывали площади над этими кривыми. Величины этих площадей характеризовали емкость пластохинонового пула 0 фотосистема II. Было установлено положительное действие комплекса факторов ССС+КС на размеры пула Q ФС II, но на фоне обработки семян ССС (как и в случае ростовых реакций) отсутствовала обратимость ДКС эффектов КС /49/.

Изучали также влияние КС и ретардантов на Формирование реакционных центров фотосистемы II, используя для этого методику регистрации замедленной флуоресценции. Известно, что уровень ЗФ в присутствии диурона при насыщающей фотосинтез интенсивности возбуждающего света не зависит от электронного транспорта и пропорционален концентрации первичного акцептора, а значит количеству реакционных центров ФС II /ЛЮ/.

Рис. 13. Интенсивность замедленной флуоресценции первого листа проростков пшеницы сорта Белорусская 80 в зависимости от освещенности через Z ч. после начала зеленения (фиксация листьев диуро-ном). I - контроль; 2 - КС; 3 - ССС; 4 - ХЭ;К; 5 - CGC-КС; 6 - ХЭФК+КС.

На рис. 13 показаны зависимости от освещенности ЗФ листьев шести вариантов опыта через 2 ч. после их облучения ВС в присутствии диурона (световые кривые послесвечения). При этом уровень ЗФ, а следовательно и количества РД ФС II; уже на начальных этапах зеленения (2 ч.) значительно варьировал. ЗФ в вариантах НС, CCC и ХЭФК+КС превышала контроль соответственно в 2,5 раза; 1,9 и 1,2 раза, что, однако значительно ниже, чем в варианте ССС+КС (в 6,6 раза выше, чем в контроле). То есть было показано, что комплекс факторов ССС+КС для формирования РЦ-ФС II является наиболее благоприятным /7, 48/.

Таков был характер световых кривых ЗФ в присутствии диурона спустя 2 часа после выключения ВС. Еще через 22 ч. характер этих кривых несколько изменился (рис. 14). Из рис. 14 мы видим, что наибольшее количество РЦ ФС II присутствует в листьях проростков не только варианта ССС+КС, но и варианта ХЭФК+КС. Промежуточное положение по уровню ЗФ с диуроном занимают варианты КС и CCC, а ЗФ в варианте ХЭФН близка к контролю.

На рис. 15 даны световые кривые ЗФ без диурона, снятые через 2 ч. после включения ВС. Они в целом являются отражением влияния факторов на накопление хлорофилла. Показано, что все варианты фитохром-зависимых изменений в 'процессах биосинтеза пигментов (варианты КС и особенно ССС+КС и ХЭФК+КС) благоприятно сказываются на Накоплении хлорофилла.

С практической точки зрения интересен, вопрос о длительности последействия на проростки ретардантов и КС. Для ответа на него ставились вегетационные опыты и анализировались параметры продуктивности пшеницы сорта Белорусская 80. Было установлено /50, 51/, что применение комплекса факторов (ССС+КС и ХЭФК+КС) способствует увеличению массы IООО_семян (табл.10). Таким образом, было показано, что клея сочетания стимулирующего влияния на проростки Ф-730 и ретардантов может представлять определенный технологический интерес и нуждается в дополнительной экспериментальной проработке.

Таблица 10.

Последействие разных факторов стимуляции автотрофного развития

пшеницы сорта Белорусская 80 на параметры ее семенной продук-

тивности

Варианты опыта Число семян Масса 1000 Масса семян на

на I растение семян, г I растение, г

I 2 3 4

Контроль 58+5 33,53+0,81 1,94+0,17

КС 58+2 33,45+0,21 1,94+0,07

Продолжение таблицы 10.

ссс Ьб + 4 33,3040,46 1,05+0,13

ХЭФК 51 + Г 33,4540,05 1,71(0,03

ССС+КС ,56 + 2 35,87+0,87* 2,0140,07

ХЭФК+КС 56 + 3 36,3840,28х 2,04+0,11

х) Р> 0,95

Рис. 14. То же, что и на рис. 13, но через 24 ч. после начала зеленения.

Рис. 15, То же, что и на рис. 13, но без фиксации листьев диуроном.

12 18. 24 30

Таким образом, полученные результаты экспериментальной работы свидетельствуют в пользу слрдуших двух утверждений. Во-первых, действие фитохрома на автотрофное развитие пшеницы может частично имитироваться синтетическими регуляторами роста ретардантного типа. Во-вторых, совместное действие на автотрофное развитие пшеницы фитохро-ма и синтетических регуляторов роста ретардантного типа может реали-зовываться на принципах аддитивности и синергизма. Более подробная интерпретация этих двух выводов равно как и обсуждение результатов работы в целом представлены в следующем разделе диссертации.

7. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенный в 3-ем и последующих разделах диссертации фактический материал свидетельствует о том, что разработка концепции "Экология семян пшеницы" с позиций фотофизиологии растений и физиологии действия фитохрома открывает новые возможности для фундаментального и практического решения проблем этой концепции.

Эти возможности связаны в первую очередь с внедрением методов светокультуры растений /Л7/ и фитотронов /Л42/ для интенсивного культивирования растений в регулируемых условиях /Л2/. Опыты в условиях фитотрона позволили нам получить оригинальные данные о значительном влиянии условий освещения на урожайные качества семян. В то же время предпринимавшиеся ранее попытки решить этот вопрос в условиях естественного освещения не дали однозначного ответа за исключением доказательств положительного влияния обильного солнечного освещения на содержание белка в семенах и на показатели всхожести и энергии прорастания семян /2(119-121)/.

Б исследованиях сотрудников АФИ убедительно показано, что режим контролируемого освешения растений пшеницы в условиях фитотрона позволяет обнаружить у интенсивных сортов значительно больший потенциал семенной продуктивности, чем в полевых условиях /Л1/, и это обстоятельство несомненно имеет практическое значение в селекции и семеноводстве. Наши результаты существенно дополняют этот вывод, свидетельствуя о том, что в условиях фитотрона можно получить не только большое количество семян размножаемого селекционного материала, но I получить семена с более высокими урожайными качествами.

Большие возможности для фундаментального решения проблем экологии семян пшеницы могут быть выявлены при использовании достижений физиологии действия фитохрома. В наших опытах обнаружено, что регулирование КС состояния Фитохрома только в период гетеротрофного раз вития материнских растений уже может положительно сказаться на масс

и силе роста семян. Но в литературе также описаны разнообразные способы воздействия светом на фитохромную систему растений в другие периоды их развития. И их влияние на формирование семян пшеншга представляет интерес изучить в дальнейшей работе. Имеются ввиду такие способы регулирования содержания Ф-730, как прерывание темнового периода КС и ДКС /Л1, Л42/, использование ламп с разными характеристиками спектральной плотности потоков оптического излучения /Л43/ и применение почв и мульчей разного цвета для изменения соотношения КС:ДКС в спектре отраженного света /Л44/.

Изложенный в 4-ом разделе диссертации фактический материал егш-детельствует о том, что действие Ф в гетеротрофный период развития пшенииы органоспецифично и фотоактивация этого рецептора в данный период может оказывать длительное стимулирующее последействие на онтогенез пшеницы и влиять на процессы формирования качества семян.

Специальный интерес к органоспецифичности фатобиологических и физиолого-биохимических процессов у растений возник в связи с разработкой вопросов интеграции (¡чзтосинтеза и роста на уровне целого растения /Л45/. При изучении этих вопросов совокупность органов целого растения рассматривается как хорошо согласованная система метаболических донорно-акцепторных отношений (МДАО), которые непрерывно корректируются в процессе онтогенеза. Очевидно, что функционирующие у зеленого растения МДАО между органами должны существовать и у этиолированных проростков, также как и их непрерывная корректировка под влиянием внешних и эндогенных факторов. Мы впервые получили прямые доказательства участия фитохрома в регулировании МДАО /КП8, 119)/ и, таким образом, расширили представления об эндогенных факторах корректировки МДАО. Ранее роль таких факторов признавалась за фито-гормонами и фенольными ингибиторами /Л45/.

Возникает вопрос: имеют ли какое-либо физиолого-экологическое значение фитохромзависимые процессы роста и развития этиолированных проростков пшенииы в естественных полевых условиях, если эти проростки находятся в почве, которая служит препятствием для проникновения света в растительные клетки? Очевидно, однозначного ответа на этот вопрос дать нельзя. Все зависит от оптических свойств почвы и глубины заделки семян. Согласно исследованиям Уэлса /Л46/ в песчанке почвы свет может проникать на глубину примерно до 10 см. При этом длинные волны света проникают глубже, чем более короткие. Поэтому, с проникновением солнечного света в почву не только ослабляется его интенсивность, но и меняется спектральный состав. Если соотношение КС.: ДКС (655 : 735 нм) у поверхности почвы близко к солнечному

(1,3), то в скром песке на глубине 10 см оно составляет 0,63. Иными словами, если при оптимальном увлажнении легких песчаных почв придерживаться рекомендаций засевать семена пшеницы на глубину 5-6 см /2(310)/, то вероятность индукции КС фитохромзависмых реакций фотоморфогенеза достаточно высока /Л46/. Паши рассуждения относятся к низкоэнергетическим реакциям фотоморфогенеза, которые мы изучали. Для их индукции необходимо 10~б - З'Ю-4 М/м2 фотонов КС /Л47/. Но сотрудники группы проф. В.Бриггса обнаружили у этиолированных проростков культурных злаков (овес, кукуруза) наличие сверхнизкоэнергети-ческих реакций фотомор^агенеза (индукция роста колеоптилей и геотропических реакций корней). Эти реакции могут индуцироваться очень слабым ДКС, а для их индукции КС достаточно всего Ю-10 - 3'10"°М/м2 ротонов /Л47-Л50/. Вероятность индукции таких сверхиизкоэнергети-ческих реакций фотоморфогенеза у злаков является высокой и при глубине заделкп семян большей, чем 5-6 см /Мб/. Естественно, что наши рассуждения здесь носят ориентировочный характер. Для корректного решения рассматриваемого вопроса необходимо взаимодействие специалистов в области фотофизиологии растений и почвоведения /Л50/.

В последние годы все большее внимание исследователей привлекает проблема онтогенеза фотосинтеза /Л51/. В рамках этой проблемы специально рассматриваются и вопросы становления фотосинтетического аппарата. Из обстоятельного обзора этих вопросов Калера и др. /Л52/ следует, что роль Ф-730 в формировании структурно-функциональных свойств фотосинтетических мембран изучена пока еще слабо. Хотя индукция при участии Ф изменений свойств этих мембран является хорошо установленным фактом /Л53-Л56 /, мнений о возможности длительного сохранения индуцированных Ф-730 изменений в литературе мы не обнаружили. Нами, вероятно впервые, на примере проростков пгаенииы, показано, что более высокий уровень структурно-функциональной организации фотосинтетического аппарата, индуцированный Ф, способен сохраняться в течение достаточно длительного времени (2-3 суток и более). Сохранность этого более высокого уровня можно объяснить одновременным стимулирующим действием Ф-730 на синтез биоантиоксидантов (таких как аскорбиновая кислота, фенолы и другие вещества) и продолжением функционирования механизмов трансдукции сигнала от Ф к белоксинте-зирующим системам /I, 52/.

Результаты экспериментальной работы, изложенные в 5-ом разделе диссертации, свидетельствуют в пользу правомочности представленного на защиту утверждения о том, что действие Ф-730 на автотрофное развитие клеток проростков пяешшы не ограничивается стимуляцией

биогенеза зеленых пластид, а затрагивает также проиессы морфогенеза клеточных ядер и, в частности, процессы формирования основных ядерных белков-гистонов.

В конце 80-х годов появились исследования, выполненные на этиолированных проростках культурных злаков (ячмень и овес), которые помогают понять физиологический смысл выявленных нами фитохромзависимих процессов морфогенеза клеточных ядер и изменений в содержании лизин-богатых гистонов фракции Н I. Установлена, например, прлмая связь индуцированных Ф-730 функциональных изменений ядер с таким ванным моментом автотрофного развития проростков, как синтез белков спето-собирающего хлорофиллбелкового комплекса хлоропластов /Л57/. При этом влияние Ф-730 на транскрипцию генов указанных белков установлено с использованием суспензии ядер, изолированных из этиолированных проростков ячменя. Обнаруженные нами прошссы фитохромзавнсмого накопления лизинбогатнх гистонов Н I, вероятно, имеют прямое отношение к механизмам трансдукции сигнала от активированного КС фитохрома к системам, регулирующим состояние клеточного ядра и хроматина. В 1989 г. группой сотрудников кафедры биохимии и биофизики Калифорнийского университета в США было установлено /Л58/, что сопряженная с фитохро-мом протеинкиназная активность стимулируется гистонами Н I и эта стимуляция усиливает фосфорилирование самих цизинбогатых гистонов. Таким образом, обнаруженные нами проиессы фитохромзависчмого накопления гистонов Н I как факторов стимуляции активности протеинкиназ, возможно, имеют существенное молекулярно-биологическое значение. Эти процессы могут быть составной частью универсальных механизмов быстрой и множественной регуляции разнообразных ферментативных систем через протеинкиназы. И далее указанные процессы могут включаться-в механизмы регуляции функционального состояния клеточного ядра и хроматина через фосфорилирование входящих в эти структуры белков.

Указанные работы /Л57, Л5Э/ свидетельствуют о целесообразности вернуться в дальнейшем к кариологическим вопросам действия Ф-730, но уже с использованием новейших представлений о механизмах трансдукции световых сигналов в растительной клетке /52/.

Изложенные в 6-ом разделе результаты экспериментальной работы доказывают правомочность следующих двух утверждений. Во-первых, действие Ф на автотрофное развитие пшеницы может частично имитироваться синтетическими регуляторами роста ретардантного типа. Во-вторых, совместное действие на автотрофное развитие паениш <5 к ретардантов может реализовнваться на принципах аддитивности и стпргхш?.

Оценивая изложенные в 6-ом разделе данные в сопоставлении с

литературными, следует отметить,, что наши данные вполне однозначно указывают на сходство с Ф-730 действия ССС и ХЭФК на автотрофное развитие пшеницы. Вместе с тем, согласно литературным данным, такое сходство проявляется не всегда. Отмечается, что ССС способен задерживать распад хлорофилла и белка в отрезках листьев /Л59/, что обнаружено нами и в отношении Ф-730 /1(21)/. Указывается на способность ССС /Л60/ как и Ф-730 /I/ активировать синтез антоцианов. Но о влиянии ретардантов (ССС и ХЭФК) на фотосинтетическую активность (ФА) растений однозначных суждений нет. По мнению одних авторов, под влиянием ретардантов ФА уменьшается /Л61, Л62/, по мнению других, -увеличивается /Л63/.

Полученные нами данные указывают на целесообразность скрининга веществ, действующих на автотрофное развитие пшеницы подобно ретардантам. Такая работа нами была начата совместно с Институтом почвоведения и фотосинтеза РАН. Оказалось, что некоторые холинсодержаиие соединения (неопубликованные данные) действуют на автотрофное развитие пшеницы в тех же направлениях, что ССС и Ф-730. Возможно, что эти соединения включаются в метаболизм клеток как медиаторы действия фитохрома, подобно ацетилхолину /Л64/. Так как в цепи трансдукпии сигнала от Ф-730 к генетическому и бело кс инте?ирующе»у аппарату важное место занимает система Са^+- кальмодулин /52/ функциональные аналоги Ф-730 и ССС следует искать также и среди веществ, влияющих на указанную систему.

Исследования, проводимые в АФИ (работы Н.Ф.Батыгина и др.), свидетельствуют о возможности обнаружения интересных в практическом отношении сочетаний физических и химических факторов, действующих на семена и проростки на принципах аддитивности и синергизма /Л2, ЛЗ/. Аналогичные•принципы в действии сочетания КС и ретардант обнаружены и в наших опытах. В настоящее время нами проводится работа в направлении изыскания технологических способов практического использования этих принципов взаимодействия стимулирующих факторов /53/.

В заключении подытожим в форме развернутых выводов то основное новое, что удалось внести в результате данного исследования различных путей и способов воздействия на рост, развитие и продуктивность растений пшеницы.

I. Предложена и частично разработана оригинальная научная концепция в теории реализации потенциальной продуктивности растений "фйзиологическая экология семян пшеницы", предусматривающая, в частности, исследование значения света и фотобиологических процессов в механизмах формирования и реализации потенциала продуктивности семян

указанной культуры на разных этапах ее онтогенеза.

В подтверждение перспективности развития этой концепции в контролируемых условиях фитотрона получены принципиально новые экспериментальные доказательства возможности значительного (на 20 и боле« %) повышения продуктивных свойств семян интенсивных сортов озимой ггае-ницы за счет оптимизации светового режима выращивания млтериистах растений в период колошения-созревания.

Детальное экспериментальное изучение влияния светового фактора на ранних этапах онтогенеза растений привело к разработке нового научного направления в физиологической экологии семян пшенипы, касающегося функционального значения фитохрома в автотрофном развитии этой культуры.

2. Установлено явление органосшецифичности в действии кратковременного низкоэнергетического красного света как активатора фитохрома на формирование морфологической структуры и физиолого-биохими-ческих свойств этиолированных проростков пшеницы и показано длительное стимулирующее последействие активации фитохрома в гетеротрофный период развития растений.

Это утверждение основано, в частности, на следующих впервые нами экспериментально установленных закономерностях:

а) Проростки пшеницы представляют собой систему связанных донор-но-акцепторными отношениями органов, функциональные свойства и ростовые характеристики которых в разных направлениях изменяется после активации фитохрома КС. В первом листе после облучения проростков КС усиливаются акцепторные функции и имеет место стимуляция роста органа. Аналогично' реагирует на фотоактивацию Ф и корневая система. Метаболизм же колеоптиля при этом перестраивается с программы накопления веществ из эндосперма на их отдачу и на торможение роста. Под влиянием КС усиливаются донорние функции эндосперма. Все эти изменения происходят в интервале от 15 до 24 ч. с момента активации Ф красным светом и соответствующим образом отражаются на морфологических, цитологических и биохимических (в том числе энзимологических) характеристиках органов. В то же время в гетеротрофный период развития растений не обнаруживаются какие-либо морфологические и цитологические различия в стеблевых конусах нарастания у проростков с разным состоянием фитохрома.

б)Стимулирую!Цее влияние на формирование отдельных компонентов фотосистемы II фотосинтеза сохраняется в онтогенезе проростков достаточно длительное время (в течение 2-3 и более суток).

в) Фотоактивация Ф в гетеротрофный период онтогенеза положительно

зи

отражается на росте и размерах листьев в период вегетативного развития пшеницы.

г) По-видимому, как следствие разносторонней стимуляции авто-трофной функции у материнских растений пшеницы в результате фотоактивации Ф улучшаются некоторые показатели качества образуемых ими семян, в частности, увеличивается индивидуальная масса семян и их сила роста. То есть общее стимулирующее влияние фотоактивации фито-хрома в гетеротрофный период развития пшеницы способно переходить даже границы онтогенеза материнских растений.

3. Обнаружено значительное влияние фотоактивации фитохрома на наркологические характеристики клеток проростков пшеницы и на содержание и соотношение разных типов гистонов, что указывает,на участие клеточных ядер (наряду с пластидами и митохондриями) в фитохром-зависимых процессах автотрофного развития растений.

Этот вывод базируется на следующих впервые нами экспериментально установленных закономерностях:

а) Фотоактивация Ф значительно изменяет в клетках кончиков первых листьев количество ядер разного диаметра. Резко уменьшается количество мелких ядер с диаметром 6 - 9,9 мкм. Также резко возрастает число крупных ядер с диаметром 10 - 13 мкм. И только в клетках с активной формой фитохрома присутствуют "гигантские" ядра с диаметром до 17,9 мнм. Аналогичное влияние Ф-730 оказывает и на размеры пластид и митохондрий, что свидетельствует об интегративном действии этого рецептора на биогенез клеточных органоидов.

б) Активная форма фитохрома увеличивает размеры ядер и величины ядерно-плазменного отношения в интеркалярных меристемах первых листьев (подготовка клеток к пролиферации), но эти показатели не изменяются в результате фотоактивации Ф в меристематических клетках стеблевого конуса нарастания этиолированных проростков.

в) Ф-730 увеличивает в ростках пшеницы относительное и абсолютное содержание лизинбогатых гистонов фракции Н I, определяющих структуру хроматина клеток.

г) Действие активной формы фитохрома на содержание гистонов Н I проявляется в интервале 18 - 24 ч. после облучения проростков КС и локализовано как в первом листе, так и в колеоптиле. Такая локализация "гистоновых" эффектов, очевидно, связана в случае листа с усилением фитохромом процессов клеточного деления, а в случае ко-леоптиля с торможением роста клеток растяжением.

4. Установлено явление имитации синтетическими регуляторами роста ретардантного типа (хлорхолинхлоридом и 2-*лорэтилфосфоновой кислотой) некоторых функций фитохрома в регуляции автотрофного раз-

вития проростков пшеницы и, таким образом, показана перспективность целенаправленного поиска и скрининга химических имитаторов действия указанного фотореиептора.

В подтверждение этого вывода нами впервые экспериментально установлены следующие факты и закономерности:

а) Несмотря на различия в механизмах ретарлпнтного действия (ССС тормозит синтез гиббереллшов, а ХЭФК является этиленпродунен-

том) оба синтетических регулятора при обработке их растрорам» сомин пшеницы способны аналогичным образом имитировать целый ряд Фитохром-зависимьтх процессов автотрофного развития проростков. Например, они оба усиливают рост первых и последующих листьев и корневой системы, уменьшают вариабельность популяции проростков по длине колеоптилэй, снимают лаг-Фазу в синтезе хлорофилла на непрерывном белом свету и стимулируют формирование фотосинтетического аппарата.

б) В положительном действии указанных синтетических ретардантов на формирование фотосинтетического аппарата у галеншш имеются некоторые различия. Хлорхолинхлорид, например, стимулирует главным образом формирование реакционных центров фотосистемы II, а 2-хлорэтил-фосфоновая кислота - синтез хлорофиллов светосборщиков.

5. Установлено явление аддитивности и синергизма в совместном действии синтетических регуляторов и фитохрома на автотрофное и дальнейшее развитие пшеницы и, таким образом, показана перспективность исследований на стыке проблем фоторемепторной и гормональной регуляции жизнедеятельности растений для разработки поколения новых более эффективных сельскохозяйственных биотехнологий.

Это утверждение доказывается, например, следующими впервые установленными нами закономерностями:

а) КС совместно с ХЭФК и ССС аддитивно действует стимулирующе на рост первого листа и корневой системы и на процессы накопления на непрерывном белом свету хлорофилла хлорофилла $ и каротинои-дов.

б) КС в сочетании с ретардантами способен оказывать на некоторые параметры продуктивности пшеницы длительное синергическое последействие и, в частности, увеличивать массу 1000 семян.

в) Ретарданты могут в отдельных случаях модифицировать Дито-хромзависимые процессы. Например, хлорхолинхлорид способен препятствовать обратимости дальним красным светом некоторых эффектов itC на морфогенез и автотрофное развитие гспеницы.

е. ОБЩИЕ выводы

Общие выводы из проделанной работы можно сформулировать в виде следующих основных положений:

1. В рамках концепции "физиологическая экология семян пшеницы? развивающейся в настоящее время на стыке проблем агрофизики, прикладной фитофизиологии и частной экологии семян предложено и разработано новое научное направление, касающееся функционального значения фитохрома в автотрофном развитии указанной сельскохозяйственной культуры.

2. Обнаружено явление органоспецифичности в действии кратковременного низкоэнергетического красного света на формирование морфологической структуры и физиолого-биохимических свойств этиолированных проростков пшеницы и показано длительное стимулирующее последействие фотоактивации фитохрома в гетеротрофный период развития растений,

3. Показано значительное влияние фотоактивапии фитохрома на кариологические характеристики клеток проростков пшенипы и на содержание и соотношение разных типов гистонов, что указывает на участие клеточных ядер (наряду с пластидами) в процессах автотрофного развития этой культуры.

4. Обнаружено явление имитации синтетическими регуляторами роста ретардантного типа (хлорхолинхлоридом и 2-хлорэтилфосфоновой кислотой) некоторых функций фитохрома в регуляции автотрофного развития пшеницы и, таким образом, показана перспективность целенаправленного поиска и скрининга химических имитаторов действия указанного фоторецептора.

5. Обнаружено явление аддитивности и синергизма в совместном действии химических регуляторов и фитохрома,на автотрофное развитие пшеницы и, таким образом, показана перспективность исследований на стыке проблем фоторецепторной и гормональной регуляции жизнедеятельности растений для разработки поколения новых более эффективных сельскохозяйственных биотехнологий.

9. ДОТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

Л1. Потенциальная продуктивность растении. Труды по агрономической физике, Вып.39, М., Колос, 1976, 248 с.

Л2. Физиологические основы управления ростом и продуктивностью растений в регулируемых условиях. Сборник научных трудол. Л., АФИ, 1988, 173 с.

ЛЗ. Применение электромагнитных полей в сельскохозяйственных исследованиях и производстве. Сборник научных трудов. Л., АФЛ, 1988, 185 с.

Л4, Фотосинтез и продукционный процесс. Под ред. A.A. Ничило-ровича. М., Наука, 1988, 277 с.

Л5. Физиолого-биохишческие особенности пшениц разной продуктивности. Под ред. Б.А.Рубина, М., МГУ, I960, 104 с.

Л6, Регуляция метаболизма растительной клеткя. Под ред. Ф.Л. Калинина, Киев, Наукова думка, 1973, с.159-183.

Л7. Леман J3.M. Курс светокультуры растений. М., Высш.школа,

1976, 271 с.

Л8. Современные методы биофизических исследований. Под ред. А.Б.Рубина, М., Внеш.школа, 1988, с.105-110.

Л9. Кукушкин А.К., Тихонов A.Ii. Лекции по биофизике растений, М., МГУ, 1988, 320 с.

ЛЮ. Веселовский В.А., Веселова Т.В. // В кн.: Биохимилшинис-цанция. М., Паука, 1983, с.241.

ЛИ. Jagendorf А. // Arch. Bio.-chem. Biophys. ,1950, 62, p.141. Л12. Wintermalis J.F. ,De Mots A. // Bio-chem. et Biophys. Acta, 1965, 102., P.448.

Л13,- Синещеков B.A., Синещэков A.B. // Фвзиол.растений, 1987, 34, с.730-741.

Л14. Опытное дело в полеводстве. Иод род. Г.Ф.Никитеико. 1Д., Россельхозиздат, 1982, 190 с.

Л15. Купарглан Ф.М. Ыорфофизиология растений. (Л., Виси.школа,

1977, 268 с.

Л16. Ростовцева З.П. Цитогистологическая характеристика функциональности верхушечной морпстог.ш в связи с органогенезом. М., МГУ, 1976, 41 е..

Л17. Наушева З.П. Практикум по цитологии растений. ;.!., Колос, 1970, 255 с.

Л18. Андреева Т.Ф. // В сб.: Биохимические г,:етоди в фшологви растений. И., Наука, с.103-112.

Л19. Jwai X. // In : The nucleohlstonea. San Francisco- Holden Day, 1964, p.59.

Л20. Johns E.W. et al. .// Blochem.J. , 1964, 22» p."631.

. Л21. Jobas E.W. // Blochem.J., 1966, 22., p. 55-

Л22. Shepherd G.E., Gerley L.E. // Anal. Blochem., 1966, 14, P-356.

Л23. BuBtin 11., Colé Й. D. // Arch.Biochem. Blopbye., 1968, 127, p. +57-

Л24. Тукачшскнй C.E. в др.// Цитология, 1971, 13, Jfc 12.

Л25. Спирин А.С. // Биохимия, 1958, 23, р.656.

Л26. Нечаева Е.П. // Физиод.раст., 1966, 13, с.919.

Л27. Акулова Е.А., Смолов А.П. // Физиол. и биохвм. культ.раст., 1974, 6, с.418.

Л28. Ярош и др. // В кн.: Методы биохимического исследования растений, М., Колос, 1972, о.44-86.

JI29. Урбах В.Ю. Биометрические методы, М., Наука, IS64, 415 о.

ЛЗО, Урманцев KJ.A. // Физиол.раст., 1967, 14, с.342-358.

JI3I. Доспехов Б.А. Методик полевого опыта. М., Агропромиздат, 1985, 351 с.

Л32. Андреева Т.Ф, Фотосинтез и азотный обмен листьев, Ы., Наука, 1969, 199 с.

ЛЗЗ. Андреева Т.Ф. // В кн.: Физиология фотосинтеза, М., Наука, 1982, с.89-104.

Л34. Briggs Ví.H. // Ann.Rev. Plant Physlol., 1972, р. 293-334.

Л35. Saith H. Phytochrome and photomorphogenesis. líe Graw-Eill, Во olí Со, 1975j 235 P-

Л36. Butler Vi'.L. et al // In ed. by T.W.Goodwin "Chemistry and Mochemiatry of plant pigmento", AP, London- N.-í. ,1965,p. 197-210.

Л37. Eendricka S.B., BortUvílcic il.k. // la ed. Ъу T.W.Goodwin "Chemtotry and 'biochemiBtry оГ plant pigments", AP, London-N.-X., . 1965, р.-405-456.

Л38. Furuya 14. // In ed. U.Furuya "Phytochroae and photore gula-tion In plante" ,• AP, London-H.-I, , 198?, p.3-8.

Л39. Го|штейн Л.В. // Успехи биол.хлши, 1971, 12, о.72.

Л40. Буш Г. Гпстоны и другие ядерные белки, М., Мир, 1967, 210 с.

Л41. Гамбург К.З. и др. Регуляторы роста растений, Ы., Колос, 1979, с.150.

Л42. Дунаева (Одумакова) Г.А.// Автореф. дисс. на соиск.уч.ст.

дохт.биол.наук, Киев, 1985, 5У с.

Л43. Черноусов И.Н. // Научно-технический бюллетень по агрономической физике, Je 75, Л., кШ, 1989, с.41-45.

JI44. Kasperbauer U.J. , Hunt P.G. // Plant Soil., 1987, p.295-298.

Л45. Мокроносов Л.'Г. // Рост растений и его регуляция. 'Под род. В.И.Кефали и О.И.Тома, Кишинев, "Шмпнца", 1985, с.183-198.

Л46. Wells P.V. // Science, 1959, 1£2, p.41-42.

Л47. Schaer J.A. et al // Annu Kept. Dir.Dep.Plant Biol. Carnegie lust., 1931-1982. Stanford, Calif., 1932, p.26-28.

Л48. Uandoli D.F. , Briggs W.H. // Plant Pliysiol. , 1931, 6£, p.733-759.

Л49. Schaer J.A. et al // Plant Physiol.,1983,21, p.706-712.

Л50. Uandoli D.F. et al // Annu.Kept. Dir. Dep.Plant Biol. Carnegie Inst., 1931-1982, Stanford, Calif., 1982, p.32.

Л51. Мокроносов A.T. Онтогенетический аспект фотосинтеза, Ы., Наука, 1981, 196 с.

Л52. Камер В.Л. и др. // Физиол.раст., 1987, 34, с.656-668.

Л53. Spruit С.J.P.// Meded. Landhanwhogeachool VJageningen, 1967, 62, p.9-12.

Л54. Spruit С.J.P. et al // Acta hot.neer., 1979, 23, p.213-220.

Л55. Goldsmith М.Н.Ы. et al // In Carnegie Inst.Wash. IBK, 1979, 78, p.113-121.

Л56. Canbergs R. - et al.// In Carnegie Inst. Wash. XBK, 1979, £8, p.121-125.

Л57. MBsinger E. et al. // Planta, 1987, 170. p.505-514.

Л58. Wong X.S. et al.// Plant Physiol., 1989, 21, P-709-718.

Л59. Кулаева O.H. // Физиол.раст., 1970, 17, с.549-553.

Л60. Jain V.K., Gurjprasad K.U. //Physiol, plant., 1989, p.233-236.

Л61. Bireclca H. // Bull. Acad.Polonaise Sci, 1966, 14. p.261-267.

Л62. Bode J., Wild A. // J.Plant Physiol., 1934, 116, p.435-446.

Л63. Tezuka J. et al // Plant Cell Physiol., 1920, 21, p.969-977-

Л64. Рощина В.В. Бномедиаторы в ростзшвд. Лце^тилхолин я биогенные 8т.5ины. Пущино, 1991, 190 с.

10. 0СН0ВНШ ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Кузнецов Е.Д., Сечняк Л.К., Ккндрук ti..к., Слюсаренко О.К. Роль фитохрома в растениях. М., Агропромиэдат, 1986, 288 с.

2. Сечняк Л.К., Киндрук Н.А., Слюсаренко О.К., Иващенко В.Г., Кузнецов Е.Д. Экология семян пшеницы. М., изд-во Колос, 19Ш, 1983., 349 с.

3. Сечняк Л.К., Кузнецов Е.Д., Киндрук Н.А., Слюсаренко О.К. Проблема светового управления качеством семян и некоторые новые экспериментальные подходы к ее исследованию'- В сб.: Вопросы селекции

и генетики зерновых культур. М., Секретариат СЭВ, 1983, с. 425-436.

4. Сечняк Л.К., Кузнецов Е.Д., Киндрук Н.А., Слюсаренко О.К. Фотобиологический аспект проблемы повышения продуктивности озимой пшеницы - Доклады ВАСХНИЛ, 1984, № 9, с.5 - 6.

5. Sechnyak L.K. , Kuznetsov Е. D., Kindruk N.A. , 81уиязг?п-

ko О.Ю. Some problema of physioloslcal eoology of wheat seed - Beed bcí aad technol., 1988, 16, p.18?-196.

6. Василенко В.Ф., Кузнецов Е.Д. Физиологические основы и экологические аспекты использования комплекса химической и световой регуляции роста и продуктивности растений - Вестник сельскохозяйственной науки, 1990, »7, с. 63 - 68.

7. Kuznetsov Е. D. , Vasilenko V.F., Kreslaveky V. D. Stimulation sfíects of ehort-term .red light aad plant growth retardante on greeaing aad formation on photoeynthetic apparatus ia wheat seedlings - Plant Phisiol. Blochem., 1992, 50, 5, P.559-5&4.

8. Кузнецов Е.Д., Василенко В.Ф., Синещеков В.А. Имитация хлорхолинхлоридом и 2-хлорэтилфосфоновой кислотой низкоэиергйтичес-ких реакций фотоморфогенеза проростков пшеницы - Сб.: Второй съезд Всесоюзного общества физиологов растений. Тезисы докладов. II часть, М., 1992, с. 113.

9. Иванова З.П., Кузнецов Е.Д. Цитохимическое выявление гисто-нов в растительных клетках с применением разных красителей - Физиология растений, 1974, т. 21, № I, с. 53 - 55.

10. Сечняк Ji.К., Кузнецов Е.Д., Киндрук Н.А., Слюсаренко О.К., Колесник Т.И. Свет как фактор оптимизации .семян пшеницы - Научно-технический бюллетень ВСГИ, 1983, № 2 (40), с. 6 - 10.

11. Василенко В.Ф., Кузнецов Е.Д. Действие красного света, хлорхолинхлорида и этрела на рост и зеленение проростков пшеницы -Доклады ВАСХНИЛ, 1990, № 7, с. 6 - 9.

12. Сечняк Л.К., Киндрук 11-Л., Кузнецов Е.Д., Слюсаренко О.К., Бредмнский А.А. Влияние адаптации озимой пшеницы к условиям богары

и орошения на качество семян и реализацию их потенциальной продуктивности. - В сб.: Физиилого-биохимические механизмы регуляции адаптивных реакций растений и агрофитоценозов. Кишинев: Штиинпа, 1984, с. 72.

13. Прусакова Л.Д., Кузнецов Е.Д. Рецензия на книгу В.Л. Кума-нова "Физиологическое обоснование моделей сортов шеяши - Сельскохозяйственная биология", 1987, ft 9, с. 123 - 124.

14. Сечнлк Л.К., Кузнецов Е.Д., Киндрук H.A., Слюсаренко O.K. Экология семян и ее место в теории продукционного процесса пшеницы. - В сб.: Пути развития современного семеноводства зерновых культур. Одессе, ВСГИ, 1986, с. 15-19.

15. Кузнецов Е.Д.Химическая регуляция продуктивности растений-Вестник сельскохозяйственной науки, 1988, №Л2, с. Т49 - 151.

16. Кузнецов Е.Д., Кириллина В.И., Прусакова Л.Д. Влияние гид-рела и мочевины на содержание воды и азота при созревании яровой пшеницы - В сб.: "Восьмой Всесоюзный симпозиум по водному режиму растений" (тезисы докладов), Ташкент, ФАН, 1984, с. 38.

17. Сечняк Л.К., Кузнецов Е.Д., Прусакова Л.Д., Слюсаренко O.K., Киндрук H.A..Влияние сеникаиии на качество семян озимой пшеницы -Агрохимия, 1988, № 6, с. 110 - 115.

18. Сечняк Л.К., Кузнецов Е.Д., Киндрук H.A., Слюсаренко O.K., Физиологические основы оптимизации продукционного процесса гаеницы с позиций экологического семеноведения - Тезисы республиканской конференции "Физиологические основы повышения продуктивности и устойчивости зерновых культур", Целиноград, 1984, с. 73 - 74.

19. Кузнецов Е.Д., Станко С.А. Третья Всесоюзная конференция по фотоэнергетике растений - Физиология растений, 1975, т. 22, №5, с. 1094 - 1095.

20. Сечнян Л.К., Кузнецов Е.Д., Киндрук H.A., Слюсаренко O.K., Станко С,А., Симоненко В.К. Перспективы использования световой энергии в семеноводстве - В сб.: Фотоэнергетика растений. Алма-Ата, 1978, с. I6Ö - 170.

21. Сечняк Л.К., Киндрук H.A., Кузнецов Е.Д., Слюсаренко O.K. Стимулирующее действие красного света на семена и проростки газени-цы - Доклады ВАСХНИЛ, 1979, » 5, с. 5 - 7.

22. Сечняк Л.К., Кузнецов Е.Д., Киндрук H.A., Слгссарейко O.K., Брединский A.A. Улучшение качества семян зерновых культур путем фотостимуляции - Тезисы шестой Всесоюзной конференции по фотоэнергетике растений, Львов, 1980, с. 104.

23. Сечняк Л.К., Киндрук H.A., Слюсаренко O.K., Кузнеыоп Е.Д.

Проблема светового управления качеством семян и некоторые новые экспериментальные подходы к ее исследования - В сб.: Теория и практика предподевной обработки семян. Киев, изд-во Южного отделения ВАСХНИЛ, 1984, с. 90 - 9?.

24. Киндрук Н.А., Сечняк Л.К., Кузнецов Е.Д., Слюсаренко O.K., Лукьянюк С.Ф., Игнатова С.А. О значении зародыша и эндосперма в адаптивных изменениях силы и качества семян пшеницы - В сб.: Фиэи-олого-биохимические механизмы регуляции адаптивных реакций растений и агрофитоценозов. Кишинев: Штиинца, 1984, с. 161 - 162.

25. Сечняк Л.К., Киндрук Н.А., Слюсаренко O.K., Лукьянюк С.Ф., Игнатова С.А., Кузнецов Е.Д. Роль зародыша и эндосперма в механизмах экологической разнокачественности семян озимой пшеницы - Научно-технический бюллетень ВСГ'И, 1987, № I, (63), с. 9 - 14.

26. Киндрук Н.А., Сечняк Л.К., Слюсаренко O.K., Кузнецов Е.Д. О роли зародыша и эндосперма в проявлении потенциальной продуктивности семян. В сб.: Qualitatssaatgut - Production und Ertragebeeinfluasung. Band 1. Halle (Saale), 1988, s.165-177.

27. Сечняк Л.К., Кузнецов Е.Д., Киндрук Н.А., Слюсаренко O.K., Симоненко В.К. Свет как фактор оптимизации семян пшеницы и тритикале - Тезисы УН Всесоюзной концеренции по фотоэнергетике растений, Львов, 1984, с. 128.

28. Кузнецов Е.Д., Кислякова Т.Е., Монахова О.Ф., Тукузова Д.А. Низкоэнергетическая фоторегуляция старения листьев и ее таксономическое распространение - В сб.: Фотоэнергеника растений. Алма-Ата, 1978, с.' 118 - 119.

29. Кузнецов Е.Д., Иванова З.П., Шахов А.А. Фитохромзависимая фоторегуляция и ее механизмы и значение для светового управления растениями - .Научные труды Каз.СХИ, 1978, т. 21, № 5, с. 2I.-42.

30. Кузнецов Е.Д., Шахов А.А. Регуляторное действие фитохрома и вопросы светового управления растением- В сб.: Фотоэнергетика растений. Алма-Ата, 1978, с. 108 - ПО.

31. Кузнецов Е.Д., Шахов А.А. Фитохромная концепция эндогенных механизмов адаптации и вопросы светового управления растением - В сб.: Адаптация и рекомбиногенез у культурных растений. Кишинев^ из-во Штиинца, 1979, с. 83.

32. Кузнецов Е.Д., Шахов А.А. О низкоэнергетической фотости-цуялнии биосинтеза белка у растений - Электронная обработка материалов. Кишинев, изд-во АН Молд. ССР, 1974, » 4 (58), с. 66 - 68.

33. Кузнецов Е.Д., Иванова 3.II., Тукузова Д.А., Шахов А.А. йцтохрокзависимоя фоторегуляция накопления белка в этиолированных

проростках пшеницы - В сб.: Фотоэнергетика растений, Алма-Ата, 1978, с. 115 - 116.

34. Шахов A.A., Кузнецов Е.Д. Ядерно-цитоплазматические взаимоотношения в процессах фотоморфогенеза и мутагенеза - В кн.: Повышение урожайности концентрированным светом. М., изд-во Колос, 1972, с. 266 - 273.

35. Шахов A.A., Кузнецов Е.Д, Роль клеточного ядра в фотоморфогенезе хлоропластов - В кн.: Генетические функции органоидов цитоплазмы. М., изд-во Наука, 1974, с. 34 - 40.

36. Кузнецов Е.Д., Симоненко В.К., Шахов A.A. Действие монохроматического красного света на клеточные процессы в листьях - Тезисы У1 Всесоюзной конференции по фотоэнергетике растений, Львов, 1980, с. 67 -'68.

37. Кузнецов Е.Д. Молекулярно-генетические аспекты регуляторного действия фитохрома - В сб.: Молекулярная и прикладная биофизика сельскохозяйственных растений и применение новпйших физико-технических методов в сельском хозяйстве, Кишинев, 1977, с. II - 12.

38. Кузнецов Е.Д., Шахов A.A. О регуляторном действии света на генетический аппарат высших растений - В сб.: Биофизика растений, Краснодар, 1974, с. 79 - 80.

39. Кузнецов Е.Д., Шахов A.A. Стимуляция красным светом образования лизинбогатых белков в проростках пшеницы - научные труды Каз. СХИ, Алма-Ата, 1975, т. 18, вып. I, с. 80 - 87.

40. Кузнецов Е.Д., Шахов A.A. Об изменении гистонового комплекса проростков пшеницы после их облучения красным светом - Доклады Первой Всесоюзной Научно-технической конференции,по возобновляемым источникам, энергии. М.: Энергия, 1972, вып. 3, с..197 - 200.

41. Шахов A.A., Кузнецов Е.Д. Об изменении содержания гистонов при стимуляции биосинтеза красным светом - Электронная обработка материалов, Кишинев, изд-во АН Молд.ССР, 1972, № 3(45).

42. Кузнецов Е.Д., Шахов A.A. Фотоиндуцированное изменение гис-тоновых белков у этиолированных проростков пшеницы - Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума "Фоторегуляция метаболизма и морфогенеза растений". М., ПФР АН СССР, 1974, с. 40.

43. Кузнецов Е.Д., Шахов A.A. Регуляторное действие света на генетический аппарат растений - В сб.: Проблемы фотоэнергетики растений, Кишинев: Штиинца, 1974, вып. Г, с. 95 - ЮГ.

44. Кузнецов Е.Д., Шахов A.A. О биохимической фотодиЭДеремция-ции клеточного ядра и ее связях с метаболизмом растений - В сб.: Проблемы фотоэнергетики растений, Алма-Ата, 1974, вып. 2, с. 59 -61.

45. Кузнецов Е.Д., Шахов A.A. Изменение гистонов при участии фитохрома - В сб.: Тезисы докладов XII Международного ботанического конгресса. Л.: Наука, 1975, с. 332.

46. Кузнецов Е.Д., Иванова З.П., Шахов A.A. Фоторегуляция содержания лизинбогатых гистонов при участии фитохрома - Рефераты докладов и сообщений № 6 XI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Секция Биохимия. М.: Наука, 1975, с. 66.

47. Кузнецов Е.Д., Сечняк JI.K., Киндрук H.A., Симоненко В.К., Слюсаренко O.K., Пащенко В.Н., Бондаренко И.Р. Кратковременный красный свет как фактор оптимизации автотрофной функции у проростков пшеницы - Научно-технический бюллетень ВСГИ, 1984, У 2(52),с.15-20.

46. Василенко В.Ф., Кузнецов Е.Д., Веселовский В.А,, Веселова Т.В. Ускорение формирования фотосинтетического аппарата у проростков пшеницы кратковременным красным светом и синтетическими регуляторами роста ретардантного действия - Физиология и биохимия культурных растений, 1991, № 2, с. 107 - III.

49. Василенко В.Ф., Креславский В.Д., Кузнецов Е.Д. Хлорхолин-хлорвд как модификатор ряаа регулируемых фитохромом процессов роста и фотосинтеза - Доклады АН СССР, 1991, т. 316, » 6, с. 1512 - 1514.

50. Василенко В.Ф., Кузнецов Е.Д., Колесник Т.И. Ретарданты и красный свет в регуляции продукционного процесса пшеницы - Доклады ВАСХНИЛ, 1991, # 12, с» 2 - 4.

51. Кузнецов Е.Д., Колесник Т.И., Василенко В.Ф. Длительное последействие на онтогенез и параметры продуктивности пшеницы факторов стимуляции роста и развития этиолированных проростков - Тезисы докладов третьего съезда Всероссийского общества физиологов растений. Санкт-Петербург, 1993, с. 346.

52. Креславский В.Д., Василенко В.Ф., Кузнецов Е.Д., Ыузафаров E.H. О первичных этапах трансдукции светового сигнала в растительной клетке - Успехи современной биологии, 1993, ИЗ, * 4, с. 422 -431.

53. Василенко В.Ф., Кузнецов Е.Д., Миляев В.А. Новые области биотехнологического бизнеса - Вестник Российской академии наук, 1992, » 12, с. 50 - 56.

Информация о работе

Кузнецов, Евгений Дмитриевич
доктора биологических наук
Санкт-Петербург, 1993
ВАК 06.01.03

Автореферат

Похожие работы